铝合金窗LC2842竖挺计算书.docx

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1、铝合金窗LC2842竖挺计算书门窗设计计算书设计：张志平校对：谢伟忠 陈飞 王民厦门开联装饰工程二。一三年十二月十七日铝合金窗LC2842竖挺计算书门窗设计计算书 厦门开联装饰工程amax：水平地震影响系数最大值，取0.12；Gk：门窗构件的重力荷载标准值(N)；A：门窗构件的面积(iW)；平行于门窗平面的集中水平地震作用标准值PEk= e a maxGk5. 3.5EJGJ102-2003PEk：平行于门窗平面的集中水平地震作用标准值(N)；Be：动力放大系数，取5.0；amax：水平地震影响系数最大值，取0.12；Gk：门窗构件的重力荷载标准值(N)；按照JGJ102规范5. 4节条文说明

2、局部的规定，对于竖向门窗和与水平面夹角大于75 度、小于90度的斜玻璃门窗，可不考虑竖向地震作用效应的计算和组合。3.5 作用效应组合荷载和作用效应按下式进行组合：5 Y gSg) Yw Ye：各效应的分项系数；八,、力E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的八、八、Ye为分项系数，按、5. 4.3. 5. 4. 4JGJ102-2003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：Yg： 1.2；风荷载：八：1.4；地震作用：Ye： 1.3；进行挠度计算时；重力荷载：Yg： 1.0；风荷载：八：1.0；地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数以为1.0；

3、地震作用的组合系数帆为0.5；4门窗竖中梃计算基本参数：1：计算点标高:30m；2：力学模型：简支梁；3：竖中梃跨度：H=4200mm；4：竖中梃左受荷单元宽：Wl=2100mm； 竖中梃右受荷单元宽：W2=700mm；5：竖中梃组合形式：插接形式；铝合金窗LC2842竖挺计算书门窗设计计算书 厦门开联装饰工程4.1选用竖中梃材料的截面特性(1)外框参数：选用型材号：厦航窗2外框的抗弯强度设计值：fa=90MPa外框的抗剪强度设计值：t a=55MPa外框弹性模量：Ea=70000MPa外框绕X轴惯性矩：图二1024380加4外框绕Y轴惯性矩：L尸313730mn?外框绕X轴净截面抵抗矩：Wa

4、nxl=14424mm3外框绕X轴净截面抵抗矩：Wanx2=20093mni3外框净截面面积：Aan=866. 437mm2外框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tax=4mni外框受力面对中性轴的面积矩：Sax= 11260mm3塑性开展系数：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：Y=1.00；(2)内框参数：选用型材号：厦航窗2内框的抗弯强度设计值：

5、fs=215MPa内框的抗剪强度设计值：t =125MPa内框弹性模量：Es=206000MPa内框绕X轴惯性矩：Lx=1545460mm4内框绕Y轴惯性矩：Is=260240mm4内框绕X轴净截面抵抗矩：Wsnxl=28421mm3内框绕X轴净截面抵抗矩：Wsnx2=23878mm3内框净截面面积：Asn=1160. 028mm2内框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tsx=4nini内框受力面对中性轴的面积矩：Ssx=18083mm3塑性开展系数：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

6、. 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L00；此处取：7=1.05；竖中梃计算简图确实定因为：W/HW2如果组合型材其中一种为钢材，那么对铝型材局部取Yk1.05的调正系数；如果组合型材中没有钢材，那么丫尸1.00；所以：Qak2= Y fX Qk2 义 EaLx/ (EaLx+EsLx)= 1.05X0. 423X70000X 1024380/(70000X 1024380+206000X 1545460)12铝合金窗LC2842竖挺计算书门窗设计计算书 厦门开联装饰工程=0. 082N/mmQsk2=Qk2

7、 X ESISX/(EaIax+EsIsx)=0.423X206000X1545460/(70000X1024380+206000X1545460)=0.345N/mmqa2= Y f X q2 X EaIax/ (EJax+EsIsx)= 1.05X0. 66X70000X 1024380/(70000X 1024380+206000X 1545460)=0. 127N/nunqS2=q2XEsIsx/ (EaIax+EsIsx)=0.66X206000X1545460/(70000X1024380+206000X1545460)=0.539N/mm竖中梃在左受荷单元力作用下的受力分析(1)

8、外框分析：Mm在左受荷单元力作用下的外框跨中最大弯矩(N - mm)；Mal=qal X H2/24 X (3-(W1/H)2)=0. 382 X 4200724 X (3-(2100/4200)2)=772117. 5N mmVal：在左受荷单元力作用下的外框剪力设计值(N)；Val=qalH/2 X (1-W/2/H)=601.65N内框分析：Msl：在左受荷单元力作用下的内框跨中最大弯矩(N - mm)；Msl=qslXH2/24X (3-(W1/H)2)=1. 616 X 4200724 X (3-(2100/4200)2)=3266340N mmVsl：在左受荷单元力作用下的内框剪力

9、设计值(N)；Vsl=qs.H/2 X (1 川/2/H)=2545.2N4.4 竖中梃在右受荷单元力作用下的受力分析外框分析：Ma2：在右受荷单元力作用下的外框跨中最大弯矩(N - mm)；Ma2=qa2XH2/24X (3- (W2/H)2)=0. 127 X 4200724 X (3-(700/4200)2)=277442. 083N mmVa2：在右受荷单元力作用下的外框剪力设计值(N)；Va2=qa2H/2 X (l-W2/2/H)=244.475N(2)内框分析：Ms2：在右受荷单元力作用下的内框跨中最大弯矩(Nmm)；Ms2=qs2XH2/24X (3-(W2/H)2)=0. 5

10、39 X 4200724 X (3-(700/4200)2)=1177490. 417N mmVs2：在右受荷单元力作用下的内框剪力设计值(N)；Vs2=qs2H/2 X (l-W2/2/H)13铝合金窗LC2842竖挺计算书门窗设计计算书 厦门开联装饰工程=1037. 575N4.5 竖中梃的抗弯强度计算外框的强度计算：按下面的公式进行强度校核，应满足：(Mal+Ma2)/yWanxfa上式中：Mal：外框在左受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N - mm)；Ma2：外框在右受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N - mm)；Wanx：外框在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(inn?)；Y：塑性开展系数

11、，取L00；fa：型材的抗弯强度设计值，取90MPa；那么：(Mal+Ma2)/YWanx=(772117. 5+277442. 083)/1. 00/14424=72. 765MPa90MPa竖中梃外框抗弯强度能满足要求。内框的强度计算：按下面的公式进行强度校核，应满足：(Msl+Ms2)/yWsnxfs上式中：Msl：内框在左受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(Nmm)；Ms2：内框在右受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N - mm)；Wsnx：内框在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mn?)；Y：塑性开展系数，取1.05；fs：材的抗弯强度设计值，取215MPa；那么：(Ms1+Ms2)/y Wsn

12、 = (3266340+1177490. 417)/1. 05/23878=177. 243MPaW215MPa竖中梃内框抗弯强度能满足要求。4.6 竖中梃的挠度计算由于是按照等挠度原理进行的荷载分配，所以，此处仅需要对外框进行验算：竖中梃在左受荷单元力作用下的挠度计算：dfl：竖中梃在左受荷单元力作用下的挠度(mm);dfl=qaklH7240EJaxX (25/8-5X /2/H)2+2X (M/Z/H)=0. 245 X 42007240/70000/1024380 X (25/8-5 X (2100/2/4200) 2+2 X (2100/2/4200)4) = 12. 494mm竖中

13、梃在右受荷单元力作用下的挠度计算：ck：竖中梃在右受荷单元力作用下的挠度(mni);df2=qak2H7240EIX (25/8-5 X (W2/2/H) 2+2 X (W2/2/H)4)=0. 082 X 42007240/70000/1024380 X (25/8-5 X (700/2/4200) 2+2X (700/2/4200)4)=4. 582mm竖中梃在风荷载作用下的总体挠度：df = dfi+df2=12. 494+4. 58214铝合金窗LC2842竖挺计算书门窗设计计算书 厦门开联装饰工程= 17. 076mm挠度的限值取杆件总长的1/150,即28mni,且不应大于20mn

14、i。17. 076mm28mm17. 076nlmW20nmi所以，挠度满足要求！4.9竖中梃的抗剪计算外框的抗剪计算：校核依据：t amax t =55MPa (材料的抗剪强度设计值)在上面的公式中：T amax：竖中梃外框最大剪应力(N)；Val：在左受荷单元力作用下的外框剪力设计值(N)；Va2：在右受荷单元力作用下的外框剪力设计值(N)； 竖中梃外框型材受力面对中性轴的面积矩(mn?);Iax：竖中梃外框型材截面惯性矩(mm%外框型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)；工 amax- (Val+Vg?) Sax/laxtax= (601. 65+244. 475) X11260/1

15、024380/4=2. 325MPa2. 325MPa55MPa竖中梃外框抗剪强度能满足要求！内框的抗剪计算：校核依据：JmW t =125MPa (材料的抗剪强度设计值)TVsvs2TVsvs2在上面的公式中：Smax：竖中梃内框最大剪应力(N)；：在左受荷单元力作用下的内框剪力设计值(N)；：在右受荷单元力作用下的内框剪力设计值(N)；：竖中梃内框型材受力面对中性轴的面积矩加淀)；：竖中梃内框型材截面惯性矩(mni);：内框型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)；smax二(Vsl+Vs2)Ssx/Isxtsx(2545.2+1037. 575) X18083/1545460/4=10

16、.48MPa10. 48MPaW125MPa竖中梃内框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：30m；2：玻璃板尺寸：宽 X 高=BXH=2100nimX2800nini；15铝合金窗LC2842竖挺计算书门窗设计计算书 厦门开联装饰工程3：玻璃配置：中空玻璃，外片钢化玻璃8川叫内片钢化玻璃8m% 模型简图为：11工B四边简支板5.1玻璃板块荷载计算:外片玻璃荷载计算：L：外片玻璃厚度(丽)；t2：内片玻璃厚度(mm);wk：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)；GAkl：外片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； qEAki：外片玻璃地震作用标准值(MPa

17、)；Ygi：外片玻璃的体积密度(N/mm?)；wkl：分配到外片上的风荷载作用标准值(MPa)；Qu：分配到外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； q.：分配到外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；Gari= Y glt 1=0. 0000256X8=0.000205MPaQEAki= Be。maxGAkl=5X0. 12X0. 000205=0.000123MPawki=l. lwkti3/ (ti3+t23)=1. 1X0. 001329X87(83+83)=0.000731MPaqki=wki+0. 5qEAki=0. 000731+0.5X0. 000123=0.000792MPaQi

18、l- 4wki+0. 5X1. 3qEAki=1.4X0. 000731+0. 5X 1. 3X0. 000123=0. 001103MPa内片玻璃荷载计算：ti：外片玻璃厚度(nmi);t2：内片玻璃厚度(mm)；16铝合金窗LC2842竖挺计算书门窗设计计算书 厦门开联装饰工程wk：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)；GAk2：内片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa)qEAk2：内片玻璃地震作用标准值(MPa)Y g2：内片玻璃的体积密度(N/mn?)；wk2：分配到内片上的风荷载作用标准值(MPa)；qk2：分配到内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；q2：分配到内片玻璃上的荷

19、载组合设计值(MPa)；G,Ak2= Y g2t2=0. 0000256X8二0. 000205MPaQEAk2- Be。maxGAk2=5X0. 12X0. 000205=0.000123MPaWk2-Wkt2/ (t+t2，)=0. 001329 X 87 (83+83)=0.000664MPaQk2=Wk2+0. 5qEAk2=0. 000664+0.5X0. 000123=0.000726MPaQ2=l. 4wk2+0 5X1. 3qEAk2=1.4X0. 000664+0. 5X 1. 3X0. 000123=0.OOlOIMPa玻璃板块整体荷载组合计算：用于强度计算时，采用Sw+0

20、. 5Se设计值组合：5. 4. HJGJ102-2003q=l. 4wk+0. 5X 1. 3 (qEAki+qEAk2)=1.4X0. 001329+0.5X1. 3X (0. 000123+0. 000123)=0.00202IMPa用于挠度计算时，采用S、,标准值：5. 4. 1 JGJ102-2003wk=0. 001329MPa5.2玻璃的强度计算：校核依据：。(工外片校核：01：外片玻璃的计算参数；5:外片玻璃的折减系数；qkl：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)；ti：外片玻璃厚度(nrni);0 尸qk】a7Et

21、6. 1. 2-3 JGJ102-2003=0. 000792 X2100772000/84=52. 229按系数(1,查表 6. L2-2JGJ102-2003, n fO. 803；。,：外片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)；5：作用在板块外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa);171计算引用的规范、标准及资料11.1 门窗及相关设计规范： 11.2 建筑设计规范： 11.3 铝材规范：11.4 玻璃规范：21.5 钢材规范：21.6 胶类及密封材料规范： 31.7 门窗及五金件规范： 31.8 相关物理性能等级测试方法： 41.9 建筑结构静力计算手册（第二版）41.10

22、 土建图纸：42基本参数52.1 门窗所在地区52.2 地面粗糙度分类等级52.3 抗震设防53门窗承受荷载计算53.1 风荷载标准值的计算方法53.2 计算支撑结构时的风荷载标准值73.3 计算面板材料时的风荷载标准值73.4 垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值73.5 平行于门窗平面的集中水平地震作用标准值83.6 作用效应组合84门窗竖中梃计算84.1 选用竖中梃材料的截面特性94.2 竖中梃计算简图确实定94.3 风荷载作用的线荷载集度104.4 门窗竖中梃荷载分配124.5 竖中梃在左受荷单元力作用下的受力分析134.6 竖中梃在右受荷单元力作用下的受力分析134.7 竖中梃的抗

23、弯强度计算144.8 竖中梃的挠度计算144.9 竖中梃的抗剪计算155玻璃板块的选用与校核155.1 玻璃板块荷载计算：165.2 玻璃的强度计算：175.3 玻璃最大挠度校核： 186附录常用材料的力学及其它物理性能20铝合金窗LC2842竖挺计算书门窗设计计算书 厦门开联装饰工程a：玻璃短边边长(mm)；b：玻璃长边边长(mm)；外片玻璃厚度(mm);m1：外片玻璃弯矩系数,按边长比a/b查表6. 1. 2-1 JGJ102-2003得mO. 0683；。尸6. 1. 2 JGJ102-2003=6X0. 0683X0. 001103X21002X0. 803/82=25. OIMPa2

24、5. 01MPaWfgi=84MPa(钢化玻璃)外片玻璃的强度满足要求！(2)内片校核：02：内片玻璃的计算参数；U2：内片玻璃的折减系数；qk2：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)；t2：内片玻璃厚度(mm)；0 2=qk2a7Et246. 1. 2-3 JGJ102-2003=0. 000726 X2100772000/84=47. 876按系数(2,查表 6. L2-2JGJ102-2003, n 2=0.816。2：内片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)；q2：作用在板块内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)

25、；a：玻璃短边边长(mm)；b：玻璃长边边长(mm)；t2：内片玻璃厚度(mm);m2：内片玻璃弯矩系数，按边长比a/b查表6. 1. 2-lJGJ102-2003得叫二0.0683；。2=6m2q2a2 n 2/t226. 1. 2 JGJ102-2003=6 X 0. 0683 X 0. 00101X21002 X 0. 816/82=23. 272MPa23. 272MPaWfg2=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：df=n uwka7Ddf,lim 6. 1. 3-2JGJ102-2003上面公式中：df：玻璃板挠度计算值(no)；H：玻

26、璃挠度的折减系数；U：玻璃挠度系数,按边长比a/b查表6. 1.3 JGJ102-2003得口 =0.00663；取：风荷载标准值(MPa)a：玻璃板块短边尺寸(mm)；D：玻璃的弯曲刚度(Nmm)；df,一许用挠度,取短边长的60,为35min；其中：D=Ete3/(12 (1-u2)6. 1. 3-1 JGJ102-200318铝合金窗LC2842竖挺计算书门窗设计计算书 厦门开联装饰工程上式中：E：玻璃的弹性模量(MPa)；te：玻璃的等效厚度(mm);u：玻璃材料泊松比，为02；te=0. 95 X (tx3+t23)1/3 6. 1. 5-3 JGJ102-2003=0. 95 X

27、(83+83)1/3 =9. 575mmD=Ete3/(12(l-u2)=72000 X 9. 5757(12 X (1-0. 22)=5486512. 402N mm0：玻璃板块的计算参数；0 =wka7Etc46. 1. 2-3 JGJ102-2003=0. 001329X2100772000/9. 5754 =42. 709按参数查表 6. L2-2JGJ102-2003,10.832df= n u wka4/D25. 986m111W(1一135111111(中空玻璃) 玻璃挠度能满足要求！19铝合金窗LC2842竖挺计算书门窗设计计算书 厦门开联装饰工程6附录常用材料的力学及其它物理

28、性能一、玻璃的强度设计值fg(MPa)JGJ102-2003 表 5.2.1种类厚度(mm)大面侧面普通玻璃528.019. 5浮法玻璃5-1228.019.515-1924.017.0N2020.014.0钢化玻璃5-1284.058.815-1972.050.422059.041. 3二、长期荷载作用下玻璃的强度设计值fg(MPa)JGJ113-2009 表 4. 1.9种类厚度(mm)大面侧面平板玻璃5-129615-197522064半钢化玻璃5-12282015-192417，202014半钢化玻璃512423015-1936262203021三、铝合金型材的强度设计值(MPa )G

29、B50429-2007 表 4. 3. 4铝合金牌号状态厚度强度设计值(mm)抗拉、抗 压抗剪6061T4不区分9055T6不区分2001156063T5不区分9055T6不区分150856063AT5W1013575T6W1016090四、钢材的强度设计值(1-热轧钢材)fs (MPa)JGJ102-2003 表 5.2.3钢材牌号厚度或直径d(mm)抗拉、抗压、抗 弯抗剪端面承压Q235dW16215125325Q345d1631018040020铝合金窗LC2842竖挺计算书门窗设计计算书厦门开联装饰工程五、 .钢材的强度设计值（2-冷弯薄壁型钢）fs（MPa）GB50018-2002

30、表 4. 2.1钢材牌号抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235205120310Q345300175400.材料的弹性模量E (MPa)JGJ102-2003 表 5, 2. 8、JGJ133-2001 表 5 3. 9材料E材料E玻璃0. 72X105不锈钢绞线1.2X1051.5X105铝合金、单层铝板0. 70X105高强钢绞线1.95X105钢、不锈钢2. 06X105钢丝绳0. 8X1051.0X105消除应力的高强钢丝2. 05X105花岗石板0. 8X105蜂窝铝板10mm0. 35X105铝塑复合板4mm0. 2X105蜂窝铝板15mm0. 27X10,铝塑复合板6mm0. 3X

31、105蜂窝铝板20mm0. 21X105七、材料的泊松比uJGJ102-2003 表 5. 2. 9、JGJ133-2001 表 5, 3.10. GB50429-2007 表 4 3 7材料V材料U玻璃0.2钢、不锈钢0.3铝合金0.3(按 GB50429)高强钢丝、钢绞线0. 3铝塑复合板0. 25蜂窝铝板0. 25-H- LU |_1_1 化冈石0. 125八、材料的膨胀系数a (1/)JGJ102-2003 表 5. 2. 10、JGJ133-2001 表 5. 3.11、GB50429-2007 表 4. 3. 7材料a材料a玻璃0.8X10-5LOXIO不锈钢板1.80X10-5铝

32、合金、单层铝板2. 3X10-5 (按 GB50429)混凝土1. 00X10-5钢材1.20X105砖砌体0. 50X10-5铝塑复合板4.0X105蜂窝铝板2.4X10-5花岗岩0. 8X10-5九、材料的重力密度丫 g (KN/m3)JGJ102-2003 表 5. 3. 1、GB50429-2007 表 4 3. 7材料Yg材料Yg普通玻璃、夹层玻璃 钢化、半钢化玻璃25. 6矿棉1.21. 5玻璃棉0. 51.0钢材78. 5岩棉0.52. 5铝合金2700kg/m“按 GB50429)十、板材单位面积重力标准值（MPa）JGJ133-2001 表 5. 2.2板材厚度 (mm)qk

33、(N/nf)板材厚度 (mm)qk(N/m2)21单层铝板2. 53.04.067. 581.0112.0不锈 钢板1.52.02.53.0117.8157.0196. 3235.5铝塑复合板4.06.055.073.6蜂窝铝板 (铝箔芯)10.015.020.053.070.074.0花岗 石板20. 025.030.0500560625700750840JGJ102-2003 表 B, 0. 1-1铝合金窗LC2842竖挺计算书门窗设计计算书 厦门开联装饰工程螺栓的性能等级锚栓和构件钢材的牌号普通螺栓锚 栓承压型连接高强 度螺栓C级螺栓A、B级螺栓抗 拉抗 剪承 压抗 拉抗 剪承 压抗 拉

34、抗 拉抗 剪承 压f?fvbfcbf?fvbfcbftbftbfvbfcb普通螺栓4.6、4.8 级1701405. 6级2101908.8级400320锚栓Q235 钢140Q345 钢180承压型连接高 强度螺栓8. 8级40025010.9 级500310构件Q235 钢305405470Q345 钢一一385一一510一一一590Q390 钢400530615卜一、螺栓连接的强度设计值一 (MPa)十二、 螺栓连接的强度设计值二(MPa)GB50429-2007 表 4. 3. 5-1螺栓的材料、性能等级 和 构件铝合金牌号普通螺栓铝合金不锈钢钢抗拉抗剪 fvb承压 fcb抗拉抗剪 fvb承压 fj抗拉抗剪 fvb承压 fcb普 通 螺 栓铝合金2B111701602A90150145不锈钢A2-50、 A4-50200190A2-70、 A4-70280265钢4.6