(1) 一些标准动辄将门窗抗风压性能定为9级，这种做法真的合理吗，抗风压9级又意味着什么？
(2) 一些门窗企业标榜产品可抗10级风、12级风等，认为比标准中门窗抗风压9级要好，那么10级风、12级风真的比抗风压性能9级高吗？
笔者从风力等级、抗风压性能等级、风速和风压换算、风力等级和抗风压性能对应关系等进行了解读。文章总体没有大问题，但是在风速和抗风压性能等级对应上略显草率，有读者也多次提醒；借着近期的台风，我把这个问题再次梳理，供大家参考。
GB/T 28591-2012《风力等级》中将风力分为0到17级共18个等级，见下表。![]()
可以看出，风力等级以风速区分，不同风速对应不同风力等级，如9级风对应风速为20.8~24.4 m/s。GB/T 19021-2006《热带气旋等级》界定了台风、强台风和超强台风，见下表。![]()
可以看出，台风、强台风和超强台风的风力等级为12级以上，风速大于32.7 m/s。GB/T 31433-2015《建筑幕墙、门窗通用技术条件》中给出了门窗抗风压性能等级，见下表。![]()
可见，门窗抗风压性能以压力P3来表征，在抗风压性能9级时风压大于等于5.0 kPa。
风力等级以风速来划分，抗风压性能以风压来界定，二者实际上就是风速和风压的关系。那么，风速和风压该如何换算呢？风压是风力作用下垂直于风向平面上所受的压强，单位是Pa，即N/㎡。低速流动空气可作为不可压缩流体看待，此时风压和风速关系可由伯努利方程得到：g——重力加速度，m/s2。其中，重力加速度g和空气容重r因地理位置而变化，在标准大气压101.325 kPa，常温15℃时干空气容重为0.012018 kN/m3，纬度45°处海平面上重力加速度为9.8 m/s2，可得公式：GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》也对风压计算公式进行了解释：20世纪60年代前，国内的风速记录大多数根据风压板的观测结果，刻度所反映的风速，实际上是统一根据标准的空气密度ρ = 1.25 kg/m3按上述公式反算而得，因此在按该风速确定风压时，可统一按公式w0 = v02/ 1600计算。
根据风压-风速换算关系，可得风力等级对应风压，见下表。此时，我们得到的应该是“基本风压”，而抗风压性能对应的是“风荷载标准值”，基本风压需乘以风压高度变化系数、阵风系数和局部体型系数等，详见文章：也就是说，不能简单地将风速、风压和抗风压性能简单对应，基本风速对应仅仅是基本风压，只有在其他几个系数乘积接近1时，得到的风压才是抗风压性能。
以上聊了风速和风压的简单转换，实际工程中用到的风速、风压概念比较复杂，风速要考虑不同观测高度、时距等，风压包括基本风压、风荷载标准值、风荷载设计值等，并非简单的对应关系，需要具体情况具体分析。那么，我们所说的“17级台风”对应门窗抗风压几级呢？要说清楚这个问题，需要了解“基本风速”和“台风登陆时的最大风速”。GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》中“基本风速”定义为“按当地空旷平坦地面上10m高度处10min平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇最大值确定的风速。”，我们的“基本风压”是基于这个“基本风速”来测算得到的。GB/T 19201-2006《热带气旋等级》中，热带气旋平均风速以风速时距为2min为观测条件，且台风登陆时海面附近相当于荷载规范中的A类地貌，所以“台风登陆时的最大风速”，其实指的是A类地貌条件下2min中平均最大风速。第一步，需要将2min平均最大风速换算为10min平均最大风速，大致可按下式换算：![]()
第二步，需要将A类地貌下10m高风速转换为建筑物相应地貌下10m高处风速，以B类地貌为例，A类地貌下10m高处风压高度变化系数为1.28，对应风速换算系数为1.280.5=1.13，因此有：![]()
这样，我们就可以将“台风登陆时的最大风速”转换为B类地貌下10m高处的10min平均风速，也就是“基本风速”，再根据转换关系，可得到基本风压。![]()
可以看出，按这个方法换算得到的基本风压比直接使用“台风登陆时最大风速”测算结果要略小。17级台风登陆时最大风速为56.1 m/s，换算后基本风速为46.9 m/s，对应基本风压为1.37 kPa。
当然，我们知道，抗风压性能还要考虑其他系数，只有在其他系数乘积为1时，基本风压才等于门窗抗风压性能，17级台风才相当于抗风压1级，保守可取为2级。
其他情况下，17级台风对应抗风压性能，则需要根据对应基本风压和相应系数乘积得到，但正常情况下会远小于抗风压9级，5kPa；其他非台风地区和时段，门窗抗风压性能更无需动辄要求到9级，只需要按照荷载规范合理设计即可。
在台风中，除门窗因产品设计和安装不合理，在风压作用下发生破坏外，还有一个重要原因就是，台风携带碎物冲击导致的门窗破坏，可参考笔者另一篇文章：针对门窗抗风压性能过度设计、风力等级和抗风压性能使用不准确等问题，笔者从风力等级、抗风压性能、风速和风压换算、风力等级和抗风压性能对应关系等进行解读。GB/T 28591-2012《风力等级》中将风力分为0到17级共18个等级，GB/T 19021-2006《热带气旋等级》界定了台风、强台风和超强台风，GB/T 31433-2015《建筑幕墙、门窗通用技术条件》中给出了门窗抗风压性能等级。风压和风速关系可由伯努利方程换算得到，其中风压系数可取为1/1600。“台风登陆时的最大风速”，其实指的是A类地貌条件下2min中平均最大风速，与基本风压对应的“基本风速”不同，需要考虑风速时距和地貌特征来转换。17级台风登陆时最大风速为56.1m/s，换算后基本风速为46.9m/s，基本风压为1.37 kPa；在其他系数乘积接近1时，17级台风相当于抗风压1级，保守可取为2级。
其他非台风地区和时段，门窗抗风压性能更无需动辄要求到9级；在制订相关标准时，门窗抗风压性能等级应要求按照GB 50009《建筑结构荷载规范》计算确定即可，不应随意提高。
