铝合金门窗计算书
铝合金门窗设计计算书
设计：
校对：
审核：
批准：
二〇一六年三月
目录
1 计算引用的规范、标准及资料 (1)
1.1 门窗及相关设计规范： (1)
1.2 建筑设计规范： (1)
1.3 铝材规范： (2)
1.4 玻璃规范： (2)
1.5 钢材规范： (2)
1.6 胶类及密封材料规范： (3)
1.7 门窗及五金件规范： (3)
1.8 相关物理性能等级测试方法： (4)
1.9 《建筑结构静力计算手册》(第二版) (5)
1.10 土建图纸： (5)
2 基本参数 (5)
2.1 门窗所在地区 (5)
2.2 地面粗糙度分类等级 (5)
2.3 抗震设防 (5)
3 门窗承受荷载计算 (6)
3.1 计算依据 (6)
3.2 计算杆件时的风荷载标准值 (7)
3.3 计算玻璃时的风荷载标准值 (7)
3.4 垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值 (7)
3.5 作用效应组合 (8)
4 门窗竖中梃计算 (8)
4.1 竖中梃受荷单元分析 (8)
4.2 选用竖中梃型材的截面特性 (11)
4.3 竖中梃的抗弯强度计算 (11)
4.4 竖中梃的挠度计算 (12)
4.5 竖中梃的抗剪计算 (12)
5 玻璃板块的选用与校核 (13)
5.1 玻璃板块荷载计算： (13)
5.2 玻璃的强度计算： (14)
5.3 玻璃最大挠度校核： (15)
6 附录常用材料的力学及其它物理性能 (17)
门窗设计计算书
1计算引用的规范、标准及资料
1.1门窗及相关设计规范：
《铝合金结构设计规范》 GB50429-2007
《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ102-2003
《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ113-2009
《建筑幕墙》 GB/T21086-2007
《金属与石材幕墙工程技术规范》 JGJ133-2001
《铝合金门窗工程技术规范》 JGJ214-2010
《铝合金门窗》 GB/T8478-2008
《未增塑聚乙烯(PVC-U)塑料窗》 JGT/140-2005
《塑料门窗工程技术规程》 JGJ103-2008
1.2建筑设计规范：
《地震震级的规定》 GB/T17740-1999
《钢结构防火涂料》 GB14907-2002
《钢结构设计规范》 GB50017-2003
《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ3-2002
《高层民用建筑设计防火规范》 GB50045-95(2005年版)
《高处作业吊蓝》 GB19155-2003
《工程抗震术语标准》 JGJ/T97-2010
《混凝土结构后锚固技术规程》 JGJ145-2004
《混凝土结构设计规范》 GB50010-2010
《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》 JG160-2004
《建筑表面用有机硅防水剂》 JC/T902-2002
《建筑材料放射性核素限量》 GB6566-2010
《建筑防火封堵应用技术规程》 CECS154：2003
《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ81-2002
《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223-2008
《建筑工程预应力施工规程》 CECS180：2005
《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001(2006年版、局部修订)《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB50068-2001
《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010
《建筑设计防火规范》 GB50016-2006
《建筑物防雷设计规范》 GB50057-2010
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 GB50018-2002
《民用建筑设计通则》 GB50352-2005
1.3铝材规范：
《变形铝及铝合金化学成份》 GB/T3190-2008
《建筑用隔热铝合金型材》 JG175-2011
《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》 JG/T133-2000
《铝合金建筑型材第1部分基材》 GB5237.1-2008《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材》 GB5237.2-2008《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》 GB5237.3-2008《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》 GB5237.4-2008《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》 GB5237.5-2008《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》 GB5237.6-2004《铝及铝合金彩色涂层板、带材》 YS/T431-2000
《一般工业用铝及铝合金板、带材》 GB/T3880.1～3-2006《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》 YS/T437-2009
《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》 YS/T459-2003
1.4玻璃规范：
《镀膜玻璃第1部分：阳光控制镀膜玻璃》 GB/T18915.1-2002《镀膜玻璃第2部分：低辐射镀膜玻璃》 GB/T18915.2-2002《防弹玻璃》 GB17840-1999
《平板玻璃》 GB11614-2009
《建筑用安全玻璃第3部分：夹层玻璃》 GB15763.3-2009《建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃》 GB15763.2-2005《建筑用安全玻璃防火玻璃》 GB15763.1-2009《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》 GB17841-2008
《热弯玻璃》 JC/T915-2003
《压花玻璃》 JC/T511-2002
《中空玻璃》 GB/T11944-2002 1.5钢材规范：
《建筑结构用冷弯矩形钢管》 JG/T178-2005
《不锈钢小直径无缝钢管》 GB/T3090-2000
《擦窗机》 GB19154-2003
《彩色涂层钢板和钢带》 GB/T12754-2006《低合金钢焊条》 GB/T5118-1995
《低合金高强度结构钢》 GB/T1591-2008
《建筑幕墙用钢索压管接头》 JG/T201-2007
《耐候结构钢》 GB/T4171-2008
《高碳铬不锈钢丝》 YB/T096—1997
《合金结构钢》 GB/T3077-1999
《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》 GB/T13912-2002《冷拔异形钢管》 GB/T3094-2000
《碳钢焊条》 GB/T5117-1999
《碳素结构钢》 GB/T700-2006
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-2008
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007
《优质碳素结构钢》 GB/T699-1999
1.6胶类及密封材料规范：
《丙烯酸酯建筑密封膏》 JC484-2006
《幕墙玻璃接缝用密封胶》 JC/T882-2001
《彩色涂层钢板用建筑密封胶》 JC/T884-2001
《丁基橡胶防水密封胶粘带》 JC/T942-2004
《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》 JC887-2001
《工业用橡胶板》 GB/T5574-1994
《混凝土建筑接缝用密封胶》 JC/T881-2001
《建筑窗用弹性密封剂》 JC485-2007
《建筑密封材料试验方法》 GB/T13477.1～20-2002《建筑用防霉密封胶》 JC/T885-2001
《建筑用硅酮结构密封胶》 GB16776-2005
《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》 GB/T19686-2005
《建筑用硬质塑料隔热条》 JG/T174-2005
《建筑装饰用天然石材防护剂》 JC/T973-2005
《聚氨酯建筑密封胶》 JC/T482-2003
《聚硫建筑密封胶》 JC/T483-2006
《绝热用岩棉、矿棉及其制品》 GB/T11835-2007
《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》 GB/T529-1999
《石材用建筑密封胶》 JC/T883-2001
《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》 GB/T531-1999
《修补用天然橡胶胶粘剂》 HG/T3318-2002
《中空玻璃用弹性密封胶》 JC/T486-2001
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》 JC/T914-2003
1.7门窗及五金件规范：
《封闭型沉头抽芯铆钉》 GB/T12616-2004
《封闭型平圆头抽芯铆钉》 GB/T12615-2004
《紧固件螺栓和螺钉》 GB/T5277-1985
《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》 GB/T3103.1-2002
《紧固件机械性能不锈钢螺母》 GB/T3098.15-2000《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》 GB/T3098.6-2000
《紧固件机械性能抽芯铆钉》 GB/T3098.19-2004《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》 GB/T3098.2-2000
《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》 GB/T3098.4-2000
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》 GB/T3098.1-2010
《紧固件机械性能自攻螺钉》 GB/T3098.5-2000
《紧固件术语盲铆钉》 GB/T3099-2004
《铝合金门窗》 GB/T8478-2008
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》 GB/T16823.1-1997《十字槽盘头螺钉》 GB/T818-2000
《地弹簧》 QB/T2697-2005
《铝合金门插锁》 QB/T3885-1999
《平开铝合金窗把手》 QB/T3886-1999
《铝合金撑挡》 QB/T3887-1999
《铝合金窗不锈钢滑撑》 QB/T3888-1999
《铝合金门窗拉手》 QB/T3889-1999
《铝合金窗锁》 QB/T3900-1999
《铝合金门锁》 QB/T3901-1999
《推拉铝合金门用滑轮》 QB/T3902-1999
《闭合器》 QB/T3893-1999
《外装门锁》 QB/T2473-2000
《弹子插芯门锁》 GB/T2474-2000
《叶片门锁》 QB/T2475-2000
《球型门锁》 QB/T2476-2000
《铜合金铸件》 GB/T13819-1992
《锌合压铸件》 GB/T13821-1992
《铝合金压铸件》 GB/T15114-2009
《铸件尺寸公差与机械加工余量》 QB/T6414-1999
《建筑门窗五金件插销》 JG214-2007
《建筑门窗五金件传动机构用执手》 JG124-2007
《建筑门窗五金件旋压执手》 JG213-2007
《建筑门窗五金件合页（铰链）》 JG125-2007
《建筑门窗五金件传动锁闭器》 JG126-2007
《建筑门窗五金件滑撑》 JG127-2007
《建筑门窗五金件滑轮》 JG129-2007
《建筑门窗五金件多点锁闭器》 JG215-2007
《建筑门窗五金件撑挡》 JG128-2007
《建筑门窗五金件通用要求》 JG212-2007
《建筑门窗五金件单点锁闭器》 JG130-2007
《建筑门窗内平开下悬五金系统》 JG168-2004
《钢塑共挤门窗》 JG207-2007
《电动采光排烟窗》 JG189-2006
1.8相关物理性能等级测试方法：
《彩色涂层钢板和钢带试验方法》 GB/T13448-2006
《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001
《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2002
《建筑防水材料老化试验方法》 GB/T18244-2000
《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》 GB/T8484-2008
《建筑外窗采光性能分级及检测方法》 GB/T11976-2002
《建筑门窗空气隔声性能分级及检测方法》 GB/T8485-2008
《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2008《建筑装饰装修工程质量验收规范》 GB50210-2001
《金属材料室温拉伸试验方法》 GB/T228-2002
1.9《建筑结构静力计算手册》(第二版)
1.10土建图纸：
2基本参数
2.1门窗所在地区
松滋地区
2.2地面粗糙度分类等级
按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
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城市郊区；
C类：指有密集建筑群的城市市区；
D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；
依照上面分类标准，本工程按C类地形考虑。
2.3抗震设防
按《建筑工程抗震设防分类标准》，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：
1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类；
2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类；
3.标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类；
4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类；
在维护结构抗震设计计算中：
1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用；
2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用；
3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；
4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；
根据国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，松滋地区地震基本烈度为：6度，地震动峰值加速度为0.05g，由于本工程是标准设防类，因此实际抗震计算中的水平地震影响系
=0.04；
数最大值应按本地区抗震设防烈度选取，也就是取：α
max
3门窗承受荷载计算
3.1计算依据
按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算：
w
k =β
gz
μ
z
μ
s1
w
……7.1.1-2[GB50009-2001 2006年版]
上式中：
w
k
：作用在门窗上的风荷载标准值(MPa)；
Z：计算点标高：51m；
β
gz
：瞬时风压的阵风系数；
根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算)：
β
gz =K(1+2μ
f
)
其中K为地面粗糙度调整系数，μ
f
为脉动系数
A类场地：β
gz =0.92×(1+2μ
f
) 其中：μ
f
=0.387×(Z/10)-0.12
B类场地：β
gz =0.89×(1+2μ
f
) 其中：μ
f
=0.5(Z/10)-0.16
C类场地：β
gz =0.85×(1+2μ
f
) 其中：μ
f
=0.734(Z/10)-0.22
D类场地：β
gz =0.80×(1+2μ
f
) 其中：μ
f
=1.2248(Z/10)-0.3
对于C类地形，51m高度处瞬时风压的阵风系数：
β
gz
=0.85×(1+2×(0.734(Z/10)-0.22))=1.7219 B类地形=1.5049
μ
z
：风压高度变化系数；
根据不同场地类型,按以下公式计算：
A类场地：μ
z
=1.379×(Z/10)0.24
当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；
B类场地：μ
z
=(Z/10)0.32
当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m；
C类场地：μ
z
=0.616×(Z/10)0.44
当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；
D类场地：μ
z
=0.318×(Z/10)0.60
当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m；
对于C类地形，51m高度处风压高度变化系数：
μ
z
=0.616×(Z/10)0.44=1.2616 B类地形=1.6843
μ
s1
：局部风压体型系数；
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条：验算围护构件及其连接的
强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μ
s1
：
一、外表面
1.正压区按表7.3.1采用；
2.负压区
- 对墙面，取-1.0
- 对墙角边，取-1.8
二、内表面
对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。
本计算点为大面位置。
参JGJ102-2003第5.3.2条文说明：风荷载在建筑物表面分布是不均匀的，在檐口附近、边角部位较大。根据风洞试验结果和国外的有关资料，在上述区域风吸力系数可取-1.8，其余
墙面可考虑-1.0，由于维护结构有开启的可能，所以还应考虑室内压-0.2。对无开启的结构，《建筑结构荷载规范》条文说明第7.3.3条指出
“对封闭建筑物，考虑到建筑物内实际存在的个别洞口和缝隙，以及机械通风等因素，室内可能存在正负不同的气压，参照国外规范，大多取±(0.2-0.25)的压力系数，现取±0.2”。即不论有无开启扇，均要考虑内表面的局部体型系数。
另注：上述的局部体型系数μs1(1)是适用于围护构件的从属面积A 小于或等于1m 2的情况，当围护构件的从属面积A 大于或等于10m 2时，局部风压体型系数μs1(10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m 2而大于1m 2时，局部风压体型系数μs1(A)可按面积的对数线性插值，即：
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA 在上式中：
当A ≥10m 2时，取A=10m 2； 当A ≤1m 2时，取A=1m 2； μs1(10)=0.8μs1(1)
w 0：基本风压值(MPa)，根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表 D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，武汉地区取0.00035MPa ；宜昌松滋取0.0003MPa
3.2 计算杆件时的风荷载标准值
计算杆件时的构件从属面积： A=0.9×1.72=1.548m 2 LogA=0.19
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA =0.962 μs1=0.962+0.2 =1.162 w k =βgz μz μs1w 0
=1.7219×1.2616×1.162×0.00035
=0.000883MPa 因为计算得到的风荷载标准值小于0.001MPa ，所以取：0.001MPa
3.3 计算玻璃时的风荷载标准值
计算玻璃时的构件从属面积： A=1.8×1.15=2.07m 2 LogA=0.316
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA =0.937 μs1=0.937+0.2 =1.137 w k =βgz μz μs1w 0
=1.7219×1.2616×1.137×0.00035
=0.000864MPa 因为计算得到的风荷载标准值小于0.001MPa ，所以取：0.001MPa
3.4 垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值
q EAk =βE αmax G k /A ……5.3.4[JGJ102-2003]
q EAk ：垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； βE ：动力放大系数,取5.0； αmax ：水平地震影响系数最大值；
G k ：门窗构件的重力荷载标准值(N)； A ：门窗构件的面积(mm 2)；
3.5 作用效应组合
荷载和作用效应按下式进行组合：
S=γG S Gk +ψw γw S wk +ψE γE S Ek ……5.4.1[JGJ102-2003] 上式中：
S ：作用效应组合的设计值；
S Gk ：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；
S wk 、S Ek ：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； γG 、γw 、γE ：各效应的分项系数；
ψw 、ψE ：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。
上面的γG 、γw 、γE 为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]规定如下： 进行门窗构件强度、连接件和预埋件承载力计算时： 重力荷载：γG ：1.2； 风 荷 载：γw ：1.4； 地震作用：γE ：1.3； 进行挠度计算时；
重力荷载：γG ：1.0； 风 荷 载：γw ：1.0；
地震作用：可不做组合考虑；
上式中，风荷载的组合系数ψw 为1.0； 地震作用的组合系数ψE 为0.5；
4 门窗竖中梃计算
基本参数：
1：计算点标高：51m ； 2：力学模型：简支梁； 3：竖中梃跨度：H=1720mm ；
4：竖中梃左受荷单元宽：W 1=650mm ； 竖中梃右受荷单元宽：W 2=1150mm ； 5：竖中梃材质：6063-T6，断热型材；
4.1 竖中梃受荷单元分析
(1)竖中梃计算简图的确定： 因为：W 1 所以，左受荷单元作用在竖中梃上是梯形荷载； 右受荷单元作用在竖中梃上是梯形荷载； 受力简图为： q 1 (2)竖中梃在左受荷单元力作用下的受力分析： w k ：风荷载标准值(MPa)； W 1：左受荷单元宽(mm)； H ：竖中梃的跨度(mm)； q wk1：在左受荷单元作用下的风荷载线集度标准值(N/mm)； q w1：在左受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(N/mm)； q wk1=w k ×W 1/2 =0.001×650/2 =0.325N/mm q w1=1.4×q wk1 =1.4×0.325 =0.455N/mm q EAk ：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； βE ：动力放大系数，取5.0； αmax ：水平地震影响系数最大值，取0.04； G k ：构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； A ：门窗构件的面积(mm 2)； q EAk =βE αmax G k /A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5.0×0.04×0.0005 =0.0001MPa q Ek1：左受荷单元水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； H ：竖中梃的跨度(mm)； W 1：左受荷单元宽(mm)； q Ek =q EAk ×W 1/2 =0.0001×650/2 =0.032N/mm q E1：左受荷单元水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； q E1=1.3q Ek1 =1.3×0.032 =0.042N/mm q k1：左受荷单元受水平作用组合线荷载集度标准值(N/mm)； q 1：左受荷单元受水平作用组合线荷载集度设计值(N/mm)； 用于强度计算时，采用S w +0.5S E 设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q 1=q w1+0.5q E1 =0.455+0.5×0.042 =0.476N/mm 用于挠度计算时，采用S w 标准值：……5.4.1[JGJ102-2003] q k1=q wk1 =0.325N/mm M 1 ：在左受荷单元力作用下的跨中最大弯矩设计值(N·mm)； M 1=q 1 ×H2/24×(3-(W 1 /H)2) =0.476×17202/24×(3-(650/1720)2) =167645.217N·mm V 1 ：在左受荷单元力作用下的剪力设计值(N)； V 1=q 1 H/2×(1-W 1 /2/H) =0.476×1720/2×(1-650/2/1720) =332.01N (3)竖中梃在右受荷单元力作用下的受力分析： w k ：风荷载标准值(MPa)； W 2 ：右受荷单元宽(mm)； H：竖中梃的跨度(mm)； q wk2 ：在右受荷单元作用下的风荷载线集度标准值(N/mm)； q w2 ：在右受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(N/mm)； q wk2=w k ×W 2 /2 =0.001×1150/2 =0.575N/mm q w2=1.4×q wk2 =1.4×0.575 =0.805N/mm q EAk ：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； β E ：动力放大系数，取5.0； α max ：水平地震影响系数最大值，取0.04； G k ：构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； A：门窗构件的面积(mm2)； q EAk =β E α max G k /A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5.0×0.04×0.0005 =0.0001MPa q Ek2 ：右受荷单元水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； W 2 ：左受荷单元宽(mm)； H：竖中梃的跨度(mm)； q Ek2=q EAk ×W 2 /2 =0.0001×1150/2 =0.058N/mm q E2 ：右受荷单元水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； q E2=1.3q Ek2 =1.3×0.058 =0.075N/mm q k2 ：右受荷单元受水平作用组合线荷载集度标准值(N/mm)； q 2 ：右受荷单元受水平作用组合线荷载集度设计值(N/mm)； 用于强度计算时，采用S w +0.5S E 设计值组合：……5.4.1[JGJ102-2003] q 2=q w2 +0.5q E2 =0.805+0.5×0.075 =0.842N/mm 用于挠度计算时，采用S w 标准值：……5.4.1[JGJ102-2003] q k2=q wk2 =0.575N/mm M 2 ：在右受荷单元力作用下的跨中最大弯矩设计值(N·mm)； M 2=q 2 ×H2/24×(3-(W 2 /H)2) =0.842×17202/24×(3-(1150/1720)2) =264973.892N·mm V 2 ：在右受荷单元力作用下的剪力设计值(N)； V 2=q 2 H/2×(1-W 2 /2/H) =0.842×1720/2×(1-1150/2/1720) =482.045N 4.2选用竖中梃型材的截面特性 选用型材号：NM5502 型材的抗弯强度设计值：f=150MPa 型材的抗剪强度设计值：τ=85MPa 型材弹性模量：E=70000MPa 绕X轴惯性矩：I x =113710mm4 绕Y轴惯性矩：I y =86300mm4 绕X轴净截面抵抗矩：W nx1 =5184mm3 绕X轴净截面抵抗矩：W nx2 =3470mm3 型材净截面面积：A n =490.491mm2 型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=2.8mm 型材受力面对中性轴的面积矩：S x =3679mm3 塑性发展系数： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018-2002，取1.00； 对于热轧型钢龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05； 对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007，取1.00； 对塑钢型材，参照铝合金龙骨，取1.00； 此处取：γ=1.00 4.3竖中梃的抗弯强度计算 按下面的公式进行强度校核，应满足： (M 1+M 2 )/γW nx ≤f 上式中： M 1 ：在左受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N·mm)； M 2 ：在右受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N·mm)； W nx ：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； γ：塑性发展系数，取1.00； f：型材的抗弯强度设计值，取150MPa； 则： (M 1+M 2 )/γW nx =(167645.217+264973.892)/1.00/3470 =124.674MPa≤150MPa 竖中梃抗弯强度能满足要求。 4.4竖中梃的挠度计算 (1)竖中梃在左受荷单元力作用下的挠度计算： d f1 ：竖中梃在左受荷单元力作用下的挠度(mm)； d f1=q k1 H4/240EI×(25/8-5×(W 1 /2/H)2+2×(W 1 /2/H)4) =0.325×17204/240/70000/113710×(25/8-5×(650/2/1720)2+2×(650/2/1720)4) =4.391mm (2)竖中梃在右受荷单元力作用下的挠度计算： d f2 ：竖中梃在右受荷单元力作用下的挠度(mm)； d f2=q k2 H4/240EI×(25/8-5×(W 2 /2/H)2+2×(W 2 /2/H)4) =0.575×17204/240/70000/113710×(25/8-5×(1150/2/1720)2+2×(1150/2/1720)4) =6.826mm (3)竖中梃在风荷载作用下的总体挠度： d f =d f1 +d f2 =4.391+6.826 =11.217mm 挠度的限值取杆件总长的1/150，即11.467mm，且不应大于20mm。 11.217mm≤11.467mm 11.217mm≤20mm 所以，挠度满足要求！ 4.5竖中梃的抗剪计算 校核依据： τ max ≤τ=85MPa (材料的抗剪强度设计值) 在上面的公式中： τ max ：竖中梃最大剪应力(N)； V 1 ：在左受荷单元力作用下的剪力设计值(N)； V 2 ：在右受荷单元力作用下的剪力设计值(N)； S x ：竖中梃型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)； I x ：竖中梃型材截面惯性矩(mm4)； t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； τ max =(V 1 +V 2 )S x /I x t =(332.01+482.045)×3679/113710/2.8 =9.406MPa 9.406MPa≤85MPa 竖中梃抗剪强度能满足要求! 5玻璃板块的选用与校核 基本参数： 1：计算点标高：51m； 2：玻璃板尺寸：宽×高=B×H=1150mm×1800mm； 3：玻璃配置：中空玻璃，外片钢化玻璃5mm,内片钢化玻璃5mm；模型简图为： 5.1玻璃板块荷载计算： (1)外片玻璃荷载计算： t 1 ：外片玻璃厚度(mm)； t 2 ：内片玻璃厚度(mm)； w k ：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)； G Ak1 ：外片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； q EAk1 ：外片玻璃地震作用标准值(MPa)； γ g1 ：外片玻璃的体积密度(N/mm3)； w k1 ：分配到外片上的风荷载作用标准值(MPa)； q k1 ：分配到外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； q 1 ：分配到外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； G Ak1=γ g1 t 1 =0.0000256×5 =0.000128MPa q EAk1=β E α max G Ak1 =5×0.04×0.000128 =0.000026MPa w k1=1.1w k t 1 3/(t 1 3+t 2 3) =1.1×0.001×53/(53+53) =0.00055MPa q k1=w k1 +0.5q EAk1 =0.00055+0.5×0.000026 =0.000563MPa q 1=1.4w k1 +0.5×1.3q EAk1 =1.4×0.00055+0.5×1.3×0.000026 =0.000787MPa (2)内片玻璃荷载计算： t 1 ：外片玻璃厚度(mm)； t 2 ：内片玻璃厚度(mm)； w k ：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)； G Ak2 ：内片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa) q EAk2 ：内片玻璃地震作用标准值(MPa) γ g2 ：内片玻璃的体积密度(N/mm3)； w k2 ：分配到内片上的风荷载作用标准值(MPa)； q k2 ：分配到内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； q 2 ：分配到内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； G Ak2=γ g2 t 2 =0.0000256×5 =0.000128MPa q EAk2=β E α max G Ak2 =5×0.04×0.000128 =0.000026MPa w k2=w k t 2 3/(t 1 3+t 2 3) =0.001×53/(53+53) =0.0005MPa q k2=w k2 +0.5q EAk2 =0.0005+0.5×0.000026 =0.000513MPa q 2=1.4w k2 +0.5×1.3q EAk2 =1.4×0.0005+0.5×1.3×0.000026 =0.000717MPa (3)玻璃板块整体荷载组合计算： 用于强度计算时，采用S w +0.5S E 设计值组合：……5.4.1[JGJ102-2003] q=1.4w k +0.5×1.3(q EAk1 +q EAk2 ) =1.4×0.001+0.5×1.3×(0.000026+0.000026) =0.001434MPa 用于挠度计算时，采用S w 标准值：……5.4.1[JGJ102-2003] w k =0.001MPa 5.2玻璃的强度计算： 校核依据：σ≤[f g ] (1)外片校核： θ 1 ：外片玻璃的计算参数； η 1 ：外片玻璃的折减系数； q k1 ：作用在外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； a：分格短边长度(mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t 1 ：外片玻璃厚度(mm)； θ 1=q k1 a4/Et 1 4……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.000563×11504/72000/54 =21.882 按系数θ1，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η1=0.912； σ1：外片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q 1：作用在板块外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； a ：玻璃短边边长(mm)； b ：玻璃长边边长(mm)； t 1：外片玻璃厚度(mm)； m 1：外片玻璃弯矩系数， 按边长比a/b 查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m 1=0.0818； σ1=6m 1q 1a 2η1/t 12 ……6.1.2[JGJ102-2003] =6×0.0818×0.000787×11502×0.912/52 =18.635MPa 18.635MPa ≤f g1=84MPa(钢化玻璃) 外片玻璃的强度满足要求! (2)内片校核： θ2：内片玻璃的计算参数； η2：内片玻璃的折减系数； q k2：作用在内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； a ：分格短边长度(mm)； E ：玻璃的弹性模量(MPa)； t 2：内片玻璃厚度(mm)； θ2=q k2a 4/Et 24 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.000513×11504/72000/54 =19.939 按系数θ2，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η2=0.92 σ2：内片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q 2：作用在板块内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； a ：玻璃短边边长(mm)； b ：玻璃长边边长(mm)； t 2：内片玻璃厚度(mm)； m 2：内片玻璃弯矩系数， 按边长比a/b 查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m 2=0.0818； σ2=6m 2q 2a 2η2/t 22 ……6.1.2[JGJ102-2003] =6×0.0818×0.000717×11502×0.92/52 =17.126MPa 17.126MPa ≤f g2=84MPa(钢化玻璃) 内片玻璃的强度满足要求! 5.3 玻璃最大挠度校核： 校核依据： d f =ημw k a 4/D ≤d f,lim ……6.1.3-2[JGJ102-2003] 上面公式中： d f ：玻璃板挠度计算值(mm)； η：玻璃挠度的折减系数； μ：玻璃挠度系数，按边长比a/b 查表6.1.3[JGJ102-2003]得μ=0.00812； w k ：风荷载标准值(MPa)