超高层建筑应用塑料门窗五金配件技术要点分析

程先胜

随着城市土地资源的稀缺、建筑业的飞速发展，越来越多的超高层建筑林立在繁华都市，成为城市发展速度的标志。作为大厦的眼睛－门窗也就越来越高、越来越亮了，特别是塑料门窗，以其超强的视觉冲击性、优良的使用性能、较高的性价比，令人们对她青睐有加，成为建筑门窗中的佼佼者。但仍有少部分人对塑料门窗能否应用于高层产生质疑，为此我们做了详细的调查研究，重点考察了塑料门窗在主要城市超高层建筑中的应用情况，诸多实地工程案例证明塑料门窗可以很好的应用在超高层建筑中。从各项技术、性能、工艺进行细致分析，通过理论与实践的科学结合，已形成整套完备可靠的技术方案。

1 超高层建筑应用塑料门窗特点

1.1很高的抗风压强度

强度指标是对塑料门窗的一个最主要的指标，超高层建筑应用的塑料门窗所具有的强度应满足设计要求，主要从门窗自身强度和门窗与洞口连接强度两方面保证。

1.2较强的视觉冲击力

超高层建筑一般都是当地的地标性建筑，应具有很好的外观效果，门窗是建筑物的眼睛，应做好画龙点睛的作用。

1.3高标准的节能性能

超高层建筑由于高度原因，承受的风压较大，空气对流强度大，热交换多，对外围护结构的保温节能性能要求很高，塑料门窗应采用适当的配置，保证密封和保温的性能指标，达到整体的节能要求。

1.4达标的防水性能

防水性是对超高层建筑物外窗的又一关键指标，塑料门窗应采用设计防水、结构防水、工艺防水等措施，达到良好的防水性能。

1.5先进的新功能应用

超高层建筑的地标性决定了建筑本身具有较高的档次，塑料门窗要用先进技术的新功能来符合高档次的要求，如智能开启、智能遮阳、智能通风、智能防盗等功能。

1.6抵御侧击雷能力

超高层建筑应用的塑料门窗应具有良好的抵御侧击雷能力，通过采取必要的设计、结构及工艺措施，达到设计要求。

1.7整体配套的安装施工工艺

高层建筑由于工作环境特殊，需要良好的整体配套安装施工工艺，主要包括门窗安装工艺与建筑总体施工，门窗安装防护措施与建筑总体施工，门窗二次运输与建筑总体物料运输等的匹配协调方面。

2 超高层建筑应用塑料门窗五金配件技术要点分析

2.1外观方面

2.1.1 适应彩色化门窗的外观需求

超高层应用的塑料门窗多以多彩门窗为主，应用的五金配件的外观色彩应适应。

2.1.2 五金件外露部分应具有独特美观的造型

图1 塑料门窗及五金件外观效果示意图

五金件外露部分包括执手、合页、操作柄、装饰盖、工艺孔盖等，从外形结构设计方面应具有独特美观的外形，如图1中的执手设计外观美观典雅。

2.2节能性能方面

2.2.1 门窗五金配件节能

门窗配套件本身的节能性对塑料门窗的整体节能性能有很大的影响，可采取以下措施：

措施1：门窗五金件在保证强度的前提下，尽量选用非金属材料制作，选用工程塑料、尼龙等非金属材质。

措施2：在需要强度较大，必须选用金属材料时，建议在金属材料表面增加隔热材料，减小其整体的传热系数，同时还可起到防腐的功效。

措施3：门窗五金配件外的其它门窗配件一般不需要太大的强度，应尽可能选用传热系数小的材料，如密封胶条、工艺连接块等。

2.2.2 门窗五金配件安装工艺

门窗五金配件在安装工艺方面保证塑料门窗的节能性能主要有以下几方面：

措施1：门窗配套件安装螺钉应设计合理，螺钉是门窗配套件与型材的连接件，螺钉在设计中应既能保证一定的连接强度，又不能使连接处形成热桥。

措施2：门窗配套件应尽量安装在不影响塑料门窗自身隔热系统的位置，门窗配套件应适应塑料门窗隔热系统的需要，对其自身的外形、尺寸等进行科学合理的设计，尽量不影响塑料门窗的隔热系统，满足塑料门窗的节能要求。

2.2.3 提高气密性，间接保证塑料门窗节能性能

门窗五金配件是影响气密性的主要构件之一，应采取有效措施，通过五金件来保证门窗气密性能：

措施1： 选择合适的密封胶条的材质及型式。常用密封胶条的材质主要有三元乙丙、硅橡胶等，一般密封胶条选用三元乙丙、硅橡胶材质，有利于提高门窗的密封性能。

措施2：设计合理的压紧力，考虑密封胶条和密封毛条在实际使用中的具体情况应设计合理的压紧力。一般密封胶条压紧后，压紧力在60N～80N之间，密封毛条压紧力在20N～40N之间比较合适。

措施3：设计适用的外形结构。密封胶条、密封毛条的外形结构对塑料门窗的密封效果影响很大，特别是密封胶条，应根据不同的使用位置、不同的材质等设计适用的外形结构。

措施4：增大密封宽度。试验证明，增加密封宽度会有效提高门窗的密封性能，一般密封宽度应达到6mm以上（如图2所示）。

措施5：增加密封层数量。国内使用的塑料门窗一般为双道密封，具有较好的密封效果。还可采用三道密封或四道密封设计提高成窗后的密封效果（如图2所示）。

措施6：开启扇锁闭系统应具有良好的密封性能及耐久性，该系统主要是指保证门窗开启扇在关闭状态下具有良好气密性能的五金系统，应根据开启部位的尺寸、形状、位置、使用情况等因素设计合理的系统。

图2 塑料门窗密封结构示意图

2.3强度性能方面

2.3.1 门窗五金配件自身的强度

措施1：通过选择合适的门窗五金配件材质，更好地满足设计要求。

门窗配套件的材质是影响门窗配套件自身强度的基础因素，应按照使用位置、承重情况等进行选择。门窗配套件的材质选用应按如下要求选择：

碳素钢：冷轧工艺部件应不低于GB/T700、GB/T905中的Q235的要求；冷拉工艺部件应不低于GB/T700、GB/T905中的Q235的要求；冷轧钢板及钢带应不低于GB/T700、GB/T11253中的Q235的要求；热轧工艺部件应不低于GB/T700、GB/T702中的Q235的要求。

锌合金：压铸锌合金应不低于GB/T13818中的ZZnAl4Cu1Y的要求。

铝合金：挤压铝合金应不低于GB5237中的6063T5的要求；压铸铝合金应不低于GB/T15115中的YZAlSi12的要求。

不锈钢：不锈钢冷轧钢板应不低于GB/T3280中的0Cr18Ni9的要求；冷顶锻用不锈钢丝应不低于GB/T4232中的1Cr18Ni9Ti的要求；不锈钢棒应不低于GB/T1220中的0Cr18Ni9的要求。

铜：黄铜板应不低于H62力学性能的要求；铜及铜合金棒应不低于GB/T4423中的H62的要求。

轴承钢:轴承钢应不低于GB/T18254中的GCr15的要求；高碳铬不锈轴承钢应不低于GB/T3086中的9GCr18的要求。

塑料：塑料应不低于聚甲醛机械性能的要求。

措施2：采用良好的门窗配套件结构设计，满足设计要求。

门窗配套件的结构设计是影响门窗配套件自身强度的关键因素，应根据配合的型材情况、承重情况等进行科学合理的设计。

2.3.2 门窗配套件安装工艺

门窗配套件的安装工艺对整窗的强度具有很大的影响，应采取科学合理的技术措施保证整窗强度达到设计要求。

措施1：窗框与中梃连接采用增强配套件连接。

采用增强配套件连接具有很高的连接强度。特别是平开窗，根据设计要求，大部分都应用中梃，采用该种结构优势尤为突出（见图3）。

图3 中梃螺接连接结构示意图

措施2：角部焊接部位应用增焊块或应用钢制连接件。

在超高层建筑物中，较大窗型塑料门窗角部强度单靠PVC型材焊接强度一般是不够的。应在型材焊接的基础上加以增焊块（见图4）或钢制连接件（见图5）来提高角部强度，进而满足超高层建筑塑料门窗抗风压强度的需要。

措施3：选用精确度高的安装设备。

措施4：通过合理的安装工艺增强塑料门窗与墙体之间的连接强度。

在超高层建筑的墙体中可加入预埋板，使用窗框的增强型固定片与预埋板焊接等方法，提高窗框与墙体之间的连接强度，进而增加门窗的抗风压强度。

图4 角部连接件连接示意图

图5 增焊块焊接示意图

2.3.3 门窗配套件配置设计方面

措施1：五金配件设计安装位置应正确，五金件安装的位置是根据塑料门窗的实际风格形式及外形尺寸进行设计，应在安装后使五金件受力均衡，不出现局部超大荷载。五金件数量应齐全，承受往复运动的配件在结构上应便于更换。

措施2：根据实际的风压情况，增加窗框与墙体之间的连接件数量。

措施3：五金配件承载能力应与窗扇重量和抗风压要求相匹配。匹配合理应主要从以下两方面考虑：门窗扇自重匹配和门窗扇承受风荷载的匹配两个方面。

2.4通风性能方面

超高层建筑塑料门窗应考虑通风、隔声性能，特别是应更好的解决通风、隔声与节能相矛盾的问题，充分发挥塑料门窗的优势，应采用节能型隔声通风窗。该产品具有：隔声性能优良，同时通风性能优越；独特一体式结构，成窗后具有超强视觉冲击力：便捷的制作工艺，可快速批量化生产；操作设计简洁方便，充分考虑人性化因素；很好的综合性价比等优势。其型式包括：自然通风手动型、自然通风自动型、动力通风手动型、动力通风自动型等。

措施1：采用通风器与开启扇结合型式（见图6）。

措施2：采用单独应用通风器形式等（见图6）。

2.5遮阳性能方面

超高层建筑的遮阳性能是一个关键的性能，在具体解决中存在一定的难度，特别是在安装工艺、使用维护、综合经济性等方面。由于外遮阳产品的强度、安装性及美观性不太适合超高层建筑，目前采用的多为内遮阳，一般可分为百叶式和卷帘式两种：百叶式结构材质一般为塑料或铝合金；卷帘式材质一般为铝合金与布帘组成。由于在室内存在问题为不需要抵抗外界荷载，只需要满足自身结构强度，遮阳效果比外遮阳产品差些，不具有挡雨功能等。建议采取以下措施：

措施1：结合超高层建筑的特点应用中空玻璃内置百叶型式遮阳。

内置百叶中空玻璃塑料窗可在工厂一次性装配完毕，具有安装简捷、使用方便、基本免维护、寿命长、综合性价比高等优势。

措施2：采用遮阳型中空玻璃，解决超高层建筑遮阳问题。

2.6智能功能方面

配合高科技电子器材及先进的设计理念，实现自动开启、自动防雨、自动防盗、自动防火等自动化功能（见图7），在本质上提升门窗使用的价值 ，彰显超高层建筑的高档次性。

图6 隔声通风塑料窗示意图

图7 智能五金配件示意图

3 超高层建筑应用塑料门窗工程实例

3.1厦门光明大厦

高度38层（125m），1999年2月～2000年7月建设，采用实德60平开窗、77推拉窗，经历多次台风，最大达15级。是国内首个塑料门窗成功应用在超高层建筑工程案例（工程图见图8a）。

3.2日本札幌火车站

高度45层（155m），2005年8月完工，实德108推拉窗，地处日本北海道，多台风，是日本应用塑料门窗最高建筑（工程图见图8b）。

3.3鞍山国际明珠大厦

国际明珠德博士镶嵌国际明珠，鞍地标铸造低碳建筑。鞍山国际明珠项目由鞍山中财置业有限公司开发，地点位于鞍山前进路一号，47层超高层三角塔式建筑（楼高168米），应用实德欧墅尊典系统窗，致力于打造鞍山城市中央地标（在建），是目前国内应用塑料门窗最高建筑（工程图见图8c）。

图8 工程实例图片

[1]马玉强.门窗配套件对塑料门窗节能性能的影响.品牌与标准化.2012.04.15

[2]田志平.门窗配套件对提高塑料门窗抗风压性能的探讨.浙江建筑.2012.10.25

[3]冯伟刚.塑料门窗节能关键要素探讨.门窗.2007.6.20