國家政策正在積極推進(jìn)綠色生態(tài)建筑，強(qiáng)化并提高門窗產(chǎn)品的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并與國際標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證進(jìn)行接軌。斷橋鋁門窗（詞條“斷橋鋁門窗”由行業(yè)大百科提供）解決了原有普鋁門窗不隔熱（詞條“隔熱”由行業(yè)大百科提供）的問題，成為綠色生態(tài)建筑的必然之選。斷橋鋁門窗是由型材、玻璃、膠條、五金件、窗臺板及窗套等材料設(shè)計組合而成，斷橋鋁門窗并不是材料的簡單組合，它通過結(jié)構(gòu)安全性、可靠性的整體設(shè)計優(yōu)化以及不同材料的選擇來實現(xiàn)，其設(shè)計、組裝和安裝方式靈活多變，并直接影響到門窗的各項性能指標(biāo)以及安全性、可靠性。
1. 設(shè)計、組裝
門窗設(shè)計的目的是提高門窗的性能質(zhì)量，門窗規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)是門窗設(shè)計的主要依據(jù)。門窗的各種性能不是單獨存在的，它們之間或多或少存在著相互促進(jìn)或制約的關(guān)系，所以我們很難把性能分開來設(shè)計我們的門窗。門窗抗風(fēng)壓性能、氣密性能、水密性能之間聯(lián)系非常密切。 GB/T7106-2008《建筑外門窗氣密水密抗風(fēng)壓性能檢測及分級方法》中規(guī)定的抗風(fēng)壓性能、水密性能、氣密性能均為可開啟部分在正常關(guān)閉狀態(tài)時的性能，但抗風(fēng)壓性能、水密性能是在風(fēng)雨同時作用下的抵抗能力，在設(shè)計中也要把這種動態(tài)的變化考慮在內(nèi)。正在報批的最新標(biāo)準(zhǔn)GB7106《建筑外窗抗風(fēng)壓性能分級及檢測方法》中調(diào)整了檢測裝置，修改了檢測順序和檢測方法，取消了氣密、水密和抗風(fēng)壓性能的分級，但需要滿足工程設(shè)計要求等等。鋁合金門窗組裝要按照相關(guān)技術(shù)要求和規(guī)范，也取決于加工設(shè)備質(zhì)量和人員操作能力，需要控制實際操作來把控門窗質(zhì)量。
1.1、 抗風(fēng)壓性能
成熟的門窗產(chǎn)品需要對構(gòu)件做相應(yīng)的強(qiáng)度和撓度的計算，對產(chǎn)品的抗風(fēng)壓性能有初步的判斷，最終還需要做相關(guān)檢測來對產(chǎn)品定級。
門窗抗風(fēng)壓性能設(shè)計需要把玻璃面板和型材部分分別計算，當(dāng)玻璃不滿足強(qiáng)度或撓度要求時，可以增加玻璃厚度、調(diào)整玻璃板塊尺寸，也可以用強(qiáng)度更好的鋼化或半鋼化玻璃來代替普通玻璃。型材強(qiáng)度跟鋁型材合金牌號有關(guān)，鋁合金牌號不同強(qiáng)度也不同。當(dāng)型材強(qiáng)度不滿足要求時，可以增加型材壁厚、做加強(qiáng)中梃、增加型材寬度等(如圖1)。
圖1
五金系統(tǒng)是將窗框與窗扇緊密連接的部件，五金系統(tǒng)的穩(wěn)定性很大程度上決定了門窗系統(tǒng)的優(yōu)劣。五金的強(qiáng)度、設(shè)計和安裝精度（詞條“精度”由行業(yè)大百科提供）、鎖點數(shù)量都影響著門窗的抗風(fēng)壓性能：強(qiáng)度好的五金能夠提高合頁的最大承重能力，滿足更大重量窗扇的設(shè)計要求;設(shè)計和安裝精度高的五金能夠保證框扇的合理配合，防止風(fēng)壓下產(chǎn)生變形;鎖點的增加相當(dāng)于在型材的受力結(jié)構(gòu)中增加了約束點，減小了型材的形變量，防止框扇搭接部位出現(xiàn)縫隙，提高抗風(fēng)壓性能的同時又提高整窗的水密性和氣密性。
增強(qiáng)邊框組角的拼接強(qiáng)度對于保證整窗完整性同樣重要，保證各個型材間有效連接。組角時通常采用角部注膠工藝，組角膠和導(dǎo)流板控制角部密封;角碼和組角鋼（詞條“角鋼”由行業(yè)大百科提供）片的形狀和尺寸設(shè)計控制著兩型材間接縫的縫隙和強(qiáng)度，防止變形量大時使拼接縫隙增大，提高門窗的氣密性和水密性(如圖2)。組角質(zhì)量也取決于組裝時的操作水平。
圖2
當(dāng)玻璃面板較大或較重時，必須考慮扣條的設(shè)計，圖3中閉腔結(jié)構(gòu)的扣條強(qiáng)度明顯要好于開敞結(jié)構(gòu)的扣條，防止玻璃受正風(fēng)壓時壓迫扣條產(chǎn)生較大變形、玻璃向室內(nèi)側(cè)產(chǎn)生較大位移，如果玻璃內(nèi)移與外側(cè)膠條產(chǎn)生縫隙時會影響門窗的水密性和氣密性。
圖3
1.2、 氣密性能
從1.1可以看出，提高門窗的抗風(fēng)壓性能大多有利于門窗的氣密性，五金、組角、扣條設(shè)計對氣密性的影響在1.1中已經(jīng)講解過，在此不再贅述。
門窗一般采用三道密封原理來保證氣密性，利用室內(nèi)外止口膠條與型材的壓合、中間等壓膠條與隔熱條的搭接形成三道密封(如圖4)。膠條的設(shè)計是縫隙形成的關(guān)鍵，對門窗氣密性至關(guān)重要，可以通過膠條厚度、開敞或閉腔結(jié)構(gòu)的選用、閉腔結(jié)構(gòu)中空腔的大小和數(shù)量來控制膠條的壓縮量(如圖5)，并且控制門窗扇的啟閉力大小。膠條安裝過程中角部連接應(yīng)是連續(xù)的，并考慮伸縮問題，防止熱脹冷縮時發(fā)生不完整連接。較厚膠條折彎困難時，使用L型膠條連接件連接。兩個不同形狀的膠條在角部連接時，可以設(shè)計插接件，并且在組裝膠條時應(yīng)預(yù)留收縮變形量。密封膠的質(zhì)量、打膠深度和寬度、打膠飽滿度也是縫隙形成的因素，同樣影響著門窗的氣密性。
圖4
圖5
1.3、 水密性能
水滲漏的幾種方式：1.縫隙滲漏;2.水的毛細(xì)張力;3. 水蒸汽對流;4.水蒸汽擴(kuò)散。門窗的氣密性跟水密性息息相關(guān)，漏氣的地方通常也會漏水,所以提高氣密性的措施可以也提高水密性。但是門窗不能只做防水，也要做相應(yīng)的排水（詞條“排水”由行業(yè)大百科提供）措施，防止防水措施失效后雨水進(jìn)入到窗框內(nèi)部。排水措施：采用等壓平衡原理，解決水與氣的分離。我們需要在型材設(shè)計時設(shè)計排水孔和氣壓平衡孔，如圖6所示。當(dāng)玻璃外側(cè)膠條失效后，水進(jìn)入到玻璃與型材之間的空腔1內(nèi)，在型材上開排水孔可以使進(jìn)入空腔1內(nèi)的水順著排水路徑排到等壓腔2再排出到室外側(cè)。如果氣壓平衡孔處裝了外側(cè)止口膠條并且處于壓緊狀態(tài)時，那么等壓腔2相對于室外側(cè)環(huán)境可能形成負(fù)壓，則等壓腔2中水不能排出到室外。外側(cè)止口膠條可以提高氣密性并防止灰塵進(jìn)入，但要控制好壓縮量，或者將框扇組合處上部橫向外側(cè)止口膠條切掉兩段，同樣可以形成等壓腔。
圖6
排水孔的位置及數(shù)量需要嚴(yán)格控制，排水孔不宜開的過高，平開窗開啟扇位置必須設(shè)兩個(扇寬小于400mm銑一個)排水孔，底部窗框和中橫框，距角部100mm，框?qū)捫∮?500mm開設(shè)2孔，1500~1800mm開設(shè)3孔， 1800mm以上開設(shè)4孔。單框?qū)挾刃∮?00mm中間銑一個孔。
1.4、 空氣聲隔聲性能
根據(jù)聲波在建筑物和建筑構(gòu)件中的傳遞方式可分為空氣聲傳聲和固體傳聲，相應(yīng)的隔聲就分為空氣聲隔聲和撞擊聲隔聲。空氣聲隔聲是利用墻體、門窗或其他屏障來隔離噪聲在空氣中的傳播，而撞擊聲隔聲是利用彈性阻尼材料進(jìn)行減低或隔離由撞擊或振動而產(chǎn)生的噪音在結(jié)構(gòu)中的傳播。作為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)使用的門窗幕墻及其玻璃來說，空氣聲隔聲是評價其隔聲性能的主要方面。
科學(xué)的門窗隔聲性能設(shè)計應(yīng)首先對室內(nèi)外的噪聲進(jìn)行頻譜檢測，確定主要噪聲源的頻譜特性，再調(diào)整門結(jié)構(gòu)和配置，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)固有的自由彎曲波的頻率不與臨界頻率一致，避免出現(xiàn)吻合谷效應(yīng)，以滿足在整個頻譜范圍內(nèi)都有較好的隔聲性能。在長久的設(shè)計與檢測經(jīng)驗中，已經(jīng)積累了很多可以利用的經(jīng)驗來進(jìn)行門窗的隔聲性能設(shè)計。
在對門窗進(jìn)行隔聲設(shè)計時，玻璃作為占據(jù)70%甚至更大面積的部分應(yīng)首先被考慮。中空玻璃和夾膠玻璃都有優(yōu)異的隔聲性能，夾膠玻璃中夾膠膜的柔性減震作用使之隔聲性能好于中空玻璃，但由于中空玻璃保溫（詞條“保溫”由行業(yè)大百科提供）性能更好，可以做成鍍膜玻璃，防結(jié)露性能更好，所以在門窗設(shè)計中被更多青睞。中空玻璃由兩到或兩片以上玻璃板壓合而成，中空層具有彈簧作用，但小的中空層使得兩玻璃間的空氣層呈現(xiàn)較強(qiáng)的“剛性”，沒有起到空氣彈簧作用，喪失了一般雙層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。同時，由于雙層結(jié)構(gòu)存在共振，小的中空距離使共振現(xiàn)象產(chǎn)生在中、低頻，致使隔聲量有所下降。中空層如果太大，在特定周期數(shù)范圍內(nèi)有可能引發(fā)共振等現(xiàn)象，反而不利于隔聲，所以中空玻璃中空層厚度最好控制在9mm-12mm之間，并可在中空層填充傳聲能力弱的惰性氣體。如果內(nèi)外片玻璃厚度不同，可以有效減弱共振現(xiàn)象，所以在玻璃選擇上，不論中空還是夾膠玻璃，都應(yīng)該選擇不同厚度的單玻來組合使用。當(dāng)然也可以選擇效果更好的真空玻璃，但需要綜合考慮價格、視覺效果等問題。
其他有效措施有：選擇合適的窗墻比（詞條“窗墻比”由行業(yè)大百科提供），通常墻的隔聲性能要好于窗;減少聲橋設(shè)計，比如增加框的腔體（詞條“腔體”由行業(yè)大百科提供）數(shù)量;采用三道甚至多道密封、適當(dāng)提高密封膠條壓縮量、增加鎖點來提高框扇間的密封性;填充高阻流的隔聲材料，提高窗墻間縫隙隔聲性能。
建筑門窗的隔聲性能不只跟設(shè)計本身有關(guān)，現(xiàn)有建筑施工條件下，窗與墻體之間縫隙過大，是聲音傳播到室內(nèi)的有利通道，可以利用附框設(shè)計來精確控制門窗與墻體之間的縫隙，減少聲波的傳透量。
現(xiàn)階段門窗設(shè)計并沒有把撞擊聲隔聲考慮在內(nèi)，但在我們生活中，風(fēng)雨天雨水撞擊門窗形成的噪音同樣影響我們的正常作息。玻璃受本身性能的影響，并不能實現(xiàn)彈性阻尼材料的功能。希望隨著科技的發(fā)展可以從門窗材料上或者智能化上來實現(xiàn)撞擊聲隔聲的性能
1.5、 保溫性能
門窗的結(jié)露問題與保溫性能以往是兩個獨立的測試判定體系，但其兩者之間存在因果聯(lián)系，所以在GB/T 8484-2008《建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法》中增加了抗結(jié)露因子的定義，并對外門窗的傳熱系數(shù)U值和抗結(jié)露因子CRF做了分級，定義了其檢測方法。隨著國家節(jié)能要求的提高，U值要求越來越低，新的GB8484在2018年11月份已順利通過審查，新的標(biāo)準(zhǔn)中對外門窗保溫性能分級指標(biāo)值進(jìn)行了調(diào)整、合并，并完善了檢測裝置。
熱量傳遞的方式有三種：傳導(dǎo)、對流和輻射，所有提高保溫性能的措施都是圍繞怎樣客服這三種熱傳遞方式。
圖7
圖8
圖9
1.6、 其他性能
關(guān)于門窗耐候性（詞條“耐候性”由行業(yè)大百科提供）能，歐美國家自上世紀(jì)80年代已經(jīng)開展相關(guān)研究，形成了多項標(biāo)準(zhǔn)，部分標(biāo)準(zhǔn)上升為國際標(biāo)準(zhǔn)。我國起步相對較晚，我國對該性能檢測的研究起自“十一五”國家科技支撐計劃重點課題——“典型地區(qū)用建筑外窗系統(tǒng)研究開發(fā)”。國家標(biāo)準(zhǔn)《門窗耐候試驗方法》編制工作已啟動，標(biāo)準(zhǔn)中將規(guī)定我國典型氣候地區(qū)門窗耐候性試驗的氣象參數(shù)條件、多氣候因素加載方法以及試驗前后性能評價方法等內(nèi)容，該標(biāo)準(zhǔn)的制訂對進(jìn)一步完善我國建筑門窗物理性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)體系、提升我國建筑門窗的產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。
針對門窗耐火性能問題，行業(yè)內(nèi)一直缺少規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，歸口管理模糊不清，經(jīng)常與防火門窗性能要求混為一談，給相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)、質(zhì)量檢測帶來了阻礙，一定程度上影響了門窗行業(yè)的發(fā)展速度。國標(biāo)《建筑門窗耐火完整性試驗方法及判定要求》標(biāo)準(zhǔn)編制工作已經(jīng)完成了試驗驗證，編制了標(biāo)準(zhǔn)討論稿。
針對其他性能方面的設(shè)計，比如抗震設(shè)計、防側(cè)雷擊設(shè)計、防盜設(shè)計等，目前我國并沒有對應(yīng)的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著門窗行業(yè)的發(fā)展、功能的完善、定制門窗的差異化要求，相信對于門窗其他功能性設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)文件會有所豐富。
2. 安裝
2.1、 五金與玻璃安裝
五金件安裝是控制框扇配合的關(guān)鍵，使用五金件將扇框安裝在外框上，通過調(diào)整合頁或滑撐來定位，對于平開窗來說五金件安裝是控制窗扇“掉角”的關(guān)鍵。
玻璃安裝是通過調(diào)整承重墊塊和定位墊塊的數(shù)量和位置來實現(xiàn)的(如圖10)，承重墊塊承擔(dān)玻璃重量，定位墊塊定位玻璃，確保玻璃四周縫隙均勻。扇框安裝后安裝玻璃，通過玻璃墊塊來調(diào)整玻璃的位置。墊塊厚度至少為5mm，寬度應(yīng)比玻璃厚度大2mm，墊塊的長度一般在100mm左右，墊塊位置不應(yīng)影響排水孔的正常排水。墊塊的數(shù)量是由玻璃寬度決定的，如果玻璃寬度超過1m，至少有兩個超過100mm的玻璃墊塊放在支點上。對于平開窗來說墊塊的位置決定了玻璃的偏心壓力的位置，墊塊也是控制平開窗窗扇“掉角”的關(guān)鍵。
圖10
2.2、 門窗安裝分類
外門窗應(yīng)與建筑主結(jié)構(gòu)可靠連接，門窗洞口與外門窗框接縫處的氣密性能、水密性能和保溫性能不應(yīng)低于外門窗的有關(guān)性能。門窗固定（詞條“固定”由行業(yè)大百科提供）方法直接關(guān)系到門窗的安全性和可靠性，以及與建筑主體結(jié)構(gòu)間的位移伸縮等，因此保證窗戶的固定安全是非常重要的。門窗的固定方式可分為濕法安裝和干法安裝。
典型濕法安裝的主要步驟(如圖11)：
a、在毛坯洞口套入窗框，窗框套入洞口的前后均不能把門窗上的保護(hù)膜撕掉，這樣可避免后期施工對門窗造成損害;利用木墊塊調(diào)整好窗與墻體間的間隙，打好水平后固定窗框;
b、固定好窗框后，需作防水處理：在窗框與墻體間填充防水砂漿，填充滿砂漿讓窗框穩(wěn)定后，把木墊塊卸出。然后在外墻窗框與墻體間涂上防水涂料;
c、做好防水處理后，就可以做室內(nèi)外裝修，在做室內(nèi)外裝修前要對門窗做好保護(hù)，防止污染、刮傷。在濕法安裝過程中，這一步尤其重要。
圖11
典型干法安裝(鋼副框安裝)的主要步驟(如圖12)：
a、在毛坯洞口預(yù)埋鋼副框，鋼副框上墻調(diào)好水平后，副框與洞口間的縫隙填充防水砂漿，副框與洞口間的縫隙要預(yù)留10mm以上，固定好副框后，在室外側(cè)副框與洞口間涂刷防水涂料;
b、鋼副框上墻后，就可以進(jìn)行室內(nèi)外裝修，裝修完成面以鋼副框表面為準(zhǔn);
c、室內(nèi)外裝修完成后，門窗框架上墻，窗框上墻前必須做好防護(hù)處理，防止門窗被污染或者刮花，門窗框架與鋼副框的間隙要5mm以上。門窗框架與鋼副框固定連接前，必須用水平儀打好水平，窗框的水平可以通過邊框調(diào)整件進(jìn)行調(diào)整，打好水平后就可以直接跟鋼副框連接固定;
d、門窗框架固定后，窗框與鋼副框縫隙間需填縫（詞條“填縫”由行業(yè)大百科提供）處理，通常采用聚氨酯發(fā)泡劑填縫，然后在窗框室內(nèi)室外側(cè)都打上耐候密封膠，做好密封處理，這樣門窗的上墻安裝操作基本完成。
圖12
濕法安裝跟干法安裝的最大區(qū)別：濕法安裝窗框必須在墻體濕作業(yè)前上墻，而干法安裝可以在室內(nèi)外裝修完成后再上墻。濕法安裝存在著土建在施工過程對門窗的污損，對成品保護(hù)及為不利的弱點。干法安裝是門窗標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的基礎(chǔ)，解決安裝過程中的精度問題、拆卸困難的問題。干法安裝需要增加鋼附框，附框?qū)﹂T窗起到一個定尺、定位的作用，是節(jié)約工期的關(guān)鍵。增加鋼附框時，一定要處理好節(jié)點的防水、熱橋、鋼附框的耐腐蝕性等問題。系統(tǒng)門窗及裝配式建筑中都推薦使用干法安裝，為了滿足門窗行業(yè)發(fā)展需求，國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑門窗附框技術(shù)要求》編制工作已經(jīng)啟動。
2.3、 門窗安裝位置
以往門窗的好壞和安裝位置的正確與否常常被忽視，目前絕大部分門窗采用傳統(tǒng)的安裝方式，門窗安裝在什么位置才最能發(fā)揮出門窗的保溫節(jié)能作用?
圖13所示為窗的不同安裝位置示意圖，圖14為其所對應(yīng)的等溫流圖，反映了門窗安裝位置與建筑外保溫的配合關(guān)系。a：窗安裝在結(jié)構(gòu)洞口的居中位置，保溫沒有對窗框體進(jìn)行覆蓋;b：窗安裝在結(jié)構(gòu)洞口居中位置，保溫對窗框體進(jìn)行覆蓋;c：窗安裝在結(jié)構(gòu)洞口內(nèi)靠外側(cè)，保溫對窗框體進(jìn)行覆蓋;d：窗安裝在結(jié)構(gòu)洞口外側(cè)，保溫材料對其進(jìn)行覆蓋。通過對圖14中等溫流圖的分析可以看出，窗的安裝位置靠近結(jié)構(gòu)洞口外側(cè)、對室外側(cè)窗框進(jìn)行保溫覆蓋，才更能發(fā)揮出門窗的保溫節(jié)能作用，并有效防止主體結(jié)構(gòu)的結(jié)露和霉菌的產(chǎn)生。d方案洞口外側(cè)安裝形式目前國內(nèi)只局限于超低能耗建筑的外窗安裝，并沒有全面推廣應(yīng)用，窗框與結(jié)構(gòu)通過專用鋼質(zhì)角碼和墻體外掛式連接固定，類似幕墻的連接方式，但是與幕墻彎曲不同，使窗戶與墻體成為一體化模塊設(shè)計結(jié)構(gòu)，這樣的窗戶結(jié)構(gòu)屬于模塊化設(shè)計，是當(dāng)今最先進(jìn)的設(shè)計和施工方法，并能解決建筑的滲漏問題。
圖13
圖14
在歐洲，外窗與墻體的連接有防水透氣膜(室外)、防水隔氣膜(室內(nèi))和密封膠組成的完整密封連接系統(tǒng)，防止室內(nèi)外的水進(jìn)入門窗與結(jié)構(gòu)的縫隙，使結(jié)構(gòu)內(nèi)的水汽可以自由的蒸發(fā)到室外側(cè)，從而避免墻體發(fā)霉。由于工藝和技術(shù)原因，防水透氣膜和防水隔氣膜在國內(nèi)應(yīng)用很少，隨著門窗行業(yè)的發(fā)展，相信防水透氣膜和防水隔氣膜的應(yīng)用會得到普及。
3. 結(jié)束語
我國門窗行業(yè)雖然還存在質(zhì)量參差不齊、標(biāo)準(zhǔn)體系不完善、缺乏第三方認(rèn)證等問題，但很多門窗企業(yè)都著力于提高門窗的性能質(zhì)量，多項性能檢測、試驗標(biāo)準(zhǔn)都在編制或修訂，國家標(biāo)準(zhǔn)《系統(tǒng)門窗通用技術(shù)要求》、《裝配式建筑用門窗技術(shù)規(guī)程》的編制工作也都啟動，GB/T8478《鋁合金門窗》修訂標(biāo)準(zhǔn)也已通過審查，門窗行業(yè)正在逐步走向系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和信息化。
參考文獻(xiàn)
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