提高门窗抗风压性能，降低成本的几种方法

4.1　科学、合理设计窗型

从以上计算公式可知：由于挠度、荷载、惯性矩均与主要受力杆件长度呈正三次方关系，主要受力杆件长度可谓是决定门窗抗风压强度的关键因素。其长度与窗型及单位用料量有关，在设计窗型时，应尽量遵循强度、美观、经济三兼顾原则，不能顾此失彼。

由门窗受力杆件所对应受荷面积图形分析，矩形荷载实际上是不存在的。门窗主要受力杆件所受的荷载大小除杆件长度和受荷面积外，还与其偏离边框的距离有关。如前文所述，梯形荷载系数K值则是主要受力杆件在一定长度条件下偏离窗边框程度的量值。K=0（绝对值不等于零，近似于零）时，标志其偏离窗边框距离近，斜边面积在梯形面积中所占比例小，其梯形荷载则按矩形公式计算；随K值增大，标志其偏离窗边框程度增大，斜边面积在梯形面积中所占比例增大，梯形面积开始向三角形面积方向转化。当K值=0.5时为最大值，其梯形荷载已转变为三角形荷载，亦按三角形面积计算。在图2-24所示窗型均布荷载公式分类条件L2/L1比值和X值亦是A-B杆件和C-D杆件在一定长度条件下，偏离窗边框程度的标志。当L2/L1＜1/2，且X＜L/3时，表示A-B轴向上移动，C-D轴向右移动，Q1、Q2面积为三角形，Q3、Q4面积由梯形面积向接近三角形面积转化，故其均布荷载可近似按三角形荷载计算；当L2/L1≥1/2且X＞L/3时，表示A-B轴向下移动，C-D轴向左移动，Q1、Q2面积由三角形向接近梯形面积转化，Q3、Q4面积由梯形面积向接近矩形面积转化，故其均布荷载可近似按矩形荷载计算；当L2/L1≤1/2且X＞L/3时，表示A-B轴向上移动，C-D轴向左移动，Q1、Q2面积仍然是三角形，但其面积在均布荷载中所占比例减小，Q3、Q4面积由梯形向接近矩形面积转化且在均布荷载中所占比例增大，故其均布荷载亦可近似按矩形荷载计算。门窗抗风压强度与主要受力杆件偏离边框距离紧密相关。进行门窗设计时，应合理分隔上亮和下框以及中挺和边框的距离，使之即协调美观又不影响其抗风压性能。

据笔者观察，我国北方地区塑料门窗上亮与下框一般采用1/3分割方法，南方沿海地区无论是塑料门窗还是铝合金门窗采用1/4分割方法的居多，可能与南方沿海风压较高，采用1/4分割方法，可使中横挺向上框部位偏移，以便减少中横挺承受风荷载有关。

4.2　释优选用型钢

主要受力杆件材料抗弯曲刚度由其弹性模量和截面惯性矩所决定。由于材料弹性模量为衡定值，无法改变，材料截面惯性矩则成为影响门窗抗风压性能决定因素。主要受力杆件型钢截面惯性矩是由其壁厚、形状与外形尺寸等因素所决定的。同规格、壁厚的型钢改变其形状，例如将槽形型钢改为矩形型钢，虽然惯性矩可增加17%，但单位重量相应提高30%左右；增加型钢厚度，同规格型钢壁厚增加一倍，惯性矩仅提高41%。从型钢截面结构分析，不仅离形心轴较远部位截面惯性矩大，而且增加离形心轴较远部位截面面积，亦可有效提高其惯性矩。例如：同规格、同壁厚C形型钢和矩形型钢，C形型钢面积为矩形型钢的82%，惯性矩仅比其低3.5%，可见仅从经济角度考虑，采用C形型钢在一定条件下优于矩形型钢。风压计算时，当发现其主要受力杆件使用的型钢惯性矩低于许用惯性矩值时，应依据二者相差的幅度，进行优化计算和组合，使其既能达到风压标准要求，又不至于成本上升过大，满足相应经济要求。

正对风压方向主要受力杆件宽度（即X轴长度）亦与其惯性矩呈正三次方关系，影响最大。增加型钢宽度有两种方法：一是增大型材系列，二是减少型材腔数。但增大型材系列，使窗户制造成本上升过大；减少型材腔数则影响其隔热、保温性能。经笔者反复计算验证：同系列同腔数型材，在不影响门窗排水性能条件下，增宽型材型钢腔5mm，可提高惯性矩50%；同规格不同腔数型材，两腔与三腔相比，型钢腔约宽10mm，提高惯性矩达100%，起到四两拨千斤的功效。无疑是提高塑料门窗抗风压性能的有效措施。(www.xing528.com)

4.3　型材抗弯刚度应带入门窗荷载公式计算

有关把型材的抗弯刚度带入公式计算的意义与方法前文已涉及，本节不再赘述。

4.4　按不同建筑高度、不同规格门窗及不同部位杆件配置型钢

自然风施加给不同建筑高度与部位的门窗标准荷载是不同的。不同规格外门窗与同规格外门窗不同部位的杆件所承受风荷载亦是不同的。如能通过系统、完善，微细化的风压计算，使门窗主要杆件配置所具备抗风压性能与自然界来风施加给门窗标准荷载相对应、平衡，内门窗所有杆件（在满足自重荷载前提下）与外门窗边框、平开、推拉门窗边扇等一般受力杆件型钢均按最低标准配置，并对不同配置门窗予以编号，分段对应进行制作、安装，则不失为既满足风荷载对门窗的强度要求，又不使门窗质量性能过剩的有效措施。

4.5　门窗用型钢实行“零料头”管理

塑料门窗在制作过程中，会出现大量型钢料头，以往企业均把这些料头当废料处理。塑料门窗框、扇、挺等杆件装配型钢主要有两个作用：一是增加型材刚度，即提高抵御各种荷载（包括风荷载、温度荷载、自重荷载）能力，防止在风、热与重力荷载作用下弯曲变形；二是增加门窗框扇与五金件、拼接件、墙体的拔紧力。对于一般不直接承受荷载，只存在需要增加与五金件、拼接件、墙体拔紧力门窗边、底框、推拉门窗边、底扇等杆件，可以直接填充这些料头。在填充时，应依据框扇装配五金件、固定件螺丝间距进行画线，以便料头对接部分避开上螺丝钻孔部位。