门窗计算手册.docx

北京XX大学体育馆门窗设计计算书设计：校对：沈阳YY幕墙工程有限企业二OO六年三月二十九日门窗设计计算书一、计算引用的规范、原则及资料1.幕墙设计规范：建筑幕墙玻璃幕墙工程技术规范金属与石材幕墙工程技术规范点支式玻璃幕墙工程技术规程全玻璃幕墙工程技术规程玻璃幕墙光学性能建筑幕墙物理性能分级建筑幕墙空气渗透性能测试措施建筑幕墙风压变形性能测试措施建筑幕墙雨水渗透性能测试措施建筑幕墙平面内变形性能检测措施建筑幕墙抗震性能振动台试验措施点支式玻璃幕墙支承装置吊挂式玻璃幕墙支承装置2 .建筑设计规范：JG3035-1996JGJ102-2023JGJ133-2023CECS127-2023DBJ/CT014-2023GB/T18091-2023GB/T15225-94GB/T15226-94GB/T15227-94GB/T15228-94GB/T18250-2023GB/T18575-2023JG138-2023JG139-2023GB50009-2023GB50017-2023建筑构造荷载规范钢构造设计规范冷弯薄壁型钢构造设计规范GB50018-2023高层民用钢构造技术规程JGJ99-98建筑设计防火规范GBJ16-87（2023版）高层民用建筑设计防火规范GB50045-2023建筑物防雷设计规范GB50057-2023工程抗震术语原则JGJ/T97-95中国地震烈度表GB/T17742-1999建筑抗震设计规范GB50011-2023建筑抗震设防分类原则GB50223-2023中国地震动参数区划图GB18306-2023采暖通风与空气调整设计规范GB50019-2023高层建筑混凝土构造技术规程JGJ3-2023混凝土构造设计规范GB50010-2023民用建筑热工设计规范GB50176-93民用建筑隔声设计规范GBJ118-88建筑构造可靠度设计统一原则GB50068-2023建筑装饰工程施工质量验收规范GB50210-2023建筑钢构造焊接技术规程JGJ81-2023钢构造防火涂料GB14907-2023碳钢焊条GB/T5117-1995建筑铝型材基材建筑铝型材阳极氧化、着色型材建筑铝型材电泳涂漆型材建筑铝型材粉末喷涂型材建筑铝型材氟碳漆喷涂型材YS/T429.1-2023YS/T429. 2-2023YS/T431-2023YS/T432-2023GB/T5237-2023GB/T5237. 1-2023GB/T5237. 2-2023GB/T5237. 3-2023GB/T5237. 4-2023GB/T5237. 5-2023GB/T3190-1996GB/T3880-1997JG/T133-2023JC/T204-2023JC/T202-2023GB/T18600-2023GB/T18601-2023JC/T79-2023铝型材截面几何参数算法及计算机程序规定YS/T437-20233 .铝材规范：铝幕墙板板基铝幕墙板筑碳喷漆铝单板铝及铝合金彩色涂层板、带材铝塑复合板用铝带铝合金建筑型材变形铝及铝合金化学成分铝及铝合金轧制板材建筑用铝型材、铝板氟碳涂层4 .金属板及石材规范：天然花岗石荒料天然大理石荒料天然板石天然花岗石建筑板材天然大理石建筑板材干挂石材幕墙用环氧胶粘剂天然饰面石材术语建筑材料放射性核素限量铝塑复合板建筑瓷板装饰工程技术规范建筑装饰用微晶玻璃5 .玻璃规范：建筑玻璃应用技术规程一般平板玻璃浮法玻璃钢化玻璃幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃建筑用安全玻璃防火玻璃中空玻璃夹层玻璃镀膜玻璃第一部分阳光控制镀膜玻璃镀膜玻璃第二部分低辐射镀膜玻璃热反射玻璃热弯玻璃6 .钢材规范：JC/T887-2023GB/T13890-92GB6566-2023GB/T17748-1999CECS101： 98JC/T872-2023JGJl13-2023GB4871-1995GB11614-1999GB/T9963-1998GB/T17841-1999GB15763. 1-2023GB/T11944-2023GB9962-1999GB/T18915. 1-2023GB/T18915. 2-2023JC693-1998JC/T915-2023GB/T1220-1992不锈钢棒GB/T4226-1984不锈钢冷加工钢棒不锈钢冷扎钢板GB/T3280-1992不锈钢热扎钢板GB/T4237-1992不锈钢热扎钢带GB/T5090冷拔异形钢管GB/T3094-2023碳素构造钢GB/T700-1988优质碳素构造钢GB/T699-1999合金构造钢GB/T3077-1999不锈钢和耐热钢冷扎带钢GB/T4239-1991富耐候构造钢GB/T4171-2023焊接构造用耐候钢GB/T4172-2023低合金高强度构造钢GB/T1591-1994碳素构造和低合金构造钢热轧薄钢板及钢带GB/T912-1989碳素构造和低合金构造钢热轧厚钢板及钢带GB/T3274-1988构造用无缝钢管JBJ102金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术规定GB/T13912-19927.胶类及密封材料规范：混凝土接缝用密封胶JC/T881-2023硅酮建筑密封胶GB/14683-2023建筑用硅酮构造密封胶GB16776-2023聚硫建筑密封胶JC483-1992JC486- 2023JC/T882-2023JC/T883-2023JC/T914-2023JC/T884-2023GB/T5574-1994GB/T11835-98JC/T885-2023JC/T902-2023JC/T482-2023GB/T8478-2023GB/T8479-2023GB/T7106-2023GB/T7107-2023GB/T7108-2023GB/T8485-2023DBJ15-30-2023GB/T11976-2023GB/T9296-1988中空玻璃用弹性密封剂幕墙玻璃接缝用密封胶石材幕墙接缝用密封胶中空玻璃用丁基热熔密封胶彩色钢板用建筑密封胶工业用橡胶板绝热用岩棉、矿棉及其制品建筑用防霉密封胶建筑表面用有机硅防水剂聚氨酯建筑密封胶8.门窗及五金件规范：铝合金门铝合金窗建筑外窗抗风压性能分级及检测措施建筑外窗气密性能分级及检测措施建筑外窗水密性能分级及检测措施建筑外窗空气隔声性能分级及检测措施铝合金门窗工程设计、施工及验收规范建筑外窗采光性能分级及检测措施地弹簧GB/T9300-1988铝合金窗不锈钢滑撑铝合金门插销GB/T9297-1988铝合金窗撑挡GB/T9299-1988铝合金门窗拉手GB/T9301-1988铝合金窗锁GB/T9302-1988铝合金门锁GB/T9303-1988闭门器GB/T9305-1988推拉铝合金门窗用滑轮GB/T9304-1988紧固件螺栓和螺钉GB/T5277十字槽盘头螺钉GB/T818-2023紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB3098.1-2023紧固件机械性能螺母粗牙螺纹GB3098.2-2023紧固件机械性能螺母细牙螺纹GB3098.4-2023紧固件机械性能自攻螺钉GB3098.5-2023紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱GB3098.6-2023紧固件机械性能不锈钢螺母GB3098.15-2023螺纹紧固件应力截面积和承载面积GB/T16823.1-1997建筑构造静力计算手册（第二版）10土建图纸:二、基本参数1 ,门窗所在地区：北京地区；2 .地面粗糙度分类等级：按建筑构造荷载规范(GB50009-2023)A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和都市郊区;C类：指有密集建筑群的都市市区；D类：指有密集建筑群且房屋较高的都市市区；根据上面分类原则，本工程按C类地区考虑。三、门窗承受荷裁计算按建筑构造荷载规范(GB50009-2023)计算：Wk=>=Uzu三iwo-2GB50009-2023上式中：班：作用在门窗上的风荷载原则值(MPa)；Z：计算点标高：100m；瞬时风压的阵风系数；根据不同样场地类型,按如下公式计算：BKZ=K(1÷2M|)其中K为地面粗糙度调整系数，为脉动系数A类场地：gx=0.92×(1+2.)其中：IIf=O.387X(Z10)f"2B类场地：BMo.89X(1+2L)其中：f=0.5(Z10)'"16C类场地：B炽=0.85X(1+2r)其中：1=0.734(Z/10)22D类场地：g=0.80×(1+21)其中：f=l.2248(Z10)对于C类地区，100m高度处瞬时风压的阵风系数：WO.85×(1+2X(0.734(Z1O)022)=1.6019Pz：风压高度变化系数；根据不同样场地类型,按如下公式计算：A类场地：z=1.379×(Z10)024当Z>300m时，取Z=300m,当Z<5m时，取Z=5m；B类场地：z=(Z10)032当Z>350m时，取Z=350m,当ZGOm时,取Z=IOn1；C类场地：HZ=O.616X(Z10)°的当Z>400m时，取Z=400m,当Z<15m时，取Z=15m；D类场地：z=0.318×(Z1O)060当Z>450m时，取Z=450m,当Z<30m时,取Z=30m；对于C类地区，10Onl高度处风压高度变化系数：z=0.616×(Z10)044=1.6966.:风荷载体型系数，根据计算点体型位置取1.2；wo：基本风压值(MPa),根据现行"建筑构造荷载规范>>GB50009-2023附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，北京地区取0.00045MPa;Wk=RZUZU:SWO=1.6019X1.6966X1.2X0.00045=0.001468MPa四、门窗玻璃的选用与校核基本参数：1：计算点标高：100m；2：玻璃板尺寸：宽X高=BXH=100OmnIX1280mm；3：玻璃配置：单片玻璃，钢化玻璃：4mm；模型简图为：玻璃板块（四边简支板）1 .玻璃的强度计算：校核根据：oWfJ:玻璃的计算参数;11:玻璃的）折减系数;WU风荷载原则值（MPa）；a：分格短边长度(mm)；E：玻璃的弹性模量(MPa)；t：玻璃犀度(mm)；=wka7Et,6.1.2-3JGJ102-2023=0.001468Xl000772023/4)=79.644按系数0,查表6.1.2-2UGJlo2-2023,n=0.731；。：玻璃在组合荷载作用下於I板中最大应力设计值(MPa)；w：风荷载设计值(MPa)；a：玻璃短边边长(mm)；b：玻璃长边边长(mm)；t：玻璃厚度(mm);m：玻璃弯矩系数，按边长比a/b查表6.1.2TJGJ102-2023得m=0.0649；。=6mwa2t26.1.2JGJ102-2023=6×0.0649X1.4X0.001468×10002×0.731/42=36.563MPa36.563MPaWfg=84MPa(钢化玻璃)玻璃的强度满足规定！2.玻璃最大挠度校核：校核根据：df=Wka'Ddl.iin6.1.3-2JGJ102-2023上面公式中:df：玻璃板挠度计算值(mm)；H：玻璃挠度的折减系数，根据前面的计算，为0.731；：玻璃挠度系数,按边长比a/b查表6.1.3JGJ102-2023得y=0.00626：wk:风荷载原则值(MPa)a：玻璃板块短边尺寸(mm)；D：玻璃日勺弯曲刚度(N-mm)；dr.i:许用挠度，取短边长的1/60,为16.667mm；其中：D=Et3/(12(l-2)6.1.3-1JGJ102-2023上式中：E：玻璃的弹性模量(MPa)；t：玻璃的厚度(mm)；u：玻璃材料泊松比，为0.2；D=Et3/(12(1-2)=72023X47(12X(1-0.22)=400000Nmmd1=wka4D=0.731X0.00626X0.001468×1000,400000=16.794mm16.794mm>dtji1,=16.667mm（钢化玻璃）玻璃的挠度不满足规定!五、门窗竖中挺计算基本参数：1：计算点标高：100m；2：力学模型：单跨简支梁；3：竖中挺跨度：H=1600mm;4：竖中挺左受荷单元宽：W尸600mm；竖中挺右受荷单元宽：版=1500mm；5：竖中挺材质：6063-T5；1 .竖中挺受荷单元分析：(1)竖中挺计算简图确实定：由于：W,<HWXH因此，左受荷单元作用在竖中挺上是梯形荷载；右受荷单元作用在竖中挺上是梯形荷载(2)竖中挺在左受荷单元力作用下的受力分析：wk：风荷载原则值(MPa)；Wi：左受荷单兀宽(Inm)；H：竖中挺的跨度(mm);qk>:在左受荷单元作用下欧I风荷载线集度原则值(N7mm)；q.：在左受荷单元作用下!勺风荷载线集度设计值(N/mm)；q=Wk×W2=0.001468×600/2=0.44NmmQi=l.4×Qki=1.4×0.44=0.616NmmM1:在左受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N-mm)；M1=q.×H224×(3-(W1H)2)=0.616X1600724X(3-(600/1600)2)=187880NnunVkl：在左受荷单元力作用下的剪力原则值(N)；VkeH/2X(1-W12H)=0.616×1600/2X(1-600/2/1600)=400.4NV1:在左受荷单元力作用下的剪力设计值(N)；V1=L4Vkl=1.4X400.4=560.56N(3)竖中挺在右受荷单元力作用下的受力分析：或：风荷载原则值(MPa)；W2：右受荷单兀宽（mm）；H：竖中挺的跨度(Inni)；qk2:在右受荷单元作用下他I风荷载线集度原则值(N7mm)；q2:在右受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(N/mm)；QkZzzWkXW2/2二0.001468X1500/2=1.101Nmmq2=l.4×qk2=1.4×1.101=1.541NmmM2:在右受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N-nun)；M2=q2×H224×(3-(W2H)2)=1.541×1600724×(3-(1500/1600)2)=348651.25NmmVk2:在右受荷单元力作用下的剪力原则值(N)；Vk2=q2H2×(1-W22H)=1.541×1600/2X(1-1500/2/1600)=654.925NV2:在右受荷单元力作用下的剪力设计值(N)；V2=L4Vlt2=1.4X654.925=916.895N2 .选用竖中挺型材的截面特性：选用型材号：50系列型材口勺抗弯强度设计值：f=85.5MPa型材H勺抗剪强度设计值：=49.6MPa型材弹性模量：E=70000MPa绕X轴惯性矩：L=15444Onlm'绕Y轴惯性矩：L=18930mm'绕X轴净截面抵御矩：Wnxl=4013mm3绕X轴净截面抵御矩：Wnx2=5824mm3型材净截面面积：n=385.8mm2型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=3mm型材受力面对中性轴的面积矩：S=3299m3塑性发展系数：Y=L053 .竖中挺的抗弯强度计算：按下面的公式进行强度校核，应满足：(Ml+M2)Wnxf上式中：M1:在左受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N-mm)；M2:在右受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N-mm)；Wnx：在弯矩作用方向的净截面抵御矩(n);Y：塑性发展系数，取L05；f：型材的抗弯强度设计值，取85.5MPa；(M+M2)/Wnx=(187880+348651.25)/1.05/4013=127.332MPa>85.5MPa竖中挺抗弯强度不满足规定。4 .竖中挺的挠度计算：(1)竖中挺在左受荷单元力作用下的挠度计算：d11:竖中挺在左受荷单元力作用下的挠度(mm)；d11=qklH7240EI×(25/8-5×(W12H)2+2×(Wl2H)4)=0.44×1600724070000154440×(25/8-5X(600/2/1600)2+2×(600/2/1600)1)=3.28mm(2)竖中挺在右受荷单元力作用下的挠度计算：dt2:竖中挺在右受荷单元力作用下的挠度(mm);df2=qk2H7240EI×(25/8-5×(W22H)2+2×(W22H)1)=1.101×1600724070000154440×(25/8-5X(1500/2/1600)2+2X(1500/2/1600)4)=5.904mm(3)竖中挺在风荷载作用下H勺总体挠度：d-d11÷df2=3.28+5.904=9.184mm挠度欧）限值取杆件总长的1/120,即13.333mm,且不应不不大于15mm。9.184mm13.333mm9. 184mm15mm因此，挠度满足规定！5.竖中挺的抗剪计算：校核根据：皿W=49.6MPa(材料的抗剪强度设计值)在上面的公式中：TW:竖中挺最大剪应力(N)；V1:在左受荷单元力作用下的剪力设计值(N)；V2:在右受荷单元力作用下的剪力设计值(N)；Sx:竖中挺型材受力面对中性轴的面积矩(Inm3)；1.：竖中挺型材截面惯性矩();t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)；nnx=(V1+V2)SxLt=(560.56+916.895)X3299/154440/3=10.52MPa10. 52MPa49.6MPa竖中挺抗剪强度能满足规定！六、门窗横中挺计算基本参数:1：计算点标高：100m；2：力学模型：单跨简支梁；3：横中挺跨度:W=1500mm；4：横中挺上受荷单元高：Hf400i1111i;横中挺下受荷单元高：H2=1200三i;5：横中挺材质：6063-T5；1.横中挺受荷单元分析：横中挺计算简图确实定：由于：11<Wh2<w因此，上受荷单元作用在横中挺上是梯形荷载；下受荷单元作用在横中挺上是梯形荷载横中挺在上受荷单元力作用下的受力分析：Wk：风荷载原则值(MPa)；Hi：上受荷单元高(mm)；W：横中挺的跨度(mm)；qkl:在上受荷单元作用下的风荷载线集度原则值(Nmm):q1:在上受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(N/mm)；Qki=Wk×H2=0.001468X400/2=0.294NmmQ1=1.4×Qki=1.4×0.294=0.412NmmMu在上受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N-mm)；M1=q×W224×(3-(H1W)2)=0.412×1500724×(3-(400/1500)2)=113128.333NmmVkl：在上受荷单元力作用下的剪力原则值(N)；Vkl=q1W2×(1-H12W)=0.412X1500/2X(1-400/2/1500)=267.8NV1:在上受荷单元力作用下的剪力设计值(N)；V1=I.4Vkl=1.4X267.8=374.92N横中挺在下受荷单元力作用下的受力分析：wk：风荷载原则值(MPa)；H2:下受荷单元高(mm);W：横中挺的跨度(mm)；qk2:在下受荷单元作用下的风荷载线集度原则值(N/mm)；q2：在下受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(Nmm)；=0.001468×1200/2=0.881Nmmq2=l4×Qk2=1.4×0.881=1.233NmmM2:在下受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N-mm)；M2=q2×W724×(3-(H2W)2)=1.233×1500724×(3-(1200/1500)2)=272801.25NmmVk2:在下受荷单元力作用下的剪力原则值(N)；Vk2=q2W2×(1-H22W)=1.233×1500/2X(1-1200/2/1500)=554.85NV2:在下受荷单元力作用下的剪力设计值(N)；V2=L4Vls2=1.4X554.85=776.79N2 .选用横中挺型材的截面特性：选用型材号：50系列型材H勺抗弯强度设计值：f=85.5MPa型材口勺抗剪强度设计值：=49.6Ma型材弹性模量：E=70000MPa绕X轴惯性矩：L=18930nm'绕Y轴惯性矩：L=154420mm,绕X轴净截面抵御矩：WnxF1464mm3绕X轴净截面抵御矩：Wn=1346m1113绕Y轴净截面抵御矩：Wm=582411mj绕Y轴净截面抵御矩：Wly2=4013mm3型材净截面面积：A11=385.8mm2横梁截面垂直于Y轴腹板H勺截面总宽度：ty=3mm型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Sy=3299mi塑性发展系数：Y=Lo53 .横中挺的杭弯强度计算：按下面的公式进行强度校核，应满足：(M1+M2)Wnyf上式中：M1:在上受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N-mm)；M2:在下受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N-mm)；Wny：在弯矩作用方向的净截面抵御矩(廊3)；:塑性发展系数，取L05；f：型材的抗弯强度设计值，取85.5MPa;则:(M1+M2)/Wyx=(113128.333+272801.25)/1.05/4013=91.59MPa>85.5MPa横中挺抗弯强度不满足规定。4 .横中挺的挠度计算：横中挺在上受荷单元力作用下的挠度计算：du：横中挺在上受荷单元力作用下的挠度(Inn1)；d11=qkW7240EIyX(25/8-5×(H12W)×(H,2W),)=0.294X15007240/70000/154420×(25/8-5×(400/2/1500)2+2X(400/2/1500),)=1.742mm(2)横中挺在下受荷单元力作用下的挠度计算：df2：横中挺在下受荷单元力作用下的挠度(mm)；df2=qk2W7240EIy×(25/8-5×(H22W)2+2×(H22W),)=0.881×1500724070000154420×(25/8-5X(1200/2/1500)2+2X(1200/2/1500)4)=4.085mm(3)横中挺在风荷载作用下的总体挠度：dr=dfi+df2=1.742+4.085=5.827mm挠度的)限值取杆件总长的1/120,即12.5mm,且不应不不大于15mm。5. 827mm12.5mm5.827mn15m因此，挠度满足规定！5 .横中挺的抗剪计算：校核根据：TnT=49.6MPa(材料的抗剪强度设计值)在上面的公式中：T皿：横中挺最大剪应力(N)；V1:在上受荷单元力作用下的剪力设计值(N)；V2:在下受荷单元力作用下的剪力设计值(N)；Sy:横中挺型材受力面对中性轴的面积矩(m;1.：横中挺型材截面惯性矩Gnm)；ty：型材截面垂直于Y轴腹板的截面总高度(mm)；n=(Vl+V2)SIyty=(374.92+776.79)X3299/154420/3=8.202MPa8.202MPa49.6MPa横中挺抗剪强度能满足规定!