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SWK: 风荷载效应标准值; SEK: 地震作用效应标准值; γG: 永久荷载分项系数; γW: 风荷载分项系数; γE: 地震作用分项系数; ψW: 风荷载组合值系数;
ψE: 地震作用的组合值系数。
进行门窗构件承载力设计时,作用分项系数应按下列规定取值: (1)、一般情况下,永久荷载、风荷载和地震作用分项系数γG、γG、γE
应分别取1.2、1.4和1.3。一般垂直于地面安装的门窗或倾斜角度不大的门窗,计算时若需考虑永久荷载和地震作用绝大部分适用于这种情况; (2)、当永久荷载的效应起控制作用时,其分项系数γ此时参与组合的可变荷载应仅限于竖向荷载效应; (3)、当永久荷载的效应对构建有利时,其分项系数γ
G应取1.35;G
的取值不应该大于1.0。 可变作用的组合值系数应按下列规定采用: (1)、一般情况下,风荷载的组合值系数ψW 应取1.0,地震作用的组合值系数ψE应取0.5; (2)、对水平窗及框架,可不考虑地震作用效应的组合,风荷载的组合值系数ψE应取1.0(永久荷载的效应不起控制作用时)或0.6(永久荷载的效应起控制作用时)。 在对门窗构件的挠度验算时,风荷载分项系数γW和永久荷载 分项系数γG均应该取1.0,且可不考虑作用效应的组合。 综上,门窗可根据实际情况按如下几种组合选定: (1)、1.2G+1.0×1.4W+0.5×1.3 E ????① (2)、1.35G+0.6×1.4W (风荷载向下) ????② (3)、1.0G+1.6×1.4W (风荷载向上) ????③
以上工况中,G、W、E分别代表重力荷载、风荷载、地震作用标准值产生的应力或内力。
一般情况下工况(1)适合于门窗平面垂直于水平面的情况;(2)、(3)适合于屋面窗等水平布置的情况。
根据不同的情况还可以对G、W、E进行取舍,以适应不同的组合要求:如不考虑地震和永久荷载时,可分别将上式中的E、G项取值为0即可。
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第一种窗型CG-01的计算
一、基本计算
本工程所在地为沈阳地区,地面粗糙度类别为C类,风荷载重现期为50年,地震设防烈度为7度,本窗位于标高88m处。
本窗的窗型分格图如下图所示: =====分格图=====
杆件7窗格6杆件4窗格7杆件9杆件5杆件6杆件1窗格1窗格4窗格2杆件3窗格5杆件2窗格3杆件10门窗 CG-01杆件8
1,局部风荷载标准值的计算
μsl(1):根据本窗在建筑上所处的位置,当从属面积A小于等于1平米时,体型系数取μsl(1) = 1.00
μsl(A):计算具体杆件或玻璃时依据其从属面积计算确定的局部风荷载体型系数,取值分别为:
当从属面积 A ≤ 1 m2时:
μsl(A) = μsl(1) + 0.2 当从属面积 A ≥ 10 m2时:
μsl(A) = 0.8μsl(1) + 0.2
当从属面积 1 m 2< A < 10 m2时:
μsl(A) = [1 - 0.2log(A)]μsl(1) + 0.2
μZ:根据高度及粗糙度类别计算 μZ=0.616(Z/10)0.44=1.6040 βgzS:根据高度及粗糙度类别计算 βgz=0.85(1+2μf)
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其中: μf=0.5×351.8(α-0.16)×(Z/10)-α
如前述,按地面粗糙度类别α取值为0.22 将α代入上式,计算得: μf=0.455 故: βgz=1.623
W0: 基本风压。按照《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)附表D.4“全国各城市基本风压”选取,重现期为50年时,W0=550 Pa。
局部风压标准值的计算公式为:
Wk(A) = βgz·μs1(A)·μZ·W0
后续玻璃及杆件局部风压标准值将据此进行计算,且要求Wk(A)不得小于相关规定的最小限值。
2,地震作用标准值的计算
βE: 动力放大系数,取值为5.0
αmax: 水平地震影响系数最大值。7度抗震设防、设计基本加速度为0.1g时,取值为0.08。
GK/A: 按前面规范引述中含义可推导出GK/A的含义为单位门窗面积上的重力标准值,可仅取玻璃进行计算。
本窗采用厚度 t=5mm的单层玻璃。 玻璃的重力密度为: γg=25.6 KN/m3
GK/A=γg·t
=25.6×5 =128 Pa
地震作用的标准值为: qEK
qEK=βE·αmax·Gk/A =5×0.08×128 =51.200 Pa
二、窗格3玻璃的计算
本工程玻璃按照《建筑玻璃应用技术规程》(JGJ113-2009)的规定计算确定。 本窗格选用的玻璃为5 mm 钢化玻璃。 本窗格的短边为500 mm。 本窗格的长边为875 mm。
本窗格的(从属)面积为 A = 短边×长边 = 0.438 m2
按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006版) 之7.3.3
本窗格的从属面积小于等于1 m2。 故,从属面积局部风荷载标准值为:
Wk(A) = βgz·μz·μsl(A)·Wo
= βgz·μz·[μsl(1)+ 0.2]·Wo = 1.623×1.604× (1.000 + 0.2) × 550.00 = 1718.57 Pa
因为风荷载最小标准值不得小于1000 Pa,故取 Wk(A) = 1718.57 Pa。
1,承载力极限状态的校核
(1)常数k1、k2、k3、k4的计算
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长边与短边之比: b/a=1.750
根据b/a查《建筑玻璃应用技术规程》附录C对应表格,利用插值法得:
k1 = 4142.50 k2 = 0.6849350 k3 = -0.71120 k4 = -21.600 (2)作用效应的组合 考虑地震作用,计算强度时
荷载组合设计值: W = 1.4Wk(A) + 1.3×0.5×qEK = 1.4 × 1718.57 + 1.3×0.5×51.20 = 2439.283 Pa
(3)最大许用跨度 L = k1(W+k2)k3 + k4 = 4142.50×(2439.28/1000 + 0.6849350)-0.71120 + -21.600 = 1820.9 mm
(4)比较结果
本窗格的短边: a = 500.0 mm 小于最大许用跨度 L = 1820.88 mm 结论: 本窗格玻璃满足承载力极限状态设计要求。
2,正常使用极限状态的校核
(1)常数k5、k6、k7、k8的计算 长边与短边之比: b/a=1.750
根据b/a查《玻璃幕墙工程技术规范》附录C之表C.0.5利用插值法得:
k5 = 291.450 k6 = -0.150 k7 = -0.41490 k8 = 0.950 (2)玻璃的单位厚度跨度限值[L/t] [L/t] = k5(Wk(A)+k6) k7 + k8 = 291.450 × (1718.57/1000 + -0.150 ) -0.41490 + 0.950 = 242.75
(3)比较结果
本窗格的玻璃短边与玻璃厚度之比:
a/t = 500.0/5.0 = 100.00 a/t 小于 [L/t] = 242.75
结论: 本窗格玻璃满足正常使用极限状态设计要求。
3,防人体冲击玻璃面积的校核
考虑防人体冲击时,玻璃面积的校核按照《建筑玻璃应用技术规程》(JGJ 113-2009)7.1条执行。按照表7.1.1-1和表7.1.1-2确定:
本窗格选用的是单层钢化玻璃。 查表得:Amax = 3.000 m2
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该窗格的实际面积为:
A = 窗格长边×窗格短边 = 875.0 mm × 500.0 mm
2
= 0.438 m
(1)比较结果
因为 A = 0.438 m2小于 Amax = 3.000 m2
结论: 本窗格玻璃面积满足《建筑玻璃应用技术规程》防人体冲击的要求。
三、窗格2玻璃的计算
本工程玻璃按照《建筑玻璃应用技术规程》(JGJ113-2009)的规定计算确定。 本窗格选用的是:“5钢化 + 6中空层 + 5浮法”的中空玻璃。(由外至内) 本窗格的短边为1000 mm。 本窗格的长边为1500 mm。
本窗格的(从属)面积为 A = 短边×长边 = 1.500 m2
按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006版) 之7.3.3 本窗格的从属面积介于1―10 m2之间。 故,从属面积局部风荷载标准值为:
Wk(A) = βgz·μz·μsl(A)·Wo
= βgz·μz·[(1-0.2·logA)·μsl(A)+0.2]·Wo
= 1.623 ×1.604×[(1-0.2×log1.500)×1.000 +0.2]×550.00 = 1668.14 Pa
因为风荷载最小标准值不得小于1000 Pa,故取 Wk(A) = 1668.14 Pa。
1,风荷载标准值的分配
作用在中空玻璃外片、内片上的风荷载分配系数分别为ξ1、ξ2,则:
ξ1 = 1.1·t13/(t13 + t23) = 1.1×53/(53 + 53) = 0.550
ξ2 = 1.0·t23/(t13 + t23) = 1.0×53/(53 + 53) = 0.500
外片玻璃风荷载标准值:
Wk1 = ξ1·Wk(A) = 0.550×1668.136 = 917.475 Pa
内片玻璃风荷载标准值:
Wk2 = ξ2·Wk(A) = 0.500×1668.136 = 834.068 Pa
2,承载力极限状态的校核
(1)常数k1、k2、k3、k4的计算 长边与短边之比: b/a=1.500 根据b/a查《建筑玻璃应用技术规程》附录C对应表格,利用插值法得外片、内片玻璃的各系数:
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