復(fù)合材料門窗抗風(fēng)壓性能控制初探

1、復(fù)合材料門窗抗風(fēng)壓性能控制初探復(fù)合材料門窗抗風(fēng)壓性能控制初探江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司陳福霞蘭婕摘要：本文提出了復(fù)合材料構(gòu)件的復(fù)合抗彎剛度的概念，闡述了目前情況下，進(jìn)行建筑門窗批量制作前對(duì)抗風(fēng)壓性能控制的必要性，詳細(xì)介紹了通過測試復(fù)合抗彎剛度來控制建筑門窗抗風(fēng)壓性能的方法。關(guān)鍵詞：復(fù)合材料復(fù)合抗彎剛度組合梁抗風(fēng)壓性能一、復(fù)合材料力學(xué)計(jì)算現(xiàn)狀復(fù)合材料，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)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(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)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(xué)問題，如結(jié)構(gòu)在外力作用下的強(qiáng)度、剛度，穩(wěn)定性和振動(dòng)等問題，在復(fù)合材料中依然存在，但由于復(fù)合材料有不均勻和各向異性的特點(diǎn)，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(xué)問題在復(fù)合材料力學(xué)中都必須重新研究，以確定那些適用于常規(guī)材料的力學(xué)理論、方法、方程

3、、公式等是否仍適用于復(fù)合材料，如果不適用，應(yīng)怎樣修正。這是工程設(shè)計(jì)人員面臨的科學(xué)難題。二、復(fù)合材料門窗抗風(fēng)壓性能控制的必要性建筑門窗行業(yè)目前使用的復(fù)合材料有：鋁塑復(fù)合隔熱型材、塑鋼型材、鋁木復(fù)合型材、加襯鋼的玻璃鋼纖維型材等。這些復(fù)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(fēng)壓性能來體現(xiàn)的，抗風(fēng)壓

4、性能又是通過主要受力構(gòu)件的變形大小來確定的，那么控制某一壓差下的相對(duì)變形量是門窗抗風(fēng)壓性能設(shè)計(jì)的工作重點(diǎn)。要說明的是，目前，門窗工程的立面尺寸是由建筑主體設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)的，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是由門窗生產(chǎn)企業(yè)承擔(dān)的，立面設(shè)計(jì)時(shí)甚至完全不考慮門窗結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度問題，因而門窗生產(chǎn)企業(yè)需要進(jìn)行仔細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，才能確保其安全?，F(xiàn)階級(jí)很多門窗公司在計(jì)算復(fù)合材料門窗抗風(fēng)壓性能方面，缺少理論計(jì)算方法的支持；于是旁引了一些不科學(xué)的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果有兩種

5、可能：一種是主要受力構(gòu)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(gòu)件的剛度過大，造成不必要的浪費(fèi)。通常門窗企業(yè)中標(biāo)后，根據(jù)門窗立面圖先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，再選購材料，批量生產(chǎn)，工程安裝，工程驗(yàn)收。由于缺少科學(xué)的計(jì)算方法，導(dǎo)致工程驗(yàn)收時(shí)的檢測結(jié)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(gòu)件線荷載較大，抗風(fēng)壓性能較低的窗型，而是抗風(fēng)壓性能較高的窗型，這樣檢測出來的數(shù)據(jù)不能真實(shí)反映工程安全性

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

7、定。（3）受試件加工精度和試驗(yàn)條件的影響，試驗(yàn)數(shù)據(jù)有一定的離散性，可取3件進(jìn)行平均計(jì)算，每個(gè)試件讀取5個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算。撓度在l450～l180區(qū)間內(nèi)的IE值可能會(huì)不一致，以撓度為l180時(shí)的IE值為準(zhǔn)。（4）我們知道某個(gè)已知的門窗或幕墻的抗風(fēng)壓性能是否滿足安全性要求取決于風(fēng)荷載的大小。而在相同的風(fēng)荷載下，受風(fēng)面積越大、構(gòu)件越長、構(gòu)件截面越小，抗風(fēng)壓性越差。為了使試驗(yàn)的工作量和開支降到最低限度，截面相同時(shí)，不同長度受相同線荷載應(yīng)取最長

8、受力組合梁，相同長度受不同線荷載應(yīng)取受最大線荷載組合梁；截面不同時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算后確定。3數(shù)據(jù)影響因素分析對(duì)隔熱鋁合金型材，彈性模量E值與組合型材的材質(zhì)有關(guān)，而有效慣性矩I與配合精度、截面尺寸、截面形狀有關(guān)；對(duì)塑鋼型材，彈性模量E值與塑料型材和增強(qiáng)型鋼的材質(zhì)有關(guān)，有效慣性矩I則與截面尺寸、截面形狀、增強(qiáng)型鋼與塑料型材之間的配合間隙、固定增強(qiáng)型鋼螺釘?shù)拈g距有關(guān)，還與試驗(yàn)人員、設(shè)備精度、試驗(yàn)方案等有關(guān)。4典型窗型的主要受力構(gòu)件確定我們知道，組