復合材料門窗抗風壓性能控制初探

1、復合材料門窗抗風壓性能控制初探復合材料門窗抗風壓性能控制初探江蘇省建筑科學研究院有限公司陳福霞蘭婕摘要：本文提出了復合材料構件的復合抗彎剛度的概念，闡述了目前情況下，進行建筑門窗批量制作前對抗風壓性能控制的必要性，詳細介紹了通過測試復合抗彎剛度來控制建筑門窗抗風壓性能的方法。關鍵詞：復合材料復合抗彎剛度組合梁抗風壓性能一、復合材料力學計算現狀復合材料，是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。

2、各種材料在性能上互相取長補短，產生協(xié)同效應，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。常規(guī)材料存在的力學問題，如結構在外力作用下的強度、剛度，穩(wěn)定性和振動等問題，在復合材料中依然存在，但由于復合材料有不均勻和各向異性的特點，以及由于材料幾何(各材料的形狀、分布、含量)和鋪層幾何(各單層的厚度、鋪層方向、鋪層順序)等方面可變因素的增多，上述力學問題在復合材料力學中都必須重新研究，以確定那些適用于常規(guī)材料的力學理論、方法、方程

3、、公式等是否仍適用于復合材料，如果不適用，應怎樣修正。這是工程設計人員面臨的科學難題。二、復合材料門窗抗風壓性能控制的必要性建筑門窗行業(yè)目前使用的復合材料有：鋁塑復合隔熱型材、塑鋼型材、鋁木復合型材、加襯鋼的玻璃鋼纖維型材等。這些復合材料制作的外窗用于節(jié)能建筑中起到了良好的節(jié)能效果。然而，由于城市發(fā)展的需要，我國大中城市的建筑越蓋越高，外窗洞口尺寸越來越大，外窗的安全問題越來越突出，而建筑外窗的安全性主要是通過抗風壓性能來體現的，抗風壓

4、性能又是通過主要受力構件的變形大小來確定的，那么控制某一壓差下的相對變形量是門窗抗風壓性能設計的工作重點。要說明的是，目前，門窗工程的立面尺寸是由建筑主體設計單位設計的，而結構設計是由門窗生產企業(yè)承擔的，立面設計時甚至完全不考慮門窗結構的強度和剛度問題，因而門窗生產企業(yè)需要進行仔細的結構設計計算，才能確保其安全?，F階級很多門窗公司在計算復合材料門窗抗風壓性能方面，缺少理論計算方法的支持；于是旁引了一些不科學的計算公式進行計算，結果有兩種

5、可能：一種是主要受力構件的剛度不足，因而造成門窗工程的安全隱患；另一種是主要受力構件的剛度過大，造成不必要的浪費。通常門窗企業(yè)中標后，根據門窗立面圖先進行結構設計計算，再選購材料，批量生產，工程安裝，工程驗收。由于缺少科學的計算方法，導致工程驗收時的檢測結果不合格的情況屢見不鮮。況且由于種種原因，很多送檢的樣品窗并非尺寸較大或主要受力構件線荷載較大，抗風壓性能較低的窗型，而是抗風壓性能較高的窗型，這樣檢測出來的數據不能真實反映工程安全性

6、的實際情況，工程依然存在安全隱患。如果抽檢的樣品是科學合理的，還存在合格型材，根據JGT1402005《未增塑聚氯乙烯（PVCU）塑料窗》、JGT1862006《玻璃增強纖維塑料（玻璃鋼窗）標準，撓度取l450～l180。對隔熱鋁合金窗型材，根據GBT84782008《鋁合金門窗》標準，撓度取l450～l150。對隔熱鋁合金幕墻型材，根據GBT210862007《建筑幕墻》標準，撓度取l450～l180，其它組合材料根據相關標準、規(guī)范確

7、定。（3）受試件加工精度和試驗條件的影響，試驗數據有一定的離散性，可取3件進行平均計算，每個試件讀取5個數據進行分析計算。撓度在l450～l180區(qū)間內的IE值可能會不一致，以撓度為l180時的IE值為準。（4）我們知道某個已知的門窗或幕墻的抗風壓性能是否滿足安全性要求取決于風荷載的大小。而在相同的風荷載下，受風面積越大、構件越長、構件截面越小，抗風壓性越差。為了使試驗的工作量和開支降到最低限度，截面相同時，不同長度受相同線荷載應取最長

8、受力組合梁，相同長度受不同線荷載應取受最大線荷載組合梁；截面不同時，應分別計算后確定。3數據影響因素分析對隔熱鋁合金型材，彈性模量E值與組合型材的材質有關，而有效慣性矩I與配合精度、截面尺寸、截面形狀有關；對塑鋼型材，彈性模量E值與塑料型材和增強型鋼的材質有關，有效慣性矩I則與截面尺寸、截面形狀、增強型鋼與塑料型材之間的配合間隙、固定增強型鋼螺釘的間距有關，還與試驗人員、設備精度、試驗方案等有關。4典型窗型的主要受力構件確定我們知道，組