窗结构计算方法

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窗结构计算

第一章、荷载计算

一、计算说明

我们综合分析所有窗在最不利情况下的受力情况。选取最不利的窗作为我们的计算对象。具体结构形式详见大样图。该处幕墙的最大标高位于17.88 m处。首层层高为3.6 m，以上的为4.2m。

二、窗的自重荷载计算

1、窗玻璃自重荷载标准值计算

GAK：窗玻璃自重荷载标准值

窗玻璃采用6 mm厚的单片钢化玻璃 GAK=6×10×25.6=0.16 KN/m

GGK：考虑各种零部件等后的窗玻璃重力荷载标准值 GGK=0.20 KN/m

2、窗玻璃自重荷载设计值计算

rG：永久荷载分项系数，取rG=1.2

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2条 GG：考虑各种零部件等后的玻璃幕墙重力荷载设计值 GG=rG·GGK=1.2×0.20=0.24 KN/m 三、窗承受的水平风荷载计算

-3

1、水平风荷载标准值计算

βgz：阵风系数，取βgz=1.948

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.5.1 μS：风荷载体型系数，取μS=-1.2或+1.0

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.3.3条

该体形系数分别为一个垂直于玻璃面方向向外的荷载值和一个垂直于玻璃面方向相

里的荷载值，计算时，我们选择最不利的一种荷载进行组合，所以我们在计算时，选-1.2作为我们的计算风荷载体形系数。

μZ：风压高度变化系数，取μZ=0.795

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1 W0：作用在幕墙上的风荷载基本值 0.50 KN/m2

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附表D.4（按50年一遇） WK：作用在幕墙上的风荷载标准值

WK=βgz·μS·μZ·W0=1.948×（-1.2）×0.795×0.50=-0.93 KN/m(表示负风压） ∴WK=1.0 KN/m

按《玻璃幕墙工程技术规范》JBJ102-2003 5.5.3规定：风荷载标准值不小于10 KN/m 2、水平风荷载设计值计算

rW：风荷载分项系数，取rW=1.4

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2条 W：作用在幕墙上的风荷载设计值 W=rW·WK=1.4×1.0=1.40 KN/m 四、窗承受的水平地震荷载计算

1、玻璃承受的水平地震荷载标准值计算

max

：水平地震影响系数最大值，取α

max

=0.08

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.3.4条 βE：动力放大系数，取βE=5.0

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.3.4条 qEK：作用在幕墙上的地震荷载标准值计算 qEK=α

max

·βE·GGK=0.08×5.0×0.20=0.08 KN/m

2、玻璃承受的水平地震荷载设计值计算

rE：地震作用分项系数，取rE=1.3

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2条 qE：作用在玻璃上的地震荷载设计值 qE=rE·qEK=1.3×0.08=0.104 KN/m 五、荷载组合

1、风荷载和水平地震作用组合标准值计算

ψW：风荷载的组合值系数，取ψW=1.0

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.3条 ψE：地震作用的组合值系数，取ψE=0.5

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.3条 qK=ψW·WK+ψE·qEK=1.0×1.0+0.5×0.08=1.04 KN/m 2、风荷载和水平地震作用组合设计值计算

q=ψW·W+ψE·qE=1.0×1.40+0.5×0.104=1.452 KN/m2

第二章、玻璃面板计算

一、计算说明

玻璃面板选用6 mm厚的中空钢化玻璃。窗的分格尺寸为， a=1000 mm，b=2000 mm。该玻璃幕墙的玻璃属于框支承体系，面板四边固定，可将其简化为四边简支的面板计算模型。二、外片玻璃面板强度校核

6mqa2

校核依据：σ=2η≤fg

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.1.5条

1、外片玻璃的强度折减系数

θ：参数

t：外片玻璃厚度，取t=6 mm 103×10004q1a41.452×

θ=4==16

Et0.72×105×64

η：折减系数，取η=0.936

由θ=16，查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表6.1.2-2得 2、外片玻璃强度校核

m：弯矩系数，取m=0.1000 由=

1000

=0.5，查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表6.1.2-1得 2000

σ：玻璃产生的最大应力

6mqa2σ=η

6×0.1000×1.452×103×10002

×0.936 =

=22.7 N/mm＜fg=84.0 N/mm 玻璃面板强度符合规范要求。三、玻璃面板挠度校核

aWKa4

η≤df,lim=校核依据：df=μ

60D

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.1.5条

1、计算说明

根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.4条的规定，玻璃幕墙的玻璃面板的挠度，可不考虑组合效应，所以我们只需验算玻璃面板在风荷载作用下的挠度即可。 2、玻璃刚度计算

D：玻璃刚度

Et30.72×105×6.3

D==1.35×106 N·mm 22=12(1-0.2)12(1-v)

3、玻璃的挠度折减系数

θ：参数

t：玻璃厚度，取t=6 mm WKa41.04×103×10004θ===11

Et40.72×105×64

η：折减系数，取η=0.954

由θ=11，查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表6.1.2-2得 4、玻璃挠度校核

μ：挠度系数，取μ=0.01013

由=

1000

=0.5，查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表6.1.3得 2000

df：玻璃产生的最大挠度

WKa41.04×103×10004

η=0.01013×0.954=7.5 mm df=μD1.35×106

df=7.5mm＜df,lim=

a1000

==16.67mm 6060

玻璃面板挠度符合规范要求。

第三章、窗横梁计算

一、计算说明

窗横梁选用（6063-T6）铝型材，根据建筑结构特点，每根窗横梁简支在立柱上，双向受力，属于双弯构件，须对横梁进行强度和挠度校核，横梁的计算长度B=2000 mm。受力最不利的横梁承受竖直方向荷载高度h=1000 mm。承受水平方向梯形荷载高度h=1000mm 。横梁受力形式及计算简图如下。

二、荷载计算

1、横梁承受的竖直方向面荷载

标准值 GGK=0.20 KN/m 设计值 GG=0.24 KN/m 2、横梁承受的水平方向面荷载

标准值 qK=1.04 KN/m 设计值 q=1.452 KN/m 3、横梁承受的竖直方向线荷载

标准值 GK线=GGK·h=0.20×1.0=0.20 KN/m 设计值 G线=GG·h=0.24×1.0=0.24 KN/m 4、横梁承受的水平方向线荷载

标准值 qK线=qK·h=1.04×1.0=1.04 KN/m 设计值 q线=q·h=1.452×1.0=1.452 KN/m 5、横梁承受的竖直方向最大弯矩

MX=

G线B2

0.24×22

==0.12 KN·m

2222

6、横梁承受的竖直方向最大剪力

VX=

G线B2

0.24×2

=0.24 KN 2

7、横梁承受的水平方向最大弯矩

MY：三角形荷载产生的最大弯矩

q线1B21.452×22

MY1===0.363 KN·m

1616

8、横梁承受的水平方向最大剪力

VY：水平方向三角形荷载产生的剪力 VY=

q线1B1.452×2

==0.726 KN

三、横梁截面参数

横梁截面积 A=574 mm 中性轴惯性矩 IX=102900 mm 中性轴到最外缘距离 YXmax=25 mm X轴抵抗矩 WX=4058 mm X轴面积矩 SX=3268 mm 中性轴惯性矩 IY=167860 mm 中性轴到最外缘距离 YYmax=28 mm Y轴抵抗矩 WY=4058 mm Y轴面积矩 SY=4147 mm 塑性发展系数 υ=1.05 四、横梁抗弯强度校核

334334

校核依据：

MxMy

≤fa Wx Wy

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.2.4条

MxMy

Wx Wy

0.032 1060.132 106

1.05 28751.05 6756

=26 N/mm＜fa=85.5 N/mm 横梁抗弯强度符合规范要求。

五、横梁抗剪强度校核

校核依据：