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浅析建筑外门窗的使用功能与质量控制

放大字体??缩小字体 发布日期:2017-06-07??来源:中国木门网??作者:[db:作者]??浏览次数:1787
核心提示:  1采光性能采光是门窗的基本功能,是外窗在漫射光照射下透过光的能力,采用透光折减系数作为分级指标。改善采光性能就必须尽可能地使漫射光透过玻璃。在安全节能前提下减小外窗窗框与整窗面积之比、选择可见光透

  1采光性能采光是门窗的基本功能,是外窗在漫射光照射下透过光的能力,采用透光折减系数作为分级指标。改善采光性能就必须尽可能地使漫射光透过玻璃。在安全节能前提下减小外窗窗框与整窗面积之比、选择可见光透射比较大的玻璃等,均可有效提高采光性。另外玻璃的安装污染、中空玻璃的密封性等也影响外窗的采光性能。

  2安全性能安全性是建筑门窗最重要的功能。主要涉及到以下几方面的内容。

  2.1窗型结构设计a)建筑外窗的结构设计应按照GB 500092009建筑结构荷载规范进行。规范考虑垂直建筑物的风荷载,因此门窗的结构设计要满足抗风压性能设计。同样风荷载值因窗型、开启方式不同,受力杆件间相互作用不同,外窗所受荷载变形也不同。如平开与推拉不同,有中梃和无中梃不同;同样的设计因所处地理气候特征、地形环境系数、建筑体形系数、使用的楼层朝向、承受正压负压等因素不同,实际效果也不同;非风荷载的情况比较复杂。2008年四川大地震后,国家建科院对震后灾区的受损建筑外窗进行统计,结合1976年唐山、1999年合湾集集等震后建筑物报告得出:推拉窗损坏小于平开窗,平开窗开启扇打开破损率较关闭状况下低,外窗抗震能力低于玻璃幕墙。作为建筑附属物,主体结构的抗震能力决定了门窗的存亡。但设计合理的窗型,安装时预留一定的缓冲缝隙吸收变形量,对减少震害、降低破损玻璃对人员造成的二次伤害有定作用。

  主型材按照设计参数选择型材,可以基本保证结构安全,但并非满足设计的型材都能制作出合格的外窗。如:选用内平开型材加工外平开窗,会导致玻璃压条朝向户外,门窗玻璃可以轻易从户外取下,他人可以方便进入户内,增加被盗可能性,降低了安全性。这种情况近年时有发生;我国现广泛使用的推拉型材基本是欧型材,框扇之间间隙大,仅靠搭接量和封盖防止“脱轨”,近年虽加装防盗块,但窗扇还是易被取下,防盗安全性能令人担忧。

  相比之下,美式框包扇型材安全性能高得多,同时抗风压、气密、保温性能也较理想;选铝材时应考虑抗疲劳指标及五金件的配套,塑料型材应验证耐候性能。我国幅原辽阔地理气候迥异,长期暴露在室外环境下的外窗使用差别很大。型材出厂参数指标都在设计范围之内,经过一段时间使用,有的材料疲劳、老化,带来安全隐患。选材还应考虑消防安全,如耐火、阻燃、燃烧后不应有有毒气体等。

  2.3五金件五金件是门窗开启的关键,也是最易磨损、受力最集中的部位。五金件直接涉及到建筑门窗的安全、防盗能力。

  a)五金件材料易疲劳、易磨损变形、防腐性差、寿命短,如冲压执手、半圆锁等五金件易生锈、老化、断折,致使无法锁闭,带来安全隐患;材质配方热处理不过关、机械加工精度低,致使门窗启闭失灵、不到位甚至丧失使用功能;五金零件不配套,导致锁闭困难或无法锁闭。如半圆锁,旋转半径为r.,锁钩距离半圆锁中心为n,当r>n时,旋入半圆锁就会将窗扇顶出r-ri的间隙;当r<>

  2.4制作安装门窗的框扇是在工厂内成型的,而装配玻璃、五金、扣条等则主要在现场进行,产生的质量问题原因也各不相同。由于制作误差可能带来现场无法修补的缺陷,如铝合金窗的组角强度、塑料窗的焊接强度、框扇下料的尺寸误差等。门窗安装问题属于现场管理,应严格按G10328塑料门窗安装验收规程执行,如控制五金件位置度、附框安装膨胀螺栓长度、固定螺栓数量等。否则将给用户带来气、水、保温、隔声性能下降的隐患甚至严重的安全问题。

  2.5安全设施配套门窗应考虑配套使用安全设施,如安全玻璃、防护栏等,见建筑安全玻璃管理规定。钢化玻璃强度是普通浮法玻璃的4倍~5倍,表面压应力>70N/mm2,我国规定>90N/mm2,但过大的压应力导致玻璃内部张力加大,提高了钢化玻璃自爆率(认可1%~3%),这又带来新的安全问题。半钢化玻璃也具备热增强特性,压应力<70N/mm2,强度是普通浮法玻璃2倍以上且不会出现自爆现象,有较高的耐温变性、抗冲击性、表面平整等特点。高层外翻窗、落地窗、较大采光顶、幕墙窗等建议使用半钢化或半钢化夹胶玻璃,安全性能会更高。

  3抗风压、气密、水密性能抗风压、气密性、水密性、保温性为建筑外窗关键性能。

  其中风、气、水三性能均与建筑物承受的风荷载有关,故称之为动风压性能。这三性与风压有因果影响,片面地解决单功能问题是不科学的。影响风、气、水三性能的因素很多,最关键的还是荷载计算。荷载分布与结构计算见G/T 1402005未增塑聚氯乙烯(OVC-U)塑料窗附录D.门窗受到风压作用后,会产生功能改变或损坏。

  变形引起的气密、水密、保温、隔声性能改变,影响正常使用;配件、附件损坏,正常使用功能改变。

  门窗专栏变形引起的气密、水密、保温、隔声性能低于规定等级;构件镶嵌材料等变形导致主要材料发生破坏,使窗失去正常使用功能,甚至危及人身安全;窗配件、附件损坏,使窗失去正常使用功能;产生过大的残余变形,影响正常使用。

  抗风压、气密性能虽然是关键指标,但只要针对该建筑物进行荷载结构设计,按照设计的要求选择窗型、材料,制作、安装不出现人为的重大纰漏就不会出现问题。相关质量问题解决也不难,如控制窗扇制作尺寸(框扇搭接量)、调整五金间隙、使用优质胶条、加长硅化毛条等。这也是单纯针对风、气质量投诉较少的原因。

  三性中占投诉比例最高的是水密性。水密性质量问题主要集中在设计、安装与制作。①设计。水密性能和抗风压密不可分。高等级水密性如5级窗,实验受风仅500Pa~700Pa,只是抗风压等级1级的1/2左右,多数情况下窗此时发生变形不大,如果狂风大雨作用到窗上,渗漏可想而知。设计直接针对水密性的内容主要是排水孔槽的尺寸、位置设计等。但是窗型的选取、型材的选择、配套胶条选用等也直接影响到门窗的水密性能。一般水密性优劣的顺序从开启方式讲依次为:固定窗、上悬(外翻)窗、外平开窗、内平开窗、推拉窗;从窗外形来讲高宽比越大渗漏的可能性越大,飘窗渗漏比普通窗可能性大;从安装位置来讲,窗与外墙立面间距越大渗漏的可能性就越小,风大雨猛时高层窗因受风压作用变形而出现渗漏情况较多、雨大风不大时因重力水幕作用底层窗受水量大于高层窗,在同样排水条件下易产生溢漏、东南向窗比西北窗易渗漏。②安装造成的雨水渗漏占渗漏投诉比例较大,但通过严格控制现场管理应该可以避免其中绝大多数。

  如:窗框与洞口连接处理不当,防水砂浆界面被破坏,发泡充填出现空洞,发泡剂吸水率过高,各处密封胶使用不到位,异物堵塞排水孔槽,漏装少装胶条、五金件安装不到位锁紧力不够等。值得注意的是如今外墙保温在窗洞口处理上与门窗安装容易发生施工冲突,此处成为雨水渗漏的一个多发区,并且容易造成渗漏责任纠纷,个别工程甚至变更设计将窗界面外移,减少施工难度却加大了渗漏可能性。③门窗制作导致渗漏的问题近年来逐步减少,这与门窗企业制作能力及工艺设备水平整体提高有一定关系。塑料窗冬季制作易出现施工焊角开裂的问题,雨水进入型材内腔,沿膨胀螺栓孔渗入墙体或室内;塑料推拉窗排水孔尺寸及布局未按设计制作或未设置气压平衡孔,大水量急水流引起型材腔道负压,排水不畅;铝、塑平开窗五金安装位置不到位、框扇搭接量偏小等引起窗自身密封不利。门窗渗漏(气、水)是综合作用的结果,由于各厂家型材设计结构不同,使用五金、附件质量不同、安表1各材料的导热系数导热系数A门窗专栏装制作水准不,导致的结果自然不同,所以上述渗漏情况不能一概而论。

  4保温节能2007年建筑节能工程质量验收规范已将节能列为建筑验收强制规范。窗是建筑热交换、传导最活跃最敏感部位,是围护结构保温的薄弱环节,是墙体热损失的5倍~6倍,占建筑总能耗25%以上。门窗通过传导、对流、辐射损失能量,降低传热系数、减少空气渗透量、采取遮阳措施就成为门窗节能的关键。传导:热量通过门窗型材、玻璃散失,控制指标为传热系数K,见GB/T84842008建筑外门窗保温性能分级及检测方法,DB 14-0362006山东省公共建筑节能设计标准规定,根据建筑体形系数和朝向窗墙比不同控制K值在1.8W/(m2K)~3.5W/(m2K)之间;对流:热量通过窗缝隙间冷热气体流动热量交换,控制指标为气密性能单位缝长qi和面积渗漏量q2,见GB/T 71062008建筑外窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法。山东省规定外窗气密性能四级以上;辐射:通过玻璃进入建筑的太阳辐射红外线传递热量、通过玻璃的传热损失、通过窗格与窗框的热损失、窗洞口热桥造成的热损失。

  4.1控制门窗的热传导主要解决型材和玻璃的传热由表1可知,铝合金门窗出现冷桥是必然的,现流行的断桥铝型材通过在两片铝材间加入塑料材质的隔热条,可以成功阻断热桥提高材料热阻。实验数据表明改变断桥铝型材厚度、型材型腔空气隔层厚度对热阻的改变只有2%c~3%c,而加宽加厚隔热条对热阻的改变>97%,因此增加塑料型材壁厚、腔体数量可显着提高其热阻。

  4.2门窗保温取重要的因素是玻璃各类中空玻璃K值比较(普通玻璃一栏未考虑辐射等因素-中北大学应用力学研究所,仅作比较使用;其余参数选自山东省DB表2传热系数空气①空气②空气③空气④空气⑤氩气⑥氩气⑦普通玻璃(在线)(离线)实验数据表明,中空玻璃空气层厚度不变(①-③),介质为空气,改变玻璃厚度K值变化率1%左右;玻璃厚度不变,介质为空气,改变空气层厚度(③-⑤)K值变化率24%左右;玻璃厚度、空气层厚度不变,改变介质,空气与氩气(③、⑦)传热系数K变化率在32%左右。

  门窗节能是广义的,不仅要有保温隔热性能,还要保证室内热环境能自然对流减少人工降温能耗、保证室内采光减少人工照明能耗,保证冬季采光面积利用太阳能得热减少人工供热能耗。山东省规定外窗可开启面积不宜小于房间面积501892005公共建筑节能设计标准规定窗可开启部分面积不小于窗的30%.保温不完全等同于节能。门窗保温只是阻止门窗的热能流失,是被动的节能,合理地设计窗的通风、采光、遮阳及有效的太阳能利用才是真正的节能,实验室检验的传热系数低的窗未必就节能。GB/T 84842005规定试验是在静态时充分密封窗的开启缝隙下进行,和开启方式无关(即推拉、平开均被视作无开启固定窗),与真实使用状态有较大差距。因此应重视窗的气密性,减少关闭状态下的空气对流导致的热损失。

  要想设计出真正节能的窗,应根据建筑所在气候地理特征设计窗墙比及窗的遮阳系数(见山东省DB14-0362006附表E.0.1)、减少飘窗的使用、设计使用遮阳设施或选用自带遮阳的玻璃、选用多腔道PVC型材或隔热断桥铝型材、使用双玻或三玻中空玻璃、选择红外线低辐射镀膜、Low-E镀膜玻璃等。

  5结束语无论门窗的功能多么丰富,也总是离不开质量因素,没有质量功能也就无处谈起,同时质量是建立在满足功能需求的基础上,没有功能需求就不会有质量标准。高质量、多功能、舒适环保节能的门窗是居住者才是现代建筑的需要。

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