一、门窗承受荷载计算:
(1)风荷载标准值计算:
本设计按50年一遇风压计算
Wk: 作用在门窗上的风荷载的标准值(kN/m^2)
Wk=βz×μz×μs×Wo (GB50009-2001)
Wo: 50年一遇的最大风压:Wo=0.450kN/m^2
根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001取定
βgz: 高度z处的阵风系数(按B类地区计算):
μz: 高度z处的风压高度变化系数(按B类地区计算): (GB50009-2001)
μs: 风荷载体型系数:μs=1.2
μf=0.5×(Z/10)^(-0.16)
=0.5×(34/10)^(-0.16)
=0.411
βgz=0.89×(1+2×μf)
=0.89×(1+2×0.411)
=1.622
μz=(Z/10)^0.32
=(34/10)^0.32
=1.479
Wk=βgz×μz×μs×Wo
=1.622×1.479×1.2×0.45
=1.296kN/m^2
二、玻璃的选用与校核:
本工程选用玻璃种类为:中空玻璃
(1) 校核部位玻璃面积:
B: 玻璃分格宽: 0.875m
H: 玻璃分格高: 1.175m
A: 玻璃板块面积:
A=B×H
=0.034×0.875
=0.030m^2
(2) 玻璃厚度选取:
Wk:风荷载标准值
A: 玻璃板块面积: 0.030m^2
K3:玻璃种类调整系数: 1.5
试算:
C=1.4×Wk×A×10/3/K3
=1.4×1.296×0.02975×10/3/1.5
=0.120
T=2×(1+C)^0.5-2
=2×(1+0.120)^0.5-2
=0.117mm
玻璃选取厚度为: 5mm
(3) 玻璃板块自重:
GAk: 玻璃板块平均自重(不包括铝框)
玻璃的体积密度:25.6 kN/m^3
Bt_W: 中空玻璃外侧玻璃厚度: 5mm
Bt_L: 中空玻璃内侧玻璃厚度: 0mm
GAk=25.6×(Bt_L+Bt_W)/1000
=25.6×(5+0)/1000
=0.128kN/m^2
(4) 玻璃的强度计算:
校核依据: σ≤fg
q: 玻璃所受风荷载标准值
a: 玻璃短边边长: 0.875m
b: 玻璃长边边长: 1.175m
t: 玻璃厚度
ψ: 玻璃板面跨中弯曲系数, 按边长比a/b查出(b为长边边长)
查GJG102表5.4.1得: 0.0689
σw: 玻璃所受应力:
σw=6×ψ×1.4×q×a^2×1000/(1.2×t)^2
=6×0.0689×1.4×1.296×0.875^2×1000/(1.2×5)^2
=15.958N/mm^2
15.958N/mm^2≤fg=28.000N/mm^2
玻璃的强度满足!
三、门窗横向受力构件计算:
(1)风荷载作用下受力构件弯矩的计算
Wk:风荷载标准值:1.296kN/m^2
Mw:风荷载作用下受力构件的总弯矩标准值(kN·m)
Hsk:受力构件受荷单元高:1.700(m)
Wsk1:受力构件受荷单元宽:0.875(m)
Hsl:受力构件第一受荷单元高:0.475(m)
qsk1:受力构件在第一受荷单元作用下风荷载线分布最大荷载集度标准值(kN/m)
qsk2:受力构件在第二受荷单元作用下风荷载线分布最大荷载集度标准值(kN/m)
Mw1:受力构件在第一受荷单元作用下的弯矩(kN·m)
Mw2:受力构件在第二受荷单元作用下的弯矩(kN·m)
qsk1=Wk×Wsk1/2
=1.296×(0.875/2
=0.567kN/m
Mw1=qsk1×Wsk1^2/12
=0.567×0.875^2/12
=0.036kN·m
qsk2=Wk×Hsl/2
=1.296×0.475
=0.308kN/m
Ba:中间变量,为受荷单元短边的一半(m)
Ba=Hsl/2
=0.475/2
=0.238m
Mw2=(qsk2×Wsk1^2)×(3-4×Ba^2/Wsk1^2)/24
=(0.308×0.875(3-4×0.238^2/0.875^2)/24
=0.027kN·m
Mw=Mw1+Mw2
=0.036+0.027
=0.063kN.m
(2)风荷载作用下受力构件剪力的计算(kN)
Qwk:风荷载作用下剪力标准值(kN)
Qw1:受力构件在第一受荷单元作用下受到的剪力
Qw2:受力构件在第二受荷单元作用下受到的剪力
Qw1=(qsk1×Wsk1)/4
=(0.567×0.875)/4
=0.124kN
Qw2=(qsk2×Wsk1)/2×(1-Ba/Wsk1)
=(0.308×0.875)/2×(1-0.238/0.875)
=0.098kN
Qwk=Qw1+Qw2
=0.124+0.098
=0.222kN
(3)杆件抗弯矩预选值的计算(cm^3)
W: 杆件抗弯矩预选值(cm^3)
W=1.4×Mw×10^3/84.2
=1.4×0.063×10^3/84.2
=1.043cm^3
(4)选用型材的截面特性:
选用型材类别:铝材
选用型材号: YN5301
型材强度设计值: fa=85.500N/mm^2
型材弹性模量: E=70000.000N/mm^2
X轴惯性矩: Ix=19.660cm^4
X轴抵抗矩: Wx=11.251cm^3
型材抗剪强度设计值: τ=46.600N/mm^2
型材计算校核处壁厚: t=1.400mm
型材截面面积矩: Ss=3.274cm^3
(5)型材的强度计算:
校核依据: 1.4Mw/W≤fa=85.500N/mm^2
σ=1.4×Mw×10^3/Wx
=1.4×0.063×10^3/11.251
=7.807N/mm^2
7.807≤fa=85.500
杆件强度满足!
(6)杆件抗剪计算:
校核依据: τmax≤[τ]=46.600N/mm^2
Qwk:风荷载作用下剪力标准值(kN)
Q:风荷载作用下剪力设计值(kN)
Q=1.4×Qwk
=1.4×0.2221425
=0.311kN
(7)杆件剪应力:
τ: 杆件剪应力
Ss: 杆件型材截面面积矩: 3.274cm^3
Ix: 杆件型材截面惯性矩: 19.660cm^4
t: 杆件壁厚:1.400mm
τ=Q×Ss×100/Ix/t
=0.311×3.274×100/19.660/1.400
=3.699N/mm^2
3.699≤46.600N/mm^2
杆件抗剪强度可以满足!
(8)杆件刚度的计算:
校核依据:Umax≤[U]=20mm 且 Umax≤L/130
U:杆件最大挠度(mm)
U1:受力构件在扇框位置第一受荷单元作用下的最大挠度(mm)
U2:受力构件在扇框位置第一受荷单元作用下的最大挠度(mm)
Du: 杆件最大挠度与其长度比值
Wsk: 杆件长度:1.700m
qsk1=Wk×Wsk1/2
=1.296×(0.875/2
=0.567kN/m
U1=qsk1×Wsk1^4×10^8/(120×E×Ix)
=0.567×0.875^4×10^8/(120×70000.000×19.660)
=0.201mm
qsk2=Wk×Hsl/2
=1.296×0.475 /2
=0.308kN/m
Ba:中间变量,为受荷单元短边的一半(m)
Ba=Hsl/2
=0.475/2
=0.238m
C=(25/8)-5×(Ba^2/Wsk1^2)+2×(Ba^4/Wsk1^4)
=(25/8)-5×(0.238^2/0.875^2)+2×(0.238^4/0.875^4)
=2.767
U2=qsk2×Wsk1^4×10^8×C/(240×E×Ix)
=0.567×0.875^4×10^8×2.767/(240×70000.000×19.660)
=0.151mm
U=U1+U2
=0.201+0.151
=0.352
Du=U/Hsk/1000
=0.352/1.700/1000
=0.0002
Du=0.0002≤1/130=0.0077且Umax=0.35≤[U]=20mm挠度满足要求!
