建筑外通風隔音窗抗風壓性能計算書

一、計算依據

《建筑玻璃應用技術規程 JGJ 113-2009》

《鋼結構設計規范 GB 50017-2003》

《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》GB/T7106-2008》

《建筑結構荷載規范 GB 50009-2001(2006版)》

《建筑門窗術語 GB/T5823-2008》

《建筑門窗洞口尺寸系列 GB/T5824-2008》

《鋁合金結構設計規范 GB 50429-2007》

《鋁合金門窗 GB/T8478-2008》

《鋁合金建筑型材 第一部分：基材 GB5237.1-2008》

《鋁合金建筑型材 第四部分：粉末噴涂型材 GB5237.4-2008》

二、設計計算相關數據

1、風荷載計算

1)工程所在省市：廣東

2)工程所在城市：惠州市

3)所在地類型：C類(有密集建筑群的城市市區)

4)門窗安裝最大高度z(m)：100米

5)建筑平面形狀：正多邊形平面(包括矩形)

6)門窗安裝位置：陽臺建筑框架結構

7)建筑的體形類別：封閉式的建筑

8)門窗類型:外平開窗

9）門窗系列:50平開

10） 玻璃規格:5+0.76PVB+6+0.76PVB+5 三層夾膠玻璃

11） 窗型樣式

12)窗型尺寸:          窗寬W(mm):3580mm        窗高H (mm):2260mm

三、風載何參數的選擇

1、圍護結構的風荷載標準值計算:

(按《建筑結構荷載規范》GB 50009-2001(2006版)  7.1.1-2)

Wk = βgz*μsl*μZ*w0

Wk:風載荷標準值

βgz:陣風系數

μsl:局部風壓體形系數

μZ:風壓高度變化系數

w0:基本風壓

1.1基本風壓

(按《建筑結構荷載規范》GB 50009-2001(2006版)規定, 采用50年一遇的風壓，但不得小于0.3KN/m²)

經計算取，基本風壓W0=0.45kN/m²

1.2 陣風系數

(按《建筑結構荷載規范》GB 50009-2001(2006版)  7.5.1)

經計算取，陣風系數βgz=1.99131336850563

1.3風壓高度變化系數

(按《建筑結構荷載規范》GB 50009-2001(2006版)  7.2.1)

經計算取，變化系數μZ=0.74

1.4 風荷載體型系數

(按《建筑結構荷載規范》GB 50009-2001(2006版)  7.3.3)

當建筑為封閉式時，其體形系數=外表面體形系數+內表面體形系數

當建筑為敞開式時，其體形系數=外表面體形系數

外表面系數=外表面正壓+外表面負壓

正壓區 (按《建筑結構荷載規范》GB 50009-2001(2006版)  7.3.1)         負壓區

——對墻面，取1.0；

——對墻角邊，取1.8；

——對屋面局部部位(周邊和屋面坡度大于10°的屋脊部位)，取2.2；

——對檐口、雨篷、遮陽板等突出構件，取2.0。

注：對墻角邊和屋面局部部位的作用寬度為房屋寬度的0.1或房屋平均高度的0.4，取其小者，但不小于1.5m。

經計算取，風載荷體形系數μsl=0.930981797734562

1.5 風荷載標準值計算

Wk = βgz*μsl*μZ*w0

經計算取，風荷載標準值Wk=0.617

2、圍護結構的風荷載設計值計算

(按《建筑結構荷載規范》GB 50009-2001(2006版)  3.2.5)

分項系數一般情況下取1.4,

對標準值大于4kN/m²的工業房屋樓面結構的活荷載取1.3

W=分項系數*Wk

經計算取，風荷載設計值W=0.864

四、陽臺受力最大桿件的撓度、彎曲應力、剪切應力校核

1、校驗依據：

1.1 撓度校驗依據：

根據鋁合金門窗GBT8478-2008

其中：fmax:為受力桿件最在變形量(mm)

L:為受力桿件長度(mm)

1.2 彎曲應力校驗依據：

σmax=M/W<=[σ]

[σ]:材料的抗彎曲應力(N/mm²)

σmax:計算截面上的最大彎曲應力(N/mm²)

M:受力桿件承受的最大彎矩(N.mm)

W:凈截面抵抗矩(mm³)

1.3 剪切應力校驗依據：

τmax=(Q*S)/(I*δ)<=[τ]

[τ]:材料的抗剪允許應力(N/mm²)

τmax:計算截面上的最大剪切應力(N/mm²)

Q:受力桿件計算截面上所承受的最大剪切力(N)

S:材料面積矩(mm³)

I:材料慣性矩(mm^4)

δ:腹板的厚度(mm)

 

2、主要受力桿件的撓度、彎曲應力、剪切應力計算：

因建筑外窗在風荷載作用下，承受的是與外窗垂直的橫向水平力，外窗各框料間構成的受荷單元，可視為四邊鉸接的簡支板。在每個受荷單元的四角各作45度斜線，使其與平行于長邊的中線相交。這些線把受荷單元分成4塊，每塊面積所承受的風荷載傳遞給其相鄰的構件，每個構件可近似地簡化為簡支梁上呈矩形、梯形或三角形的均布荷載。這樣的近似簡化與精確解相比有足夠的準確度，結果偏于安全，可以滿足工程設計計算和使用的需要。由于窗的四周與墻體相連，作用在玻璃上的風荷載由窗框傳遞給墻體，故不作受力桿件考慮，只需對選用的中梃進行校核。

 

2.1  中豎的撓度、彎曲應力、剪切應力計算:    構件“中豎”的各受荷單元基本情況如下圖：

上圖是“中豎”的簡化模型，此次安裝的陽臺受力最大的兩個獨立的隔音窗相互連接的邊框位置。

截面參數如下：

垂直風力方向的慣性矩I：928428

截面積W：933

面積矩：827

腹板厚度：2.0

 

2.1.1中豎的剛度計算

1.彎曲剛度計算

D（N.mm2）=E*I=72000*928428=6685056000。

剪切剛度計算

D（N.mm2）=G*F=26000*827=21502000

2.中豎的總彎曲剛度計算

D（N.mm2）=6685056000

中豎的總剪切剛度計算

D（N.mm2）=21502000

 

2.1.2 中豎的受荷面積計算

1.左單元的受荷面積計算

A（mm2）=【[（2260*2）-1280]*1280】/4=1036800

2.左單元的受荷面積計算

A（mm2）=【[（2260*2）-1160]*1160】/4=974400

3.中豎的總受荷面積計算

A（mm2）==1036800+974400=2011200

2.1.3中豎所受均布荷載計算

Q（N）=wk*A=(0.933*2011200)/1000=1876.45

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