超高層建筑應用塑料門窗五金配件技術(shù)要點分析

程先勝

隨著城市土地資源的稀缺、建筑業(yè)的飛速發(fā)展，越來越多的超高層建筑林立在繁華都市，成為城市發(fā)展速度的標志。作為大廈的眼睛－門窗也就越來越高、越來越亮了，特別是塑料門窗，以其超強的視覺沖擊性、優(yōu)良的使用性能、較高的性價比，令人們對她青睞有加，成為建筑門窗中的佼佼者。但仍有少部分人對塑料門窗能否應用于高層產(chǎn)生質(zhì)疑，為此我們做了詳細的調(diào)查研究，重點考察了塑料門窗在主要城市超高層建筑中的應用情況，諸多實地工程案例證明塑料門窗可以很好的應用在超高層建筑中。從各項技術(shù)、性能、工藝進行細致分析，通過理論與實踐的科學結(jié)合，已形成整套完備可靠的技術(shù)方案。

1 超高層建筑應用塑料門窗特點

1.1很高的抗風壓強度

強度指標是對塑料門窗的一個最主要的指標，超高層建筑應用的塑料門窗所具有的強度應滿足設計要求，主要從門窗自身強度和門窗與洞口連接強度兩方面保證。

1.2較強的視覺沖擊力

超高層建筑一般都是當?shù)氐牡貥诵越ㄖ瑧哂泻芎玫耐庥^效果，門窗是建筑物的眼睛，應做好畫龍點睛的作用。

1.3高標準的節(jié)能性能

超高層建筑由于高度原因，承受的風壓較大，空氣對流強度大，熱交換多，對外圍護結(jié)構(gòu)的保溫節(jié)能性能要求很高，塑料門窗應采用適當?shù)呐渲?，保證密封和保溫的性能指標，達到整體的節(jié)能要求。

1.4達標的防水性能

防水性是對超高層建筑物外窗的又一關(guān)鍵指標，塑料門窗應采用設計防水、結(jié)構(gòu)防水、工藝防水等措施，達到良好的防水性能。

1.5先進的新功能應用

超高層建筑的地標性決定了建筑本身具有較高的檔次，塑料門窗要用先進技術(shù)的新功能來符合高檔次的要求，如智能開啟、智能遮陽、智能通風、智能防盜等功能。

1.6抵御側(cè)擊雷能力

超高層建筑應用的塑料門窗應具有良好的抵御側(cè)擊雷能力，通過采取必要的設計、結(jié)構(gòu)及工藝措施，達到設計要求。

1.7整體配套的安裝施工工藝

高層建筑由于工作環(huán)境特殊，需要良好的整體配套安裝施工工藝，主要包括門窗安裝工藝與建筑總體施工，門窗安裝防護措施與建筑總體施工，門窗二次運輸與建筑總體物料運輸?shù)鹊钠ヅ鋮f(xié)調(diào)方面。

2 超高層建筑應用塑料門窗五金配件技術(shù)要點分析

2.1外觀方面

2.1.1 適應彩色化門窗的外觀需求

超高層應用的塑料門窗多以多彩門窗為主，應用的五金配件的外觀色彩應適應。

2.1.2 五金件外露部分應具有獨特美觀的造型

圖1 塑料門窗及五金件外觀效果示意圖

五金件外露部分包括執(zhí)手、合頁、操作柄、裝飾蓋、工藝孔蓋等，從外形結(jié)構(gòu)設計方面應具有獨特美觀的外形，如圖1中的執(zhí)手設計外觀美觀典雅。

2.2節(jié)能性能方面

2.2.1 門窗五金配件節(jié)能

門窗配套件本身的節(jié)能性對塑料門窗的整體節(jié)能性能有很大的影響，可采取以下措施：

措施1：門窗五金件在保證強度的前提下，盡量選用非金屬材料制作，選用工程塑料、尼龍等非金屬材質(zhì)。

措施2：在需要強度較大，必須選用金屬材料時，建議在金屬材料表面增加隔熱材料，減小其整體的傳熱系數(shù)，同時還可起到防腐的功效。

措施3：門窗五金配件外的其它門窗配件一般不需要太大的強度，應盡可能選用傳熱系數(shù)小的材料，如密封膠條、工藝連接塊等。

2.2.2 門窗五金配件安裝工藝

門窗五金配件在安裝工藝方面保證塑料門窗的節(jié)能性能主要有以下幾方面：

措施1：門窗配套件安裝螺釘應設計合理，螺釘是門窗配套件與型材的連接件，螺釘在設計中應既能保證一定的連接強度，又不能使連接處形成熱橋。

措施2：門窗配套件應盡量安裝在不影響塑料門窗自身隔熱系統(tǒng)的位置，門窗配套件應適應塑料門窗隔熱系統(tǒng)的需要，對其自身的外形、尺寸等進行科學合理的設計，盡量不影響塑料門窗的隔熱系統(tǒng)，滿足塑料門窗的節(jié)能要求。

2.2.3 提高氣密性，間接保證塑料門窗節(jié)能性能

門窗五金配件是影響氣密性的主要構(gòu)件之一，應采取有效措施，通過五金件來保證門窗氣密性能：

措施1： 選擇合適的密封膠條的材質(zhì)及型式。常用密封膠條的材質(zhì)主要有三元乙丙、硅橡膠等，一般密封膠條選用三元乙丙、硅橡膠材質(zhì)，有利于提高門窗的密封性能。

措施2：設計合理的壓緊力，考慮密封膠條和密封毛條在實際使用中的具體情況應設計合理的壓緊力。一般密封膠條壓緊后，壓緊力在60N～80N之間，密封毛條壓緊力在20N～40N之間比較合適。

措施3：設計適用的外形結(jié)構(gòu)。密封膠條、密封毛條的外形結(jié)構(gòu)對塑料門窗的密封效果影響很大，特別是密封膠條，應根據(jù)不同的使用位置、不同的材質(zhì)等設計適用的外形結(jié)構(gòu)。

措施4：增大密封寬度。試驗證明，增加密封寬度會有效提高門窗的密封性能，一般密封寬度應達到6mm以上（如圖2所示）。

措施5：增加密封層數(shù)量。國內(nèi)使用的塑料門窗一般為雙道密封，具有較好的密封效果。還可采用三道密封或四道密封設計提高成窗后的密封效果（如圖2所示）。

措施6：開啟扇鎖閉系統(tǒng)應具有良好的密封性能及耐久性，該系統(tǒng)主要是指保證門窗開啟扇在關(guān)閉狀態(tài)下具有良好氣密性能的五金系統(tǒng)，應根據(jù)開啟部位的尺寸、形狀、位置、使用情況等因素設計合理的系統(tǒng)。

圖2 塑料門窗密封結(jié)構(gòu)示意圖

2.3強度性能方面

2.3.1 門窗五金配件自身的強度

措施1：通過選擇合適的門窗五金配件材質(zhì)，更好地滿足設計要求。

門窗配套件的材質(zhì)是影響門窗配套件自身強度的基礎因素，應按照使用位置、承重情況等進行選擇。門窗配套件的材質(zhì)選用應按如下要求選擇：

碳素鋼：冷軋工藝部件應不低于GB/T700、GB/T905中的Q235的要求；冷拉工藝部件應不低于GB/T700、GB/T905中的Q235的要求；冷軋鋼板及鋼帶應不低于GB/T700、GB/T11253中的Q235的要求；熱軋工藝部件應不低于GB/T700、GB/T702中的Q235的要求。

鋅合金：壓鑄鋅合金應不低于GB/T13818中的ZZnAl4Cu1Y的要求。

鋁合金：擠壓鋁合金應不低于GB5237中的6063T5的要求；壓鑄鋁合金應不低于GB/T15115中的YZAlSi12的要求。

不銹鋼：不銹鋼冷軋鋼板應不低于GB/T3280中的0Cr18Ni9的要求；冷頂鍛用不銹鋼絲應不低于GB/T4232中的1Cr18Ni9Ti的要求；不銹鋼棒應不低于GB/T1220中的0Cr18Ni9的要求。

銅：黃銅板應不低于H62力學性能的要求；銅及銅合金棒應不低于GB/T4423中的H62的要求。

軸承鋼:軸承鋼應不低于GB/T18254中的GCr15的要求；高碳鉻不銹軸承鋼應不低于GB/T3086中的9GCr18的要求。

塑料：塑料應不低于聚甲醛機械性能的要求。

措施2：采用良好的門窗配套件結(jié)構(gòu)設計，滿足設計要求。

門窗配套件的結(jié)構(gòu)設計是影響門窗配套件自身強度的關(guān)鍵因素，應根據(jù)配合的型材情況、承重情況等進行科學合理的設計。

2.3.2 門窗配套件安裝工藝

門窗配套件的安裝工藝對整窗的強度具有很大的影響，應采取科學合理的技術(shù)措施保證整窗強度達到設計要求。

措施1：窗框與中梃連接采用增強配套件連接。

采用增強配套件連接具有很高的連接強度。特別是平開窗，根據(jù)設計要求，大部分都應用中梃，采用該種結(jié)構(gòu)優(yōu)勢尤為突出（見圖3）。

圖3 中梃螺接連接結(jié)構(gòu)示意圖

措施2：角部焊接部位應用增焊塊或應用鋼制連接件。

在超高層建筑物中，較大窗型塑料門窗角部強度單靠PVC型材焊接強度一般是不夠的。應在型材焊接的基礎上加以增焊塊（見圖4）或鋼制連接件（見圖5）來提高角部強度，進而滿足超高層建筑塑料門窗抗風壓強度的需要。

措施3：選用精確度高的安裝設備。

措施4：通過合理的安裝工藝增強塑料門窗與墻體之間的連接強度。

在超高層建筑的墻體中可加入預埋板，使用窗框的增強型固定片與預埋板焊接等方法，提高窗框與墻體之間的連接強度，進而增加門窗的抗風壓強度。

圖4 角部連接件連接示意圖

圖5 增焊塊焊接示意圖

2.3.3 門窗配套件配置設計方面

措施1：五金配件設計安裝位置應正確，五金件安裝的位置是根據(jù)塑料門窗的實際風格形式及外形尺寸進行設計，應在安裝后使五金件受力均衡，不出現(xiàn)局部超大荷載。五金件數(shù)量應齊全，承受往復運動的配件在結(jié)構(gòu)上應便于更換。

措施2：根據(jù)實際的風壓情況，增加窗框與墻體之間的連接件數(shù)量。

措施3：五金配件承載能力應與窗扇重量和抗風壓要求相匹配。匹配合理應主要從以下兩方面考慮：門窗扇自重匹配和門窗扇承受風荷載的匹配兩個方面。

2.4通風性能方面

超高層建筑塑料門窗應考慮通風、隔聲性能，特別是應更好的解決通風、隔聲與節(jié)能相矛盾的問題，充分發(fā)揮塑料門窗的優(yōu)勢，應采用節(jié)能型隔聲通風窗。該產(chǎn)品具有：隔聲性能優(yōu)良，同時通風性能優(yōu)越；獨特一體式結(jié)構(gòu)，成窗后具有超強視覺沖擊力：便捷的制作工藝，可快速批量化生產(chǎn)；操作設計簡潔方便，充分考慮人性化因素；很好的綜合性價比等優(yōu)勢。其型式包括：自然通風手動型、自然通風自動型、動力通風手動型、動力通風自動型等。

措施1：采用通風器與開啟扇結(jié)合型式（見圖6）。

措施2：采用單獨應用通風器形式等（見圖6）。

2.5遮陽性能方面

超高層建筑的遮陽性能是一個關(guān)鍵的性能，在具體解決中存在一定的難度，特別是在安裝工藝、使用維護、綜合經(jīng)濟性等方面。由于外遮陽產(chǎn)品的強度、安裝性及美觀性不太適合超高層建筑，目前采用的多為內(nèi)遮陽，一般可分為百葉式和卷簾式兩種：百葉式結(jié)構(gòu)材質(zhì)一般為塑料或鋁合金；卷簾式材質(zhì)一般為鋁合金與布簾組成。由于在室內(nèi)存在問題為不需要抵抗外界荷載，只需要滿足自身結(jié)構(gòu)強度，遮陽效果比外遮陽產(chǎn)品差些，不具有擋雨功能等。建議采取以下措施：

措施1：結(jié)合超高層建筑的特點應用中空玻璃內(nèi)置百葉型式遮陽。

內(nèi)置百葉中空玻璃塑料窗可在工廠一次性裝配完畢，具有安裝簡捷、使用方便、基本免維護、壽命長、綜合性價比高等優(yōu)勢。

措施2：采用遮陽型中空玻璃，解決超高層建筑遮陽問題。

2.6智能功能方面

配合高科技電子器材及先進的設計理念，實現(xiàn)自動開啟、自動防雨、自動防盜、自動防火等自動化功能（見圖7），在本質(zhì)上提升門窗使用的價值 ，彰顯超高層建筑的高檔次性。

圖6 隔聲通風塑料窗示意圖

圖7 智能五金配件示意圖

3 超高層建筑應用塑料門窗工程實例

3.1廈門光明大廈

高度38層（125m），1999年2月～2000年7月建設，采用實德60平開窗、77推拉窗，經(jīng)歷多次臺風，最大達15級。是國內(nèi)首個塑料門窗成功應用在超高層建筑工程案例（工程圖見圖8a）。

3.2日本札幌火車站

高度45層（155m），2005年8月完工，實德108推拉窗，地處日本北海道，多臺風，是日本應用塑料門窗最高建筑（工程圖見圖8b）。

3.3鞍山國際明珠大廈

國際明珠德博士鑲嵌國際明珠，鞍地標鑄造低碳建筑。鞍山國際明珠項目由鞍山中財置業(yè)有限公司開發(fā)，地點位于鞍山前進路一號，47層超高層三角塔式建筑（樓高168米），應用實德歐墅尊典系統(tǒng)窗，致力于打造鞍山城市中央地標（在建），是目前國內(nèi)應用塑料門窗最高建筑（工程圖見圖8c）。

圖8 工程實例圖片

[1]馬玉強.門窗配套件對塑料門窗節(jié)能性能的影響.品牌與標準化.2012.04.15

[2]田志平.門窗配套件對提高塑料門窗抗風壓性能的探討.浙江建筑.2012.10.25

[3]馮偉剛.塑料門窗節(jié)能關(guān)鍵要素探討.門窗.2007.6.20