铝合金窗结构设计计算书基本参数: 上海地区门窗所在位置标高=20.000(m)Ⅰ.设计依据《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》 GB/T 7106-2002《建筑外窗气密性能分级及检测方法》 GB/T 7107-2002《建筑外窗水密性能分级及检测方法》 GB/T 7108-2002《建筑外窗保温性能分级及检测方法》 GB/T 8484-2002《建筑外窗空气声隔声性能分级及检测方法》 GB/T 8485-2002《建筑外窗采光性能分级及检测方法》 GB/T 11976-2002《建筑结构荷载规范》 GB 50009-2001(2006年版)《铝合金门》 GB/T 8478-2003《铝合金窗》 GB/T 8479-2003《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ 113-2003《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ 102-2003《建筑结构静力计算手册 (第二版) 》《BKCADPM集成系统(BKCADPM2007版)》Ⅱ.参考资料窗的性能分级表主要依据：《铝合金窗》GB/T 8479-2003《建筑外窗保温性能分级及检测方法》GB/T 8484-2002窗的主要性能窗的性能应根据建筑物所在地区的地理、气候和周围环境以及建筑物的高度、体型、重要性等选定。

1 抗风压性能分级指标值P3按表7规定。

表 7 抗风压性能分级单位为千帕在各分级指标值中，窗主要受力构件相对挠度单层、夹层玻璃挠度≤L/120，中空玻璃挠度≤L/180。

其绝对值不应超过15mm，取其较小值。

2 水密能性分级指标值△P按表8规定。

表8 水密性能分级3气密性能分级指标值q1，q2按表9规定。

分级指标值K按表10规定。

表10 保温性能分级分级指标值R W按表11规定。

表11 空气声隔声性能分级单位为分贝6分级指标值T r按表12规定。

7启闭力启闭力应不大于50N。

8反复启闭性能反复启闭应不少于1万次，启闭无异常，使用无障碍。

一、门窗承受荷载计算:标高为20.0m处风荷载计算W0:基本风压W0=0.55 kN/m2βgz: 20.0m高处阵风系数(按B类区计算)βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]=1.687μz: 20.0m高处风压高度变化系数(按B类区计算): (GB50009-2001)(2006年版) μz=(Z/10)0.32=(20.0/10)0.32=1.248μsl:局部风压体型系数(墙面区)1、板块1200.00mm×1800.00mm=2.16m2该处从属面积为：2.16m2μsl (A)=μsl (1)+[μsl (10)-μsl (1)]×log(A)=-{1.0+[0.8×1.0-1.0]×0.334}=-0.933μsl=-0.933+(-0.2)=-1.133该处局部风压体型系数μsl=1.133风荷载标准值:W k=βgz×μz×μsl×W0 (GB50009-2001)（2006年版） =1.687×1.248×1.133×0.550=1.312 kN/m2风荷载设计值:W: 风荷载设计值(kN/m2)γw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.2.5 规定采用W=γw×W k=1.4×1.312=1.837kN/m22、支承结构2400mm×2600mm=6.24m2该处从属面积为：6.24m2μsl (A)=μsl (1)+[μsl (10)-μsl (1)]×log(A)=-{1.0+[0.8×1.0-1.0]×0.795}=-0.841μsl=-0.841+(-0.2)=-1.041该处局部风压体型系数μsl=1.041风荷载标准值:W k=βgz×μz×μsl×W0 (GB50009-2001)（2006年版） =1.687×1.248×1.041×0.550=1.205 kN/m2风荷载设计值:W: 风荷载设计值(kN/m2)γw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.2.5 规定采用W=γw×W k=1.4×1.205=1.688kN/m2二、玻璃的选用与校核本处选用玻璃种类为: 浮法平板玻璃1. 玻璃面积:B: 该处玻璃分格宽: 1.200mH: 该处玻璃分格高: 1.800mA: 该处玻璃板块面积:A=B×H=1.200×1.800=2.160m22. 该处玻璃板块自重:G AK: 玻璃板块自重:选择玻璃是中空玻璃。

玻璃的重力密度为: 25.6(KN/m3)B T_L中空玻璃内侧玻璃厚度为: 5.000(mm)B T_w中空玻璃外侧玻璃厚度为: 5.000(mm)G AK=25.6×(B t_L+B t_w)/1000=25.6×(5.000+5.000)/1000=0.256KN/m23. 玻璃的强度计算:内侧玻璃校核依据: σ≤ｆg=28.000 N/mm2外侧玻璃校核依据: σ≤ｆg=28.000 N/mm2W k: 垂直于玻璃平面的风荷载标准值(N/mm2)σWk: 在垂直于玻璃平面的风荷载作用下玻璃截面的最大应力标准值(N/mm2)θ: 参数η: 折减系数，可由参数θ按JGJ102-2003 表6.1.2-2采用a: 玻璃短边边长: 1200.0mmb: 玻璃长边边长: 1800.0mmB T_L中空玻璃内侧玻璃厚度为: 5.000(mm)B T_w中空玻璃外侧玻璃厚度为: 5.000(mm)m: 玻璃板的弯矩系数, 按边长比a/b查JGJ102-2003 表6.1.2-1得: m=0.0783表 6.1.2-1 四边支承玻璃板的弯矩系数mW k1 中空玻璃分配到外侧玻璃的风荷载标准值 (N/mm 2)W k2 中空玻璃分配到内侧玻璃的风荷载标准值 (N/mm 2)W k1=1.1×W k ×B T_w 3/(B T_w 3+B T_L 3)=0.722 (kN/m 2)W k2=W k ×B T_L 3/(B T_w 3+B T_L 3)=0.656 (kN/m 2)在垂直于玻璃平面的风荷载作用下玻璃截面的最大应力标准值计算(N/mm 2)在风荷载作用下外侧玻璃参数θ=W k1×a 4/(E ×t 4) =33.25 η: 折减系数，按θ=33.25查JGJ102-2003 表6.1.2-2得:η=0.87在风荷载作用下外侧玻璃最大应力标准值σWk =6×m ×W k1×a 2×η/t 2=16.937N/mm 2σ: 外侧玻璃所受应力: σ=1.4×σWK =1.4×16.937=23.712N/mm 2在风荷载作用下内侧玻璃参数θ=W k2×a 4/(E ×t 4) =30.23 η: 折减系数，按θ=30.23查JGJ102-2003 表6.1.2-2得:η=0.88在风荷载作用下内侧玻璃最大应力标准值σWk =6×m ×W k2×a 2×η/t 2=15.612N/mm 2σ: 内侧玻璃所受应力: σ=1.4×σWK =1.4×15.612=21.857N/mm 2外侧玻璃最大应力设计值σ=23.712N/mm 2< ｆg =28.000N/mm 2内侧玻璃最大应力设计值σ=21.857N/mm 2 < ｆg =28.000N/mm 2中空玻璃强度满足要求!4. 中空玻璃的挠度计算:d f : 在风荷载标准值作用下挠度最大值(mm) D: 玻璃的刚度(N.mm)t e : 玻璃等效厚度t e =0.95×(B t_L 3+B t_w 3)^(1/3)=6.0mmν: 泊松比，按JGJ 102-2003 5.2.9条采用，取值为 0.20μ: 挠度系数:按边长比a/b 查JGJ102-2003 表6.1.2-3得: μ=0.00773表6.1.3 四边支承板的挠度系数μθ=W k ×a 4/(E ×t e 4)=29.46η: 折减系数，按θ=29.46查JGJ102-2003 表6.1.2-2得:η=0.88 D=(E ×t e 3)/12(1-ν2) =1339648.38 (N.mm) d f =μ×W k ×a 4×η/D =13.8 (mm)由于玻璃的最大挠度d f =13.8mm,小于玻璃短边边长的60分之一20.0 (mm) 玻璃的挠度满足要求!三、门窗受力构件计算:(1)风荷载和玻璃自重作用下受力构件弯矩的计算W k:风荷载标准值: 1.205kN/m2M w:风荷载作用下受力构件的总弯矩标准值(kN·m)H sk:受力构件扇框位置受荷单元高:1.800(m)W sk1:受力构件扇框位置受荷单元宽:0.800(m)H sl:受力构件上亮位置受荷单元高:0.800(m)W sl1:受力构件上亮位置受荷单元宽:1.500(m)q sk1:受力构件在扇框位置受荷单元作用下风荷载线分布最大荷载集度(kN/m) q sl1:受力构件在上亮位置受荷单元作用下风荷载线分布最大荷载集度(kN/m) M w1:受力构件在扇框位置受荷单元作用下的弯矩(kN·m)M w2:受力构件在上亮位置受荷单元作用下的弯矩(kN·m)q sk1=W k×W sk1/2=1.205×0.800/2=0.482(kN/m)M w1=q sk1×W sk12/12=0.482×0.8002/12=0.026kN·mq sl1=W k×H sl/2=1.205×0.800/2=0.482(kN/m)B a:中间变量,为受荷单元短边的一半(m)B a=H sl/2=0.400mM w2=(q sl1×W sl12)×(3-4×B a2/W sl12)/24=(0.482×1.5002)×(3-4×0.4002/1.5002)/24=0.123kN·mM w=M w1+M w2 =0.149kN.m求横向受力构件在玻璃自重作用下产生的弯矩My(kN·m)M y=G×W sl12/8=0.246×1.5002/8=0.069kN·m(2)风荷载作用下受力构件剪力的计算(kN)Q wk:风荷载作用下剪力标准值(kN)Q w1:受力构件在扇框位置受荷单元作用下受到的最大剪力(kN) Q w2:受力构件在上亮位置受荷单元作用下受到的最大剪力(kN) Q w1=(q sk1×W sk1)/4=(0.482×0.800)/4=0.096kN (线荷载三角形分布)Q w2=(q sl1×(W sl1)/2×(1-B a/W sl1)=(0.482×1.500)/2×(1-0.400/1.500)=0.265kN (线荷载梯形分布)Q wk=Q w1+Q w2=0.361(3)杆件抗弯矩预选值的计算(cm3)W: 杆件抗弯矩预选值(cm3)W=1.4×M w×103/84.2=1.4×0.149×103/84.2=2.477cm3(4)选用型材的截面特性:选用型材号: C11\52TT中挺型材强度设计值: f a=85.5N/mm2型材弹性模量: E=70000N/mm2X轴惯性矩: I x=15.813cm4Y轴惯性矩: I y=17.313cm4X轴抵抗矩: W x1=4.511cm3X轴抵抗矩: W x2=9.385cm3Y轴抵抗矩: W y1=4.836cm3Y轴抵抗矩: W y2=4.836cm3型材截面积: A=14.591cm2型材计算校核处壁厚: t=1.4mm型材截面面积矩: S s=8.847cm3型材计算用抵抗矩: W x2=4.511cm3型材计算用抵抗矩: W y2=4.836cm3(5)型材的强度计算:校核依据: (1.4M w/W x2+M y/W y2)/1.05≤f a=85.5N/mm2σ=(1.4×M w×103/W x2+M y×103/W y2)/1.05=(1.4×0.149×103/4.5110+0.069×103/4.8357)/1.05=57.654N/mm257.654N/mm2 < f a=85.5N/mm2杆件强度可以满足!(6)杆件抗剪计算:校核依据: τmax≤49.6N/mm2Q wk: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×Q wk=1.4×0.361=0.505kN(7)杆件剪应力:τ: 杆件剪应力:S s: 杆件型材截面面积矩: 8.847cm3I x: 杆件型材截面惯性矩: 15.813cm4t: 杆件壁厚: 1.4mmτ=Q×S s×100/I x/t=0.505×8.847×100/15.813/1.4=20.197N/mm220.197N/mm2 < 49.6N/mm2杆件抗剪强度可以满足!(8)型材刚度的计算::校核依据: U max≤15mm 且 U max/L≤1/180U:杆件最大挠度(mm)U1:受力构件在扇框位置受荷单元作用下的最大挠度(mm) U2:受力构件在上亮位置受荷单元作用下的最大挠度(mm) q sk1=W k×W sk1/2=1.205×0.800/2=0.482U1=q sk1×W sk14×108/(120×E×I x)=0.482×0.8004×108/(120×70000×15.813)=0.149 (mm)q sl1=W k×H sl/2=1.205×0.800/2=0.482B a=H sl/2=0.800/2=0.400C=(25/8)-5×(B a2/W sl12)+2×(B a4/W sl1)=2.780U2=q sl1×W sl14×108×C/(240×E×I x)=0.482×1.5004×108/(240×70000×15.813)=2.553 (mm)U=U1+U2 =0.149+2.553=2.702mmD u: 杆件最大挠度与其长度比值:W sk1: 杆件长度: 0.800mD u=U/(W sk1×1000)=2.702/(0.800×1000)=1/296U=2.702mm < 15mmDu < 1/180 ,采用5+9a+5中空玻璃。