对建筑门窗性能改进的探讨

谭东来

（广东省建筑材料研究院有限公司）

0 前言

门窗是建筑物维护结构系统中的一个重要组成部分，门窗的形状、尺寸大小、比例排列、色彩造型等对建筑的整体外观造型具有重大影响。另外，还具有采光通风、保温、隔热、隔声、防水、防火等功能。根据数据显示，门窗按国家最新的节能要求，寒冷地区由门窗缝隙而损失的热量，占全部采暖耗热量的25%左右，可见门窗对于建筑的必要性以及重要性。本文结合门窗检测实际情况，采用合理的技术处理方法对门窗性能进行改良。

1 门窗物理性能提升

1.1 框架结构

1.1.1 框架

门窗最重要的就是整体框架，传统的框架往往会因为连接点受力不均而出现长时间使用后连接点松动的问题，针对此问题，可对受力部位结构加强设计，使槽口拥有超强承重的能力，让窗扇能够启闭顺畅自如。

1.1.2 外观框架

常规的门窗框架，在室外看时都会有着线条不和谐、框扇不共面的情况，影响美观。针对这一点，可以对整体框架进行重新设计，使得框扇共面，让外观更加的一体化，提升美观度。如图1。

图1 门窗框架示意图

1.1.3 连接处

门窗最容易发生松动的地方是四个角的连接处，经过长时间使用后，连接点都会因为胶水老化而产生一定程度的松动。除了胶水老化，还有个重要的问题就是连接点的结构。在连接点的结构方面，可以将原本普通的L型连接改用45°标准组角工艺，这种高强度的金属结构同时使用注胶工艺，或者采用铝合金角码组角工艺并配合双组份组角胶，最大连接强度可达1.5吨。在这种高强度的结构下，门窗的使用时间可以延长更久。配合断面防渗胶，还能很大程度地杜绝角部渗水的问题。如图2。

图2

1.1.4 排水设计

排水是门窗的重要指标之一。常规的排水孔盖往往是外露的，不美观且极容易脱落，排水孔盖脱落后受到风压的作用容易出现雨水倒灌进入室内的问题。解决方法为：采用下沉式隐藏排水设计，依靠水滴自身的重力，往下排出门窗，并采用雨幕排水的原理，避免水受到风压的作用倒灌进入室内。如图3。

图3 排水设计图

1.1.5 锁闭结构

门窗的锁闭结构常规的解决方案如图4所示。

图4 门窗的锁闭结构图

这种解决方法有两个缺点：①窗锁座无防撬功能；②锁座不具备锁闭力调节功能，扇上锁点调节操作困难，定位不便。

建议将其改良为U型环抱式锁座，这样可以多面受力，并配合T型不锈钢锁点，自带活动铜套设计；而且锁座安装于窗框，有可调功能。外开窗锁座为环抱式锁座，蘑菇头锁点，这种结构具有良好的防撬功能；锁座具备锁紧力调节功能，在外框上调整锁紧力锯齿型定位，定位精确平稳，操作安全方便。如图5。

图5 U型环抱式锁座

1.1.6 铰链

常规标准铰链如图6所示。

图6 常规标准铰链

可以在此基础上添加专用槽口加持器，重新设计为专用槽口夹持式防脱铰链，如图7。

图7 外开防脱夹持式铰链

配置防坠落置，卡入式安装，外开防脱夹持式铰链设计，可以有效避免窗户坠落问题。

1.1.7 微通风装置

出于儿童的安全性考虑，可以添加微通风装置，选择微开启及全开启两种角度。在微开启的状态下，可以实现微通风，不仅保证了通风的需求，同时还能有效地避免因为窗大开启而对儿童造成潜在的安全隐患。

1.1.8 推拉门结构

老旧的双轨结构的推拉门防水性能差，而且由于C槽结构的原因，这种推拉门的五金承重能力也是一般。针对双轨问题，可以换成单轨推拉，这种结构具有更加卓越的密封性能，可以很好地解决防水差的问题，并且采用较为宽大的扇形材料，可以在保证安全性能的同时提高使用寿命。而针对承重能力差的问题，可以采用重型推拉五金专用槽口，这种槽口具有高承受并且极其耐用的特性。

1.1.9 外观

良好的外观不仅是扇面统一，而且还要整体可视面较小，满足纤细简洁的线条设计要求。

典型欧式系统：整体可视面较大，型材视面总体为111mm。见图8。

图8 典型欧式系统

改良后：整体可视面较小，外开型材视面总体为96mm。见图9。

图9 改良后的外观

1.2 系统材料

在门窗中，一切材料的升级与更替都将会对最后的成品造成一定程度的影响。

门窗隔热性是一项重要的指标。采用断桥铝的断桥隔热型材是最高等级的铝合金门窗，它是继木窗、铁窗、PVC-U塑钢门窗、普通彩色铝合金门窗后的第五代新型保温节能性门窗。

除了型材，隔热条是对门窗隔热性的另一个重要考验，隔热条的强度和环境适应性决定了隔热门窗的寿命。优良的隔热条不仅以更低的热传导系数降低能耗，更能经受高达200°C、低至零下30°C的气温及最高250kPh的风速的考验。新款24mm与24.8mm隔热条的等温面设计可以很好地避免冷桥形成，从而有效地提高隔热保温性能。如图10。

图10 隔热条

门窗中的胶条也是一个不可小觑的部件。以往的胶条有较为容易老化的缺点，可以采用三元乙丙材质的胶条，这种材质的抗臭氧、耐紫外线、耐天候性和耐老化性优异，居通用橡胶之首，而且电绝缘性、耐化学性、冲击弹性很好，耐酸碱，比重小。三元乙丙的物理性能见表1。三元乙丙（EPDM）密封胶条具有以下优点：①隔音、隔热、防尘、降噪。②优异的耐天候老化性能，耐水、耐臭氧、耐紫外线性能。③具备良好的压缩回弹性能。④具备一定的拉伸强度和断裂伸长率。⑤一定的美观度。不污染窗框，遇硅酮胶不变色。

表1 三元乙丙的物理性能

金属材质的选择一定要满足标准要求（标准要求≥8级），隐藏部件需经过96h中性盐雾腐蚀试验，外露部件需经过240h中性盐雾腐蚀试验（以上保护等级为9级），否则极容易出现被腐蚀的现象。见图11。

图11 腐蚀现象

1.3 制作工艺

1.3.1 玻璃密封工艺

EPDM胶条密封大大提升了密封部件的耐候性能。但实际应用中，在风荷载的作用下，胶条局部与玻璃间会产生缝隙，使玻璃腔内有渗漏水产生。可以利用气压平衡原理，在玻璃腔内创造一个与室外气压等压的环境，使得渗漏水可以利用自身重力流向室外；同时还可以采用水阻性胶条，胶条在遇水时发泡膨胀，填补了玻璃缝隙，提高了水密能力。见图12。

图12 玻璃密封结构图

1.3.2 玻璃压线结构工艺

玻璃压线的改进：闭腔式压线+配套胶棒。特点：闭腔式压线强度大，在风荷载的压力下不会变形，胶棒使压线的安装更加便易，定位性更强。

1.3.3 施工工艺

见图13。

图13 施工流程图

钢副框安装三道防水：

第一道：框体与装饰完成面之间设置硅酮密封胶（室内外均有设置），胶的有效密封深度≥8mm；

第二道：钢附框与周边涂刷专用防水涂料，涂刷尺寸为室外结构最外边向下反出30mm，向室内延展50mm；

第三道：钢附框与洞口结构之间填充防水砂浆，因为钢附框可在现场制作，可将土建的洞口偏差控制在合理的范围之内。

1.3.4 边框角部联接工艺

⑴内外两腔均是提供专用的角码进行连接，悬臂使用专用的注胶组角钢片；

⑵角码配合导流板完成注胶工艺；

⑶组角方案可提供两种：组角机撞角或者是带有导胶槽的铝销钉拉紧；

⑷注胶组角钢片为不锈钢材质，对组角悬臂起到补强作用的同时，也为悬臂部位提供缝隙密封，极大程度地提高了角部的防水能力。如图14。

图14 边框角部联接工艺示意图

1.3.5 边框中梃连接工艺

⑴T连接组件：由内腔连接件、专用顶丝、外腔连接件以及其密封条、密封端垫、销钉、注胶密封件7种材料组成；

⑵外腔连接件为挂接结构，无须框材做任何加工，安装方便，预留有导胶胶通道，主要起到抗扭转作用；

⑶内腔连接件用自攻顶丝安装，框材无须事先打定位孔，安装极为方便，预留有导胶胶通道，起框架受力定位和抗扭转作用；上述配件可同时完成T十字连接，双腔连接使框架有良好的稳定性；

⑷中梃插入后使用铝合金销钉拉紧，注金属胶，固化后装配注胶密封件注密封胶，提供了良好的密封和高强度的连接。

2 总结

以平开典型欧式系统为例，按照国标GB716-2019《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能检测方法》进行检测，气密、水密分别达到国标《建筑幕墙、门窗通用技术条件》分级指标最高级别8级，抗风压达到6级、3500Pa，窗的防水，防风，安全等性能显著提高。可见，在采用相关的技术改造后，门窗的性能有了实质性的提升，更符合当前社会发展的要求。