节能铝合金门窗设计与加工制作(2)

本工程建筑设计的窗型为55

系列外开铝门窗，根据2003年建设部《全1国民用建筑设计技术措施》的规定，高层建筑严禁使用外平开窗，因此建议业

2主和建筑设计改为内开内倒窗，型式如下： 3 室内

内 26

5

室内

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4、受力杆件的结构设计

受力构件（指参与受力和传力的杆件）应经计算确定，其未经表面处理的型材最

小实测壁厚：窗应≥1.4mm，组合窗拼樘管应≥2.0mm ，门应≥2.0mm。

PK5501B

PK5501A

PK5506

PK5502A

PK5502BPK5503B

PK5503A

1） 门窗构件的荷载效应计算应根据实际情况选用风荷载、重力荷载和地震作用

的最不利组合。

2）作用于外门窗上的风荷载标准值，根据现行国家标准GB 50009《建筑结构荷

载规范》的有关规定按下式计算：

ωk=βgzμsμzωo 2

式中ωk——风荷载标准值（kN/m）；

βgz——阵风系数，应按现行国家标准GB 50009《建筑结构荷载规范》的有关规定采

用；

μs——风荷载体型系数，应按现行国家标准GB 50009《建筑结构荷载规范》的有关

规定采用；

μz——风压高度变化系数，应按现行国家标准GB 50009《建筑结构荷载规范》的有

关规定采用；

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ωo——基本风压（kN/m），参照本规范全省各地50年一遇的基本风压(kN/m)； 3）垂直于门窗平面分布的水平地震作用标准值，可按下式计算：

qEk=βE αmax Gk /A

2

式中qEk—— 垂直于门窗平面分布的水平地震作用标准值（kN/m）

βE—— 动力放大系数，可取5.0；

αmax—— 水平地震影响系数最大值，抗震设防烈度为6度时取0.04；7度（峰值加速

度0.1g）时取0.08；7度（峰值加速度0.15g）时取0.12；8度（峰值加速度0.30g）时取0.24；

Gk—— 门窗（包括玻璃和窗框）的重力荷载标准值（kN） A—— 门窗平面面积（m2）。

4）门窗构件应根据受荷情况和支承条件采用结构力学弹性方法计算内力和挠度，

并应符合下列规定：

1 应力：σ≤f

2 挠度：u≤〔u〕且u≤15mm

式中：σ ——截面最大应力组合设计值；

f ——材料强度设计值； u ——挠度组合设计值；

〔u〕——构件弯曲允许挠度值。当门窗镶嵌单层、夹层玻璃时：〔u〕=L/120；当门窗

镶嵌中空玻璃时：〔u〕=L/180。

5）进行门窗构件、连接件承载力计算时应（1）式，门窗构件的挠度验算应按（2）

式计算：

σ =1.4σWk+1.2σGk+1.3³0.5σEk （1） u=uWk （2）

式中：σ、u——最大应力组合设计值、挠度组合设计值；

σWk、uWk——风荷载产生的应力标准值、挠度标准值； σGK ——重力荷载产生的应力标准值； σEK ——地震荷载产生的应力标准值。 注：后两项可根据实际荷载情况进行取或舍。

以上是一个手算的步骤，现在中小企业建议都能购买几套结构计算软件，目前市场上常用的内江“百科”，沈阳“汇宝”，淄博“长风”等软件都可以，只是几乎每种软件的计算过程都有一些小瑕疵，需要手工调整。下面沈阳“汇宝”软件的计算结果：

基本参数

门窗所在地区： 杭州地区；

地面粗糙度分类等级：

按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)

A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；

B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区；

D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区； 依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。

门窗承受荷载计算

计算依据：

按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算：

wk=βgzμzμs1w0 7.1.1-2[GB50009-2001 2006年版] 上式中：

wk：作用在门窗上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：50m；

βgz：瞬时风压的阵风系数；

根据不同场地类型,按以下公式计算： βgz=K(1+2μf)

其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数

A类场地： βgz=0.92³(1+2μf) 其中：μf=0.387³(Z/10)-0.12 B类场地： βgz=0.89³(1+2μf) 其中：μf=0.5(Z/10)-0.16 C类场地： βgz=0.85³(1+2μf) 其中：μf=0.734(Z/10)-0.22 D类场地： βgz=0.80³(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10)-0.3 对于B类地形，50m高度处瞬时风压的阵风系数： βgz=0.89³(1+2³(0.5(Z/10)-0.16))=1.5779 μz：风压高度变化系数；

根据不同场地类型,按以下公式计算： A类场地： μz=1.379³(Z/10)0.24

当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m； B类场地： μz=(Z/10)0.32

当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m； C类场地： μz=0.616³(Z/10)0.44

当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m； D类场地： μz=0.318³(Z/10)0.60

当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m； 对于B类地形，50m高度处风压高度变化系数： μz=1.000³(Z/10)0.32=1.6737 μs1：局部风压体型系数；

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条：验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1： 一、外表面

1. 正压区 按表7.3.1采用； 2. 负压区

— 对墙面， 取-1.0 — 对墙角边， 取-1.8 二、内表面

对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。

由于大部分门窗都有开启，按[5.3.2]JGJ102-2003条文说明，门窗结构一般的体型系数取1.2(大面区域)、2.0(转角区域)。

2

另注：上述的局部体型系数μs1(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数μs1(10)可乘以折

减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数μs1(A)可按面积的对数线性插值，即：

μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA

w0：基本风压值(MPa)，根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，杭州地区取0.00045MPa； 计算杆件时的风荷载标准值：

计算杆件时的构件从属面积：

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A=0.75³1.3=0.975m LogA=0

μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA =1 μs1=1+0.2 =1.2

wk=βgzμzμs1w0

=1.5779³1.6737³1.2³0.00045 =0.001426MPa 计算玻璃时的风荷载标准值：

计算玻璃时的构件从属面积： A=1.3³0.75=0.975m2 LogA=0

μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA =1 μs1=1+0.2 =1.2

wk=βgzμzμs1w0

=1.5779³1.6737³1.2³0.00045 =0.001426MPa

垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值：

qEAk=βEαmaxGk/A 5.3.4[JGJ102-2003]

qEAk：垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； βE：动力放大系数,取5.0；