塑料门窗的性能设计
来源:中国铝材信息网 发布时间:2007/4/28 8:50:10
保定宝硕新型建筑材料有限公司     李海洋   张海霞
  
  随着经济水平的不断发展,塑料门窗凭借着良好的性能得到了用户青睐。门窗是建筑结构的重要要素,国家对建筑节能的不断提高,相应的对塑料门窗的性能也提出了更高要求。下面谈谈塑料门窗的性能设计:
  一、抗风压设计
  塑料型材断面结构的精心设计,可在主型材钢衬腔加入钢衬,使塑料门窗有优良的抗风压性能。不同的风压地区,不同的建筑物高度及洞口大小,可以通过设计不同的窗型、选用不同的型材系列和不同壁厚的钢衬来满足建筑对门窗抗风压性能的要求。下面以具体窗型为例来说明抗风压的计算过程
  例一:窗型(60推拉带上亮)如图1
  窗的结构简图及中梃的风载荷分布图可简化如下:
  计算上图中梃的抗风压等级
  已知:L=160cm,H1=100cm,H2=50cm,
  中梃钢衬Iy=2.4cm4,E=21×106玻璃为单玻。计算过程如下:
  梯形均布荷载的挠度计算公式:
  f=WL4a[25-40(a÷L)2+16(a÷L)4]÷1920EI
  图中中梃的挠度等于上、下梯形均布荷载对中梃产生的挠度之和
  即:f=f1+f2
  f=f1+f2=WL4a1[25-40(a1÷L)2+16(a1÷L)4]÷1920EI+ WL4a2[25-40(a2÷L)2+16(a2÷L)4]÷1920EI
  设A1=a1[25-40(a1÷L)2+16(a1÷L)4] 
     A2=a2[25-40(a2÷L)2+16(a2÷L)4]
  代入上式得到:f=WL4(A1+A2)÷1920EI
  玻璃为单玻f=L/120代入上式整理后得到:
  W=14.7EI÷[L3(A1+A2)]
  式中W的单位为N/cm2为了和GB/T 7106-2002中的风压等级单位统一,应把W的单位换算为Pa,上式变为
  W=16×104EI÷[L3(A1+A2)]
  式中:W-受力杆件承受的风荷载,单位Pa
          E-受力杆件钢衬的弹性模量
          I-受力杆件钢衬的惯性矩,单位cm4
          L-受力杆件的长度,单位cm
  a-荷载高度,单位cm,当HL时,a=L/2
  (1)确定a1、a2值,由于H1、H2都小于L,所以a1=100/2=50cm, a2=50/2=25cm
  (2)计算A1、A2值
  A1=a1[25-40(a1÷L)2+16(a1÷L)4]
    =50[25-40(50÷160)2+16(50÷160)4]
    =1062.3(cm)
  A2=a2[25-40(a2÷L)2+16(a2÷L)4]
    =25[25-40(25÷160)2+16(25÷160)4]
    =600.8(cm)
  (3)把A1、A2代入公式计算风压值W
  W=16×104EI÷[L3(A1+A2)]
    =16×104×21×106×2.4÷[1603(1062.3+600.8)]
    =1183(pa)
  (4)确定风压等级:
  1000Pa  例二:窗型(60内平开带下亮)如图3
  窗的结构简图及中梃的风载荷分布图可简化如下:
  在图1中竖梃进行抗风压计算:
  已知L=150cm,H1=75cm,H2=75cm,
  中梃钢衬Iy=2.9cm4,E=21×106 玻璃为单玻。
  计算过程:
  由例一直接运用公式W=16×104EI÷[L3(A1+A2)]
  在图1中横梃进行抗风压计算:
  已知L=150cm,H1=100cm,H2=50cm,
  中梃钢衬Iy=2.9,E=21×106 玻璃为单玻。
  计算过程:
  由例一直接运用公式W=16×104EI÷[L3(A1+A2)]
  (1)确定a1、a2值,由于H1、H2都小于L,所以a1=100/2=50cm, a2=50/2=25cm
  (2)计算A1、A2值
  A1=a1[25-40(a1÷L)2+16(a1÷L)4]
    =50[25-40(50÷150)2+16(50÷150)4]
    = 1037.6(cm)
  A2=a2[25-40(a2÷L)2+16(a2÷L)4]
    =25[25-40(25÷150)2+16(25÷150)4]
    =597.5(cm)
  (3)把A1、A2代入公式计算风压值W
  W=16×104EI÷[L3(A1+A2)]
    =16×104×21×106×2.9÷[1503(1037.6+597.5)]
    =1765(pa)
  (4)确定风压等级:
  1500Pa  二、气密性能设计
  未增塑聚氯乙烯塑料窗JG/T 140-2005、未增塑聚氯乙烯塑料门JG/T 180-2005中规定塑料门窗的气密性能要达到3级以上即:q1≤2.5m3/(m·h)
  提高门窗空气渗透性能的方法:
  1.选择规格合适、优质的密封材料。
  2.等强度设计,使门窗在使用过程中缝隙变化最小,保持密封可靠。
  3.合理设计窗型,窗型分格要少,开启扇的数量要少,减少缝隙长度。
  4.五金件的选择:合适规格、良好质量、多点锁闭。
  5.五金件的安装:提高<
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