《部分高出窗率门窗型材的抗风性能分析.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《部分高出窗率门窗型材的抗风性能分析.（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、抗风性能与出窗率叶维法，牛建华内容提要：本文主要分析了抗风性能计算的一个侧面论述选用塑料门窗的系列，应综合考虑，不可单看“高出窗率窗”和所谓的“高性能窗”来选取型材。关键词：抗风性能；挠度；出窗率塑料门窗在我国问世已有多年的历史了，最近几年更是得到突飞猛进的发展，出现了供大于求的局面，形成了一个买方市场。为了在残酷的市场竞争中争取主动或占据一席生存之地，型材生产厂家或提高产品内在质量，或提高型材的高出窗率，或降低型材质量换取低价格销售，做法众多不一而足。第一种做法我们认为应值得提倡和鼓励，最后那种饮鸩止渴的做法，相信有识厂家都不会采用，但中间那种做法却有很大的迷惑性，生产厂家和用户往往会走入一
2、个误区：认为通过型材断面的科学设计可以达到不降质量降用量的目的，是一条一举两得的获胜捷径。结果，在目前建筑市场上出现了众多高出窗率型材，迎合了部分用户的需求，但通过下面的分析计算，希望能让大家对此有一些清晰的认识。1. 定义出窗率：针对PVC异型材而言，是指在制作塑料门窗时单位门窗上型材用量少2.抗风压性能2.1 分级指标值GB7106-86建筑外窗抗风压性能分级及其检测方法规定：分级指标值采用安全检测压力差P3，即相应于50年一遇瞬间风速的风压为分级指标值。分级下限值如下：等 级WGPa350030002500200015001000Kgf/m23503002502001501002.2设计
3、风荷载对门窗的抗风压计算主要是进行挠度计算，在进行挠度计算时：设计风荷载=1.0*标准风荷载WK=z*s*z* Wk式中Wk窗所在地的基本风压值z阵风系数（一般取2.25）s体形系数（一般取1.5）z高度变化系数，由窗所处的高度和地面粗糙度决定，地面粗糙度分为A、B、C三类，各有计算公式。（可参照GBJ9）若按B类地区（一般指中、小城镇和大城市郊区）则有公式：z=（Z/10）0.32 （Z窗所处的高度M）。按上式我们可计算出当本地区基本风压为350Pa时10M与100M的设计风荷载：z=（10/10）0.32=1 z=（100/10）0.32=2.08910M时：WK =2.25*1.5*1*
4、350=1181.25Pa100M时：WK =2.25*1.5*2.089*350=2467.63Pa2.3挠度计算2.3.1受力分析及各参数50与60平开窗的抗风压性能我们选取如图一所示的平开窗进行分析计算：图一因平开窗中受力最大的是中横挺，某厂的60与50的中横挺型材及其钢衬的截面与惯性矩如图二所示，根据GB7106-86附录A建筑外窗抗风强度计算方法中横挺受力图如图三所示。矩形挠度按公式fmax=5QL3/(384EI)集中荷载作用于跨中时的挠度fmax=PL3/(48EI)设钢衬的弹性模量I=21000N/mm2塑料型材的弹性模量I=2500N/mm2A=150Ix=21645A=71
5、0Ix=317666A=126Ix=10957A=620Ix=184156图二PQ1Q4Q5Q2Q32.3.2挠度计算若取外框尺寸12001500,风荷载Wk=2.5KN/M2计算（抗风性能3级）按计入型材强度方法计算图二中横挺型材的最大挠度：矩形荷载：Q1+Q2+Q3=（1.20.25-0.250.25）+0.60.25/2+0.60.25/2 2500=968.75N集中荷载：P=(10.3-0.30.3) 2/2 2500=637.5 N计算60系列中横挺矩形荷载作用下挠度：图三fmax1=5968.751203/384(21645210000+3176662500)=0.00408 M
6、=4.08mm计算60系列中横挺集中荷载作用跨中时挠度：fmax2=637.51203/48(21645210000+3176662500)=0.004298m4.3mmfmax总=4.08+4.3=8.38mm许用挠度按柔性镶嵌单层玻璃时：f=L/130=1200/130=9.23mmfmax总f=9.23 mm可以得出，外框尺寸为12001500的50系列窗不能承受2500Pa(级)的风荷载。外框尺寸为12001500的50系列窗能承受的风荷载是多少呢？根据计算可得出，只能承受1423Pa(级)的风荷载。可见相同外框的50系列与60系列的抗风性能要相差三个级别。2.4高性能窗有的厂家为推荐
7、较小系列（如50平开系列）的型材，用外框尺寸较大的计算出窗率，而又用外框尺寸较小的样品送检作性能试验，而把此系列宣扬为高出窗率高性能窗，这会引起一些错觉及误解，既然能用较低的成本制造出高性能窗，又何必选用较高的成本呢？殊不知大部分工程中，较大的窗和较小的窗形占的比例不多，大部分都是洞口尺寸为15001500，12001500窗因此要正确选用型材系列必须按对窗形的设计和对各种型材及钢衬的受力计算来确定。按GB1193.1-89PVC塑料窗建筑物理性能分级标准规定，除抗风压性能要达到3级（Pa2500）外对其空气渗透性能、雨水渗漏性能都有相应的规定，从目前的现实来看，低成本窗是制造不出高性能窗的。
8、234提高门窗抗风压性能的方法1改进中挺的连接目前外框与中挺（中横挺）的连接，在部分厂家都采用V形焊接，而从欧洲带来的样品全都是机械连接。据介绍，这样用角钢把框钢衬与扇钢衬连成一体，要比V形焊接方法牢固多。但所花劳力也相对较多，这大概也是大部分厂家不愿采用此方法的一个原因吧。2改变窗形设计相同型材的窗若设计成比原来小的分格尺寸则可提高窗的抗风压性能 ，如同上50系列平开窗若外框为1200*1200时，则抗风压性能达到1864Pa.3加宽中挺断面欧洲及我国有些大厂，即使同一系列的中挺及窗扇也开几种不同宽度的模具，以适应不同抗风压性能的要求，这也是比较经济实用的方法。但这要生产厂家增加模具投入才能
9、做到。30出窗率31一般的比较行业中常把一吨型材能制作多少平方米的塑料窗用来间接显示该系列型材生产成本的高低，这就是所谓的出窗率。如上面的1200*1500窗，根据型材的线重和用量，即可计算出50系列平开窗的出窗率为122M2/T，60系列平开窗的出窗率为108M2/T。一般稍作简单的比较便可认为，用50系列要比60系列型材成本低。32理性的比较有经验的设计师认为以上的比较是不科学的，因为没有把窗的抗风压性能考虑进去，为说明问题我们选几种大小不同式样相同的窗型，按2.3条挠度计算方法，计算列表如下：(许用挠度按柔性镶嵌单层玻璃)1400*15001200*15001200*1200出窗率M2/
10、T抗风性能Pa出窗率M2/T抗风性能Pa出窗率M2/T抗风性能Pa50系列1329001221423106186460系列11517411082755953605注：1200*1200窗上亮高取300mm计从以上可以看出：1 同一系列的窗抗风压性能与出窗率是成反比的，即抗风压性能越好，出窗率越低。2 不同系列的窗，当达到同一级别抗风压性能时，较大尺寸系列的窗反而比较小系列尺寸的窗出窗率高。这点可能不好理解，读者只需对比60系列1400*1500窗与50系列1200*1200窗即可看出它们的抗风压性能都为三级，而出窗率60系列却比50系列高。33经济性我国地域大，各地区基本风压相差很多，最小的如昆明基本风压为250Pa,最大的如汕头基本风压为750Pa，后者是前者的三倍，所以较小尺寸系列的窗用于基本风压较低的地区是比较经济的。但如若在汕头即使选60平开系列也感不足，欧洲及我国有些大厂，根据不同的市场需求分级、分档开发产品，即使同一系列的中挺及扇料等也开几种不同宽度的模具（增大型材与钢衬的截面惯性矩），以适应不同抗风压性能的要求，这也是比较经济实用的方法。4.结束语合理地利用各种资源是我国的国情所决定的，理性科学地选择塑料门窗品种和系列是门窗消费者长远利益之所在。为使塑料门窗行业健康地发展，各型材生产厂家也应该实事求是介绍产品的各项性能，特别是适用范围，切不可夸大其词，误导消费。
