建筑外窗抗风压性能计算书
I、计算依据
《建筑玻璃应用技术规程 JGJ 113-2009》 《钢结构设计规范 GB 50017-2003》
《建筑外窗抗风压性能分级表 GB/T7106-2008》 《建筑结构荷载规范 GB 50009-2012》 《铝合金门窗 GB/T8478-2008》
II、设计计算 一、风荷载计算
1)工程所在省市：河南 2)工程所在城市：三门峡市 3)门窗安装最大高度z(m)：10
4)门窗类型:平开窗
5)门窗材料：采用依据(邯郸力尔)55系列平开窗型材，中挺采用加强型，门窗中间拼樘采用100×50方管加强强度。 6)窗型样式:
6)窗型尺寸:
窗宽W(mm):5400 窗高H(mm):3850
1 风荷载标准值计算:Wk = βgz*μS*μZ*w0
(按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001 7.1.1-2) 1.1 基本风压 W0=400N/m^2
(按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001规定,采用50年一遇的风压，但不得小于0.3KN/m^2) 1.2 阵风系数计算:
1)A类地区：βgz=0.92*(1+2μf)
其中：μf=0.5*35^(1.8*(-0.04))*(z/10)^(-0.12),z为安装高度；
2)B类地区：βgz=0.89*(1+2μf)
其中：μf=0.5*35^(1.8*(0))*(z/10)^(-0.16),z为安装高度； 3)C类地区：βgz=0.85*(1+2μf)
其中：μf=0.5*35^(1.8*(0.06))*(z/10)^(-0.22),z为安装高度； 4)D类地区：βgz=0.80*(1+2μf)
其中：μf=0.5*35^(1.8*(0.14))*(z/10)^(-0.30),z为安装高度； 本工程按：C类 有密集建筑群的城市市区取值。安装高度<5米时,按5米时的阵风系数取值。
βgz=0.85*(1+(0.734*(20/10)^(-0.22))*2) =1.92132
(按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001 7.5.1规定) 1.3 风压高度变化系数μz:
1)A类地区：μZ=1.379 * (z / 10) ^ 0.24,z为安装高度； 2)B类地区：μZ=(z / 10) ^ 0.32,z为安装高度；
3)C类地区：μZ=0.616 * (z / 10) ^ 0.44,z为安装高度； 4)D类地区：μZ=0.318 * (z / 10) ^ 0.6,z为安装高度； 本工程按：C类 有密集建筑群的城市市区取值。 μZ=0.616*(20/10)^0.44 =0.83567
(按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001 7.2.1规定) 1.4 风荷载体型系数:μs=1.2
(按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001 表7.3.1规定) 1.5 风荷载标准值计算:
Wk(N/m^2)=βgz*μS*μZ*w0
=1.92132*0.83567*1.2*400 =770.683 2 风荷载设计值计算： W(N/m2)=1.4*Wk
=1.4*770.683 =1078.9562
二、门窗主要受力杆件的挠度、弯曲应力、剪切应力校核: 1 校验依据： 1.1 挠度校验依据：
1)单层玻璃，柔性镶嵌：fmax/L<=1/120 2)双层玻璃，柔性镶嵌：fmax/L<=1/180 3)单层玻璃，刚性镶嵌：fmax/L<=1/160 其中：fmax:为受力杆件最在变形量(mm) L:为受力杆件长度(mm) 1.2 弯曲应力校验依据： σmax=M/W<=[σ]
[σ]:材料的抗弯曲应力(N/mm^2)
σmax:计算截面上的最大弯曲应力(N/mm^2) M:受力杆件承受的最大弯矩(N.mm) W:净截面抵抗矩(mm^3) 1.3 剪切应力校验依据：
τmax=(Q*S)/(I*δ)<=[τ]
[τ]:材料的抗剪允许应力(N/mm^2)
τmax:计算截面上的最大剪切应力(N/mm^2) Q:受力杆件计算截面上所承受的最大剪切力(N) S:材料面积矩(mm^3) I:材料惯性矩(mm^4) δ:腹板的厚度(mm)
2 主要受力杆件的挠度、弯曲应力、剪切应力计算： 因建筑外窗在风荷载作用下，承受的是与外窗垂直的横向水平力，外窗各框料间构成的受荷单元，可视为四边铰接的简支板。在每个受荷单元的四角各作45度斜线，使其与平行于长边的中线相交。这些线把受荷单元分成4块，每块面积所承受的风荷载传递给其相邻的构件，每个构件可近似地简化为简支梁上呈矩形、梯形或三角形的均布荷载。这样的近似简化与精确解相比有足够的准确度，结果偏于安全，可以满足工程设计计算和使用的需要。由于窗的四周与墙体相连，作用在玻璃上的风荷载由窗框传递给墙体，故不作受力杆件考虑，只需对选用的中梃进行校核。
2.1 中挺的挠度、弯曲应力、剪切应力计算: 构件“中挺”的各受荷单元基本情况如下图：
构件“中挺”的由以下各型材(衬钢)组合而成，它们共同承担“中挺”上的全部荷载： (1).铝合金:LE-YFR5016028
(此处放置“LE-YFR5016028”的截面图)
截面参数如下： 惯性矩：4165964.77 抵抗矩：45745.86 面积矩：34357.57 截面面积：1433 腹板厚度：2.8 (2).铝合金:CP5531
(此处放置“CP5531”的截面图)
截面参数如下： 惯性矩：121154.48 抵抗矩：3848.18 面积矩：2931.14 截面面积：393.31 腹板厚度：1.4 (3).铝合金:CP5531
(此处放置“CP5531”的截面图)
截面参数如下： 惯性矩：121154.48 抵抗矩：3848.18 面积矩：2931.14 截面面积：393.31
腹板厚度：1.4 2.1.1 中挺的刚度计算
1.LE-YFR5016028的弯曲刚度计算
D(N.mm^2)=E*I=70000*4165964.77=291617533900 LE-YFR5016028的剪切刚度计算
D(N.mm^2)=G*F=26000*1433=37258000 2.CP5531的弯曲刚度计算
D(N.mm^2)=E*I=70000*121154.48=8480813600 CP5531的剪切刚度计算
D(N.mm^2)=G*F=26000*393.31=10226060 3.CP5531的弯曲刚度计算
D(N.mm^2)=E*I=70000*121154.48=8480813600 CP5531的剪切刚度计算
D(N.mm^2)=G*F=26000*393.31=10226060 4.中挺的组合受力杆件的总弯曲刚度计算
D(N.mm^2)=291617533900+8480813600+8480813600=308579161100 中挺的组合受力杆件的总剪切刚度计算
D(N.mm^2)=37258000+10226060+10226060=57710120 2.1.2 中挺的受荷面积计算 1.1的受荷面积计算(梯形)
A(mm^2)=(3000-1100)*1100/4=522500 2.1的受荷面积计算(梯形)
A(mm^2)=(2500-1100)*1100/4=385000 3.1的受荷面积计算(三角形)
A(mm^2)=(1100*1100/2)/2=302500 4.1的受荷面积计算(三角形)
A(mm^2)=(1500*1500/2)/2=562500 5.1的受荷面积计算(三角形)
A(mm^2)=(1250*1250/2)/2=390625 6.1的受荷面积计算(三角形)
A(mm^2)=(1100*1100/2)/2=302500 7.中挺的总受荷面积计算
A(mm^2)=522500+385000+302500+562500+390625+302500=2465625 2.1.3 中挺所受均布荷载计算 Q(N)=Wk*A
=770.683*2465625/1000000 =1900.215
2.1.4 中挺在均布荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算 2.1.4.1 在均布荷载作用下的挠度计算
1.LE-YFR5016028在均布荷载作用下的挠度计算 按弯曲刚度比例分配荷载
分配荷载:QLE-YFR5016028=Q总*(DLE-YFR5016028/D总)
=1900.215*(291617533900/308579161100) =1795.766