抗压强度计算2015

抗压强度计算2015 第四部分 外窗的抗风压强度计算 第一节 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 与方法 一、相关标准: 《建筑结构荷载 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》GB 50009-2012: ——用于计算建筑物围护结构的风荷载标准值 《建筑外窗抗风压强度、挠度计算方法》,建筑用塑料窗 附录B, ——用于进行门窗抗风压强度计算、受力杆件挠度校核 《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009 ——用于玻璃的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 方法》GB/T 7016-2008 ——用于门窗性能检测及性能分级 《门窗、幕墙风荷载标准值》04J906 ——用于直接查询建筑物的风荷载标准值～编制时间较早,2004年按GB50009-2001编制,。 三、计算与分级 一,、计算方法有两种: 第一种是挠度校核～即在规定的风荷载标准值作用下～受力杆件的挠度不大于规定值, 第二种是抗风压值计算～即挠度达到最大值,等于L/150～且小于或等于20mm,时的风荷载值。 二,、分级 抗风压强度计算与分级可分三步进行: 1、确定建筑物围护结构风荷载标准值。依据《建筑结构荷载规范》GB 50009计算～可由设计院或甲方提供～也可从相关规范、规定获取。。 2、按照《建筑外窗抗风压强度、挠度计算方法》进行门窗受力杆件挠度的校核或门窗抗风压值的计算 3、依据《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113确定玻璃风荷载设计值～并进行玻璃强度计算。 4、按《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》进行级别的判定。 第二节 风荷载标准值 一、 风荷载标准值的确定 ?甲方或设计院提供,当地有规定的按规定执行,。 ?按《建筑结构荷载规范》GB 50009计算确定 按规范计算的风荷载标准值是最小值～根据建筑物的具体情况～可在计算的基础上～乘以安全系数确定。 ?风荷载标准值的直接选用 中国建筑标准设计研究院～在2004年以《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001为依据～编制了《门窗、幕墙风荷载标准值》04J906,虽然荷载规范修订了～也许此图册会修订,。 《门窗、幕墙风荷载标准值》04J906是采用基本风压、地面粗糙度类别、 建筑物高度三个参数～查表确定该建筑物的风荷载标准值。 在查表的过程中～没有用到建筑物的体形系数～是因为《门窗、幕墙风荷载标准值》04J906是取最大值计算的～即外表面是按负压区墙角边部位-1.8取值～内表面按+0.2取值的。 二、 风荷载标准值的计算 以下为《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012中的部分内容: 8.1 风荷载标准值及基本风压 8.1.1 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值～应按下列规定确定: 1 计算主要受力结构时～应按下式计算: w=βμμwkgsz0 2式中:w----风荷载标准值,kN/m,, k β----高度z处的风振系数, g μ----风荷载体形系数, s μ----风压高度变化系数, z 2w----基本风压,kN/m,。 0 2 计算围护结构时～应按下式计算: w=βμμwkgzslz0 式中:β----高度z处的阵风系数, gz μ----风荷载局部体形系数。 sl 8.1.2 基本风压应采用按本规范规定的方法确定的50年重现期的风压～但不得小于0.30 2kN/m。 对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构～基本风压应适当提高～并应符合有关结构设计规范的规定。 注:基本风压是以当地比较空旷的地面上离地面10m高统计所得的50年一遇10分钟平均最大风速 2V(m/s)为标准～一般按V/1600确定的风压值。 00 8.1.3 全国各城市的基本风压值应按本规范附录E中表E.5重现期R为50年的值采用。 附表E.5 全国部分城市的雪压、风压和基本气温,节选, ,kN/m2, 风压海拔高度 省市名 城市名 m R=10 R=50 R=100 北京 54.0 0.30 0.45 0.50 天津 3.3 0.30 0.50 0.60 上海 2.8 0.40 0.55 0.60 重庆 259.1 0.25 0.40 0.45 河北 石家庄市 80.5 0.25 0.35 0.40 山西 太原市 778.3 0.30 0.40 0.45 内蒙古 呼和浩特 1063.0 0.35 0.55 0.60 辽宁 沈阳市 42.8 0.40 0.55 0.60 吉林 长春市 236.8 0.45 0.65 0.75 黑龙江 哈尔滨市 142.3 0.35 0.55 0.70 山东 济南市 51.6 0.30 0.45 0.50 江苏 南京市 8.9 0.25 0.40 0.45 浙江 杭州市 41.7 0.30 0.45 0.50 安徽 合肥市 27.9 0.25 0.35 0.40 江西 南昌市 46.7 0.30 0.45 0.55 福建 福州市 83.8 0.40 0.70 0.85 陕西 西安市 397.5 0.25 0.35 0.40 甘肃 兰州市 1517.2 0.20 0.30 0.35 宁夏 银川市 1111.4 0.40 0.65 0.75 青海 西宁市 2261.2 0.25 0.35 0.40 新疆 乌鲁木齐市 917.9 0.40 0.60 0.70 河南 郑州市 110.4 0.30 0.45 0.50 湖北 武汉市 23.3 0.25 0.35 0.40 湖南 长沙市 44.9 0.25 0.35 0.40 广东 广州市 6.6 0.30 0.50 0.60 广西 南宁市 73.1 0.25 0.35 0.40 海南 海口市 14.1 0.45 0.75 0.90 四川 成都市 506.1 0.20 0.30 0.35 贵州 贵阳市 1074.3 0.20 0.30 0.35 云南 昆明市 1891.4 0.20 0.30 0.35 8.2 风压高度变化系数 8.2.1 对于平坦或稍有起伏的地形～风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按表8.2.1确定。 地面粗糙度可分为A、B、C、D四类: ----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, ----C类有密集建筑群的城市市区, ----D类有密集建筑群且房屋较高的城市市区。 8.2.2 对于山区的建筑物～风压高度变化系数可按平坦地面的粗糙度类别由本规范表8.2.1确定外～还应考虑地形条件的修正。 表8.2.1 风压高度变化系数 离地面或海平面 地面粗糙度类别 高度,m, A B C D 5 1.09 1.00 0.65 0.51 10 0.51 1.28 1.00 0.65 15 0.51 1.42 1.13 0.65 20 0.51 1.52 1.23 0.74 30 1.67 1.39 0.88 0.51 40 1.79 1.52 1.00 0.60 50 1.89 1.62 1.10 0.69 60 1.97 1.71 1.20 0.77 70 2.05 1.79 1.28 0.84 80 2.12 1.87 1.36 0.91 90 2.18 1.93 1.43 0.98 100 2.23 2.00 1.50 1.04 8.3 风荷载体形系数 第1步,8.3.3,、计算维护结构及其连接的风荷载时～可按下列规定采用局部体形系数μ, sl 封闭式矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3的规定采用, 1 2 檐口、雨棚、遮阳板边棱处的装饰条等突出结构～取-2.0, 第2步,8.3.2,、当多个建筑物～特别是群集的高层建筑～相互间距离较近时～宜考虑风力相互干扰的群体效应,一般可将单独建筑物的体形系数乘以相互干扰系数。相互干扰系数可按下列规定确定: 1 对矩形平面高层建筑当单个施扰建筑与受扰建筑高度相近时～工具施扰建筑的位臵～对顺风向风荷载可在1.00-1.10范围内选取～对横风向风荷载可在1.00-1.20范围内选取, 2 其它情况可比较类试条件的风洞试验资料确定～必要时宜通过风洞试验确定。 表8.3.3 封闭式矩形平面房屋的局部体形系数,节选, 项次体形系数及局部体形系数备 注类 别 E/5 SaSb E应取2H 封闭式 和迎风宽度B矩形平1BH中较小者面房屋 的墙面D 1.0迎风面 Sa-1.4 侧面-1.0Sb -0.5背风面 第3步,8.3.5,、计算围护结构风荷载时～建筑物内部压力的体形系数可按下列规定采用: 封闭式建筑物～按外表面风压的正负情况取-0.2或+0.2, 1 2 仅一面墙有主导洞口的建筑物～按下列规定采用: 1, 当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时～取0.4 μ, sl 2, 当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时～取0.6 μ, sl 3, 当开洞率大于0.30时～取0.8 μ, sl 3 其他情况～应按开放式建筑物的μ取值。 sl 注:1、主导的口的开洞率是指单个主导洞口面积与该墙面全部面积之比, 2、应取主导洞口对应位臵的值。 8.6 阵风系数 8.6.1 计算围护结构,包括门窗,风荷载时的阵风系数应按表8.6.1确定。 表8.6.1 阵风系数β gz 离地面高度 地面粗糙度类别 ,m, A B C D 1.65 5 1.70 2.05 2.40 1.70 10 1.60 2.05 2.40 2.05 2.40 15 1.57 1.66 20 1.55 1.63 1.99 2.40 2.40 30 1.53 1.59 1.90 40 1.51 1.57 1.85 2.29 50 1.49 1.55 1.81 2.20 60 1.48 1.54 1.78 2.14 70 1.48 1.52 1.75 2.09 80 1.47 1.51 1.73 1.98 90 1.46 1.50 1.71 1.81 100 1.46 1.50 1.69 1.78 三、 风荷载标准值 按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012计算的0.35地区～建筑物风荷载标准值,单独建筑物, 建筑物高度,m, A B C D 10 -1.15 -0.95 -0.74 -0.69 20 -1.32 -1.12 -0.82 -0.69 30 -1.43 -1.24 -0.94 -0.69 40 -1.51 -1.34 -1.04 -0.77 50 -1.58 -1.41 -1.11 -0.85 60 -1.64 -1.47 -1.19 -0.92 70 -1.70 -1.52 -1.26 -0.99 80 -1.74 -1.58 -1.31 -1.04 90 -1.79 -1.62 -1.37 -1.10 100 -1.82 -1.68 -1.42 -1.15 例:高30米处w =βμμw=2.4*,-1.4-0.2,*0.51*0.35= -0.685 kPa kgzslz0 考虑到城市建筑物密集～取相互干扰系数1.2后～建筑物风荷载标准值为: A B C D 建筑物高度,m, 10 -1.38 -1.14 -0.89 -0.83 20 -1.58 -1.34 -0.98 -0.83 30 -1.72 -1.49 -1.13 -0.83 40 -1.81 -1.61 -1.25 -0.92 50 -1.90 -1.69 -1.33 -1.02 60 -1.97 -1.76 -1.43 -1.10 70 -2.04 -1.82 -1.51 -1.19 80 -2.09 -1.90 -1.57 -1.25 90 -2.15 -1.94 -1.64 -1.32 100 -2.18 -2.02 -1.70 -1.38 四、 主导风向 各地由于气候及地形的差异～主导风向是不同的。 以西安为例:主导风向为东北风～次主导风向为西南风～年均风速为1.7m/s～月均最高风速为2.4m/s。 一般机场跑道与主导风向是一致的～飞机迎风起降可获得最大的升力。 第三节 建筑外窗抗风压强度计算方法 一、计算方法 B.2.1 荷载分布 建筑外窗在风荷载作用下～承受与外窗平面垂直的横向水平力。外窗各框料间构成的受荷单元 0可视为四边铰链的简支板。在每个单元的四角各作45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四块～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、三角形的均布荷载。 图B.1 荷载分布原理 QQ12 Q=Q +Q12 说明: Q ——受力杆件上的总荷载～单位为牛顿,N,; Q1 、Q2 ……Qn ——受力单位直接传递给相邻杆件的荷载～单位为牛顿,N,; L——受力杆件长度～单位为毫米,mm, 图B.2 简支梁承受的均布荷载示意图 Q=Q +Q12 Q1 Q2 图B.3 简支梁承受的均布荷载示意图 P=(Q +Q )/2Q +Q +Q45123 Q1 QQ32 QQ45P=(Q +Q )/2Q +Q +Q45312 说明: P ——受力杆件承受的由其它受力杆件传递的集中荷载总荷载，单位为牛顿,N,。 图B.4 简支梁承受的均布荷载和集中荷载示意图 P =(Q +Q )/2165 QQ12 P =Q +(Q +Q ) /22897QQ57 Q =Q +QQ +Q + 2143QQ68 QQQ934 说明: L1——集中荷载受力点到杆件较远一端的长度～单位为毫米,mm,; L2——集中荷载受力点到杆件较近一端的长度～单位为毫米,mm,; P1 、P2 ……Pn ——由其他杆件受力杆件传递的集中荷载～单位为牛顿,N,; X——为梯形荷载的顶宽～单位为毫米,mm, 图5 简支梁承受的均布荷载和集中荷载示意图 B.2.1.1 当L2/L1,1/2～且X,L/3时～则总荷载Q按式B.1计算,集中荷载P按式B.2计算～荷载示意图见图B.6。 Q =Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 ……………………,B.1, P =P1 +P2 ……………………,B.2, b) 若L2/L1?1/2或L2/L1?1/2时 且X?L/3时～则按下式计算: P=P +PP=P +PQ=Q +Q +Q +QQ=Q +Q +Q +Q111212243243 图B.6 简支梁承受均布荷载示意图 B.2.1.2 当L2/L1?1/2或L2/L1?1/2,且X?L/3时～总荷载Q按式B.1计算,集中荷载P按式B.2计算～荷载示意图见图B.7。 P=P +PP=P +PQ=Q +Q +Q +QQ=Q +Q +Q +Q111212243243 图B.7 简支梁承受均布荷载示意图 B.2.2 荷载计算 建筑外窗在风荷载作用下～受力杆件上的总荷载,Q,为该杆件所承受的受荷面积,A,与施压 在该面积上的单位风荷载,W,之乘积。 Q=A?W 式中:Q----受力杆件上所承受的总荷载～单位为牛顿,N,, 2 A----受力杆件所承受的受荷面积～单位为平方米,m); W----施压在受荷面积上的单位风荷载～单位为帕,Pa,,按现行《建筑结构荷载规范》中取值。 * 当进行建筑外窗的强度计算时～其受力构件上的总荷载,Q,为该构件所承受的受荷面积,A,与该窗的强度等级相对应的单位荷载,W,之乘积。 G B.3.1 截面特性 建筑外窗的受力构件在 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 、截面积和受荷状态确定的情况下～构件的承载能力主要取决于与截面形状有关的两个特性～即截面的惯性矩与抵抗矩。 1、截面的惯性矩(I)～它与材料的弹性模量(E)共同决定着构件的挠度(ƒ)。 2、截面的抵抗矩(W),当荷载条件一定时～它决定构件应力的大小。 j 3、截面特性的确定 当建筑外窗用材采用标准型材时～其截面特性可在《材料手册》中查得。 当建筑外窗用材采用非标准型材时～其截面特性需要通过计算来确定。 3简单矩形截面的惯性矩:I=(b?h)/12, 截面的抵抗矩:W=2×I/h。 j 计算方法1:用材料力学知识计算。如方管 33Ix=[(b?h)-(b?h)]/12 11 计算方法2:用CAD软件计算 i. 画出型材的截面图～使所有边沿线闭合, ii. 对截面图进行面域, iii. 用差集命令从外形中减去空腔部分, iv. 工具—查询—面域/质量特性 v. 移动坐标轴至质心[工具—移动UCS(V)] vi. 重复步骤iv查询, 即可求出复杂截面的惯性矩和抵抗矩等截面特性 B.5 最大挠度ƒ的计算 max 如图所述～建筑外窗受力构件受荷情况近似简化为简支梁上承受矩形、梯形、三角形的均布荷载～有时还可能承受集中荷载～其挠度计算公式如下: QQQ a b c 图B.14 B.5.2.1 图在矩形荷载作用下最大挠度按下式计算。 3ƒ=,Q?L,/(76.8×E?I ) max B.5.2.2 在梯形荷载作用下最大挠度根据系数K的取值～分别计算ƒ值。K的取值按式,B.26,计算～ƒ max max按式,B.26,计算～系数K和常数λ的取值见表2。 表B.2 系数K和常数λ值 系数K 0.1 0.2 0.3 0.4 常数λ 70.20 65.60 62.4 60.60 B.5.2.3 在三角形荷载作用下,最大挠度按下式计算。 3ƒ=,Q?L,/(60×E?I ) max PP a b 图15 B.5.3.1 当集中荷载作用于跨中时最大挠度按计算。 3ƒ=,P?L,/(48×E?I ) max B.5.3.2 当集中荷载作用于任一点上时挠度按 1/2ƒ={P?L?L?(L+ L)?[3×L?(L+ L)]}/(27×E?I?L) 计算。 max12212 B.5.3.3 当向外平开窗的窗扇受负压或向内平开窗的窗扇受正压时～其窗框的竖框受荷情况按紧固 ,, 五金件处有集中荷载作用的简支梁计算,见图13 B.5.3.4 其窗扇边梃受荷情况可近似简化为以紧固五金件处为固端的悬臂梁上承受矩形均布荷载,见图14,～其挠度按下式计算。 Q 图16 3ƒ=(Q?L)/(8×E?I) max 4式中:I ----计算截面的惯性矩～单位为四次方毫米,mm,, E----外窗受力构件所用材料的弹性模量～单位为帕,Pa,, ƒ ----构件在外力作用下产生的最大挠度～单位为毫米,mm,, max [ƒ]----构件的允许挠度～单位为毫米,mm,。 特注:图16的左侧指五金件固定处,铰链、锁点,,右端为门窗扇的端部。计算出的挠度即为窗扇端部的变形量～变形量超过一定值时～对水密性能、气密性能的影响明显。 抗风压强度校核的判定依据 当窗为柔性镶嵌单层玻璃时:[ƒ]=L/100。 当窗为柔性镶嵌双层玻璃时:[ƒ]=L/150。 门窗的相对挠度最大值为20mm 抗风压强度校核的判定 建筑外窗受力构件有均布荷载和集中荷载同时作用时～其挠度ƒmax为它们各自产生挠度叠加的代数和。 判定: ƒmax?[ƒ], 且 ƒmax?20mm 为合格 第四节 建筑外窗抗风压强度计算举例 本例题进行主要进行受力杆件挠度校核 一、风荷载标准值计算 通过计算～确定该工程外窗满足抗风压性能要求。 一,、工程基本条件: 西安市某居住建筑为10层、3个单元,宽84米,～位于城市中心区, 外窗尺寸 1600*1600 mm 基本风压 0.35 kPa, 离地面高度 30米 该工程所在地的地面粗糙度为D类 注:按《门窗、幕墙风荷载标准值》04J906查表得风荷载标准值wk = -0.96 kN/m2, 二,、取值: 2基本风压w----0.35 kN/m0 高度变化系数μ----按D类30米取值0.51, z 阵风系数β----按D类30米取值2.40, gz 局部风压体形系数μsl 外表面:迎风面取1.0, 侧面墙面取,1.0, 侧面角边取,1.4, 背风面取,0.5 内表面:正压区取-0.2,负压区取+0.2, 注:侧面边角部位宽度的确定: 2H为60 m、宽度为84 m～值取其小者即E=60 m～E/5=12 m 三,、风荷载标准值计算 由于计算采用的是建筑物的局部风压体形系数～所以计算出的风荷载为局部风荷载。 正压区墙面w= βμμwkgz sl z 0 = 2.40*[1.0-,-0.2,]*0.51*0.35 2 = 0.514 kN/m 负压区墙面w= βμμw k gz sl z 0 = 2.40*(-1.0-0.2)*0.51*0.35 2 = -0.514 kN/m负压区墙角边w= βμμw k gz sl z 0 = 2.40*(-1.4-0.2)*0.51*0.35 2 = -0.685 kN/m(即-0. 69kPa) 背风面墙面 w= βμμwk gz sl z 0 = 2.40*(-0.5-0.2)*0.51*0.35 2 = -0.300 kN/m(即-0. 30kPa) 我们计算出了建筑物不同部位的风荷载值: 2迎风面墙面为0.51 kN/m～ 2侧面负压区墙面为-0.51 kN/m～ 2侧面负压区墙角边为-0.69 kN/m～ 2背风面负压区墙面为-0. 30kN/m。 风荷载标准值: 2 ----单体建筑～不考虑风力相互干扰的群体效应～则该建筑物的风荷载标准值为-0.69 kN/m----群体建筑～宜考虑风力相互干扰的群体效应～取相互干扰系数1.2～则该建筑物的风荷载 2标准值为,-0.685,*1.2=-0.82 kN/m 2按《建筑外窗抗风压强度、挠度计算方法》,塑料窗标准附录,规定～最小值为1.0 kN/m～ 2 所以取w= 1. 0 kN/mk 二、外窗参数分析计算 一,、外窗基本条件: 2～ 筑物抗风荷载标准值为w=1000 N/mk 外窗尺寸:1600*1600 ～配臵中空玻璃 门窗主受力杆件,中梃,长度1.6 m 112 增强型钢的弹性模量:E=2.1×10 N/m 44-8 增强型钢的截面惯性矩:Iy=3.15cm=3.15×10m 杆件允许挠度[ƒ]=L/150=1600/150=10.67 mm 二,、荷载分布分析～作校核杆件受力图 P 三、杆件挠度校核 对外窗主要受力杆件,横中梃,进行校核。 一,、计算杆件承受的均布荷载 2 1、承受荷载面积S=0.39(Q1)+0.09(Q2)+0.25(Q3)=0.73m2、杆件直接承受的荷载Q=0.73×1000=730 N 二,、计算杆件在均布荷载用下的挠度 为了简化计算～我们将受力图中均布荷载近似综合为矩形荷载。按矩形荷载作用下的挠度公式 3ƒ =(Q?L)/(76.8E?I) 计算均布荷载作用下的挠度值ƒ: max1 3ƒ=,Q?L)/(76.8E?I ) 1 311-8 = (730×1.6)/(76.8×2.1×10×3.15×10) = 2990.08/508032 = 0.00589 (m) 三,、计算杆件承受的集中荷载 21、承受荷载面积S=[0.21(Q4)+0.25(Q5)]/2=0.23 m 2、受力杆件直接承受的集中荷载 P=0.23×1000=230 N 四,、计算集中荷载作用下的挠度 1/2按任意点集中荷载作用下的挠度公式ƒ ={P?L?L?(L+ L)?[3×L?(L+ L)]}/(27×E?I?L) 12212求出集中荷载作用下的挠度值ƒ, 2 1/2ƒ={P?L?L?(L+ L)?[3×L?(L+ L)]}/(27×E?I?L) 2 12212 1/211-8 ={230×1×0.6×(1.6+0.6)[3×1×(1.6+0.6 )]}/(27×2.1×10×3.15×10×1.6) =779.96/285768 = 0.00273 (m) 五,、杆件总挠度 杆件总挠度为均布荷载作用下的挠度值与集中荷载作用下的挠度值相加 ƒ =ƒ+ƒ max12 ƒ=0.00589+0.00273=0.00862 m= 8.62 mm max 四、判定 判定条件: ƒ?[ƒ] 且ƒ?20 mm max max 即被校核杆件的最大挠度值小于或等于杆件的允许挠度值～且小于或等于20mm。 受力杆件的允许挠度 [ƒ]=L/150=1600/150=10.67 mm 判定结论: 被校核杆件的最大挠度值为8.62mm，同时满足小于杆件的允许挠度值10.67 mm且小于20 mm。 本题计算结果能满足上述判定条件～为合格: ? 最大抗风压值:本窗型最大抗风压值计算结果为1.17kPa 精细计算:如计算结果不能满足要求但差距不大～可将塑料型材对抗风压强度的贡献纳入计算。 4 塑料型材为T梃(壁厚2.5mm): Iy=35.21 cm(用I表示) 2 9 E=2.5*10(用E表示) 2 3ƒ=,Q?L)/[76.8*(E?I + E?I)] 122 311-89-8= (730×1.6)/[76.8×(2.1×10×3.15×10+2.5×10×35.2×10)] =2990.2/[76.8×(6615+880)] =2990.2/575616 =0.00519 (m) 1/2?I)?L] ƒ={P?L?L?(L+ L)?[3×L?(L+ L)]}/[ 27×(E?I + E22212212 1/211-89-8 ={230×1×0.6×(1.6+0.6)[3×1×(1.6+0.6 )]}/[ 27×(2.1×10×3.15×10+2.5×10×35.2×10)×1.6)] =779.96/323784 =0.00241 (m) ƒ=0.00519+0.00241=0.00760 m=7.60 mm max 第四节 玻璃强度计算 一、计算方法:以下是《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009第5章的内容: 5 建筑玻璃抗风压设计 5.1 风荷载计算 5.1.1 作用在建筑玻璃上的风荷载设计值应按下式计算: w =γ w (5.1.1) wk 式中:w—风荷载设计值～kPa, γ—风荷载分项系数～取1.4, w w—风荷载标准值～kPa, k 5.1.2 当风荷载标准值的计算结果小于1.0 kPa时～应按1.0 kPa取值。 5.2 抗风压设计 5.2.1 用于室外的建筑玻璃应进行抗风压设计～并应同时满足承载力极限状态和正常使用极限状态的要求。幕墙玻璃抗风压设计应按现行行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102执行。 5.2.2 除中空玻璃以外的建筑玻璃承载力极限状态设计～可采用考虑几何非线性的有限元法进行计 算～且最大应设计力值不应超过短期荷载作用下的玻璃强度设计值。矩形建筑玻璃的最大许用跨度也可以按下列方法计算。 最大许用跨度可按下式计算: 1 k3 L=k(w +k)+k (5.2.2) 124 式中: w——风荷载设计值，kPa; L——玻璃最大许用跨度～mm, k、k、k、k——常数～依据玻璃的长宽比进行取值。 1234 2 k1、k2、k3、k4的取值应符合下列规定: 1) 对于四边支承和两边支承的单片矩形平板玻璃、单片矩形半钢化玻璃、单片矩形钢化 玻璃和普通矩形夹层玻璃～其k1、k2、k3、k4可按JGJ113附录C取值。夹层玻璃的 厚度为应除去胶片后玻璃的净厚度和。 2) 对于夹丝玻璃和压花玻璃～其k1、k2、k3、k4值可按JGJ113附录C中平板玻璃的k1、 k2、k3、k4取值。按本规程式,4.3.7-3,计算玻璃最大许用跨度时～风荷载设计值按 本规程 (4.3.7-1)的计算值除以玻璃的种类系数取值。 3) 对于真空玻璃～其k1、k2、k3、k4值可按JGJ113附录C中普通夹层玻璃的k1、k2、 k3、k4取值。 4) 对于半钢化夹层玻璃和钢化夹层玻璃～其k1、k2、k3、k4值可按JGJ113附录C中普 通夹层玻璃的k1、k2、k3、k4取值。按本规程式,4.3.7-3,计算玻璃最大许用跨度时～ 风荷载设计值按本规程 (4.3.7-1)的计算值除以玻璃的种类系数取值。 5) 当玻璃的长宽比超过5时，玻璃的k1、k2、k3、k4应按长宽比等于5进行取值。 6) 当玻璃的长宽比不包含在JGJ113附录C中时～可先分别计算玻璃相邻两长宽比条件下 的最大许用跨度～再采用线性插值法计算其最大许用跨度。 5.2.3 除中空玻璃以外的建筑玻璃正常使用极限状态设计～可采用考虑几何非线性的有限元法进行计算～且挠度最大值应小于跨度ɑ的1/60。四边支承和两对边支承的矩形玻璃正常使用极限状态也可按下列规定设计。 1 四边支承和两对边支承的矩形玻璃正常使用极限状态应按下式计算: k7 [ L/t ]= k(w+k)+k (5.2.3) 5k68 式中: [ L/t ]——玻璃单位厚度跨度限制, wk——风荷载标准值～kPa; k、k、k、k——常数～可按本规程附录C取值。 5678 2 设计玻璃跨度a除以玻璃厚度t，不应大于玻璃单位厚度跨度限制。如果大于[ L/t ] ,就增加厚度～直至小于[ L/t ][ L/t ]。 5.2.4 作用在中空玻璃上的风荷载可按荷载分配系数分配到每个单片玻璃上～荷载分配系数可按下 列公式计算: 1 直接承受风荷载作用的单片玻璃: 333 ξ1=1.1×t/( t + t) (5.2.4-1) 112 式中: ξ1——荷载分配系数, t——外片玻璃厚度～mm; 1 t——内片玻璃厚度～mm; 2 2 不直接承受风荷载作用的单片玻璃: 333 ξ2= t/( t + t) (5.2.4-2) 212 式中: ξ2——荷载分配系数, t——外片玻璃厚度～mm; 1 ——内片玻璃厚度～mm;t 2 5.2.5 中空玻璃的承载力极限状态设计和正常使用极限状态设计～可根据分配到每片玻璃上的风荷 载～采用本规程第5.2.2条和第5.2.3条的方法进行计算。 7 建筑玻璃防人体冲击规定 7.1 一般规定 7.1.1 安全玻璃最大许用面积应符合表7.1.1-1的规定,有框平板玻璃、真空玻璃和夹丝玻璃的最大 许用面积应符合表7.1.1-2的规定。 表7.1.1-1 安全玻璃最大许用面积 玻璃种类 公称厚度(mm) 最大许用面积(m2) 4 2.0 5 3.0 6 4.0 钢化玻璃 8 6.0 10 8.0 12 9.0 6.38 6.76 7.52 3.0 8.38 8.76 9.52 5.0 夹层玻璃 10.38 10.76 11.52 7.0 12.38 12.76 13.52 8.0 表7.1.1-2 有框平板玻璃、真空玻璃和夹丝玻璃的最大许用面积 玻璃种类 公称厚度(mm) 最大许用面积(m2) 3 0.1 4 0.3 5 0.5 有框平板玻璃 6 0.9 真空玻璃 8 1.8 10 2.7 12 4.5 6 0.9 夹丝玻璃 7 1.8 10 2.4 7.1.2 安全玻璃暴露边不得存在锋利的边缘和尖锐的角部。 二:玻璃强度计算举例 依据《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003的规定～对玻璃进行强度计算。 ——玻璃参数:厚度 4mm 钢化玻璃 玻璃尺寸b=1800～a=1200mm 长宽比 b/a=1.5 ——风荷载标准值w=1.2 kPa k ----风荷载设计值w: w = γ*w k = 1.4*1.2 2 = 1.68 kN/m ——承载力极限状态计算: k3 L=k(w +k)+k 124 按条件t=4,四边支撑～b/a=1.5 查附录C表C.0.2得: k=3108.6～ 1 k=0.475424～ 2 k=-0.6423～ 3 k=-30.78～ 4 -0.6423 L =3108.6*(1.68+0.475424) +-30.78 =1867 mm 由于a小于L～因此4mm厚钢化玻璃可满足承载力极限状态设计要求。 ——正常使用极限状态计算: k7 [ L/t ]= k(w+k)+k 5k68 按条件四边支撑～b/a=1.5 查附录C表C.0.5得: k=350.14～ 5 k=-0.15～ 6 k=-0.4503～ 7 k=1.29～ 8 -0.4503 L/t=350.14*(1.68-0.15)+1.29 =290 mm a/t=1200/4=300 mm 由于a/t大于L/t～因此4mm厚钢化玻璃不满足正常使用极限状态设计要求～玻璃应增加厚 度。 改用5mm玻璃重新计算 A、按条件t=5,四边支撑～b/a=1.5 查附录C表C.0.2得: k=3826.2～ 1 k=0.456624～ 2 k=-0.6423～ 3 k=-38.88～ 4 -0.6423L=3826.2*(1.68+0.456624) +(-38.88) =2310 mm 由于a小于L～因此5mm厚钢化玻璃满足承载力极限状态设计要求。 B、L/t=462 , a/t=240 由于a/t小于L/t～因此5mm厚钢化玻璃满足正常使用极限状态设计要求。 结论:5mm厚钢化玻璃既满足承载力极限状态设计要求又满足正常使用极限状态设计要求～设计通过。