文章来源:42 2012-07-23 09:27:27
前言:门窗是建筑物不可缺少的重要组成部分,在建筑物上不仅承受来自环境方面的影响,如风压和雨雪侵袭,同时也要承受使用中开关和自重的重力。其中风压是使门窗的杆件(横杆、竖挺、窗棂)和框、扇产生弯曲变形的主要原因。门窗是否安全,主要看它承受风压的能力,通常以单位面积上承受的气体压力值(单位Pa)来衡量。在实际应用和检测中,铝合金外窗之合页与滑撑的选用将直接影响铝合金外窗进一步发展。
随着我国经济的日益发展,建筑门窗行业也随之进入了一个蓬勃发展的时期。特别是在近几年来,对于铝合金节能门窗的需求与用量,更是一日千里。但也由于行业起步晚,整个行业的技术水平、制作工艺还是比较低,有大部分生产厂家还是小作坊形式生产,其规模小、集中度低、设备落后。在对五金件的使用上还存在着一些误区,特别是在对合页和滑撑的选用上。合页和滑撑的主要作用是承担门窗所有重量,实现门窗的开启和关闭。它是门窗五金组件里最关键核心的部分,其选用的好坏,直接影响到门窗的安全性,以及抗风压性、气密性、水密性等门窗性能。
在国外,比如欧洲,在平开窗中,主要是以内开窗为主,其使用安全,方便清洗门窗,又能达到良好的水密、气密、隔音等性能要求。他们是很少使用外开窗的,隔热铝材的外开窗更是很少见。
在我国大部分地区,特别是南方沿海一带,门窗的窗型大多采用外平开窗型,根据普通的观念,此种窗型结构简单,造价较便宜,通风采光好,同时拥有不占用室内空间、密封和美观视觉也比推拉窗好等优点。但随着经济发展、社会进步的需要及国家节能的要求。门窗的节能要求传热系数(K值)要达到3.0以下,此种外平开窗型就显得不足,节能保温、隔音达不到要求。为了达到节能要求,就须要采用中空玻璃,在北方包括浙江大部分地区必须采用断桥隔热铝型材。随着中空和隔热型材的使用,窗扇重量也就大大增加,而普通的摩擦铰链(滑撑)因承重力达不到要求,或价格因素而改用的合页,不便于清洗窗户同时安装牢固及强度不够,又造成了安全隐患的存在。特别是欧洲型材系统及五金配件的引进,在外开窗中合页的选用更是很普遍,在型材的断面设计、五金件选用安装上也存在着很多不当。简单举例如下:
1. 滑撑须靠内安装,窗扇不能开启到90度。见图一。
2. 合页部位密封胶条需割断,否则密封性不好。见图二。
3. 外框肋位铣去,窗框欧槽需垫平,否则安装不牢固。见图三。
4. 框料外框与扇料隔热内腔相连通,失去完全隔热作用。见图四。
5. 合页为外挂式,存在受力差不安全,安装困难,更换不方便等弊端。
在现代工程中,国内外就有不少外开窗由于合页和滑撑选用不当或安装不合理造成窗扇掉落事件。下面我们就对平开窗中合页与滑撑的一般性能与适用范围做一些对比:
图表一
| 合 页 | 窗 撑 |
国标适应范围 | JG/T125-2007规定:合页适用于建筑平开门、内平开窗 | JG/T127-2007规定:滑撑适用于建筑外开上悬窗(窗扇开启最大距离 |
结构形式 | 外挂式或欧槽夹持式悬臂梁结构,合页外露,单边框受力,受自身重量而产生的转矩大。 | 一般采用四连杆结构,自带受力缓冲装置,上下两框同时受力,受力型式好,转矩小。 |
开启方式 | 开启沿轴心作圆周运动,开启角度大、启闭灵活,内开时占用空间位置小。 | 开启运动轨迹为抛物线,方便清洗的窗户和更换,符合人性化的要求,同时具有减缓风压的作用。 |
承 重 | 根据合页的结构和选材,承重范围大(30~ | 承重较小,一般在15~ |
安装方式 | 一组合页装在一边的固定框和对应的活动窗扇上,单边固定受力,易下垂。受力接触面积小,欧式槽夹持式合页安装方便、简单,普通外挂式合页安装困难。一般为外露式,合页及其部件易产生氧化。 | 上下两扇框与对应两窗框固定连接,受力接触面积大,安装牢固。 |
密封性能 | 合页部位胶条被打断,雨水易渗漏,密封性差。 | 四周胶条完全封闭,密封性好,同时当外风力越大,受正风压作用,窗扇会向内紧贴受力,密封更好。 |
相同承重等级价格比较 | 相对便宜。 | 价格较贵。 |
另外从其它性能上区分:
合页的冲击性能:
在实际使用中,合页断裂的情况有时会出现。主要原因在于门窗由于没有关闭,在突然起风的情况下,使窗户撞击外墙而导致合页断裂。分析后有如下几点原因:
1. 厂家的合页材质是压铸锌合金或铝合金(6063-T5居多)。这两种材质的情况如下:
压铸锌合金的化学成分和力学性能(中华人民共和国国家标准GB/T13818-1992)
图表二
合金牌号 | 合金代号 | 力学性能不小于 | |||
抗拉强度Mpa | 伸长率δ(L=50) | 布氏硬度 | 冲击韧度ak/J | ||
ZZnAl4Y | YX040 | 250 | 1 | 80 | 35 |
ZZnAl4Cu1Y | YX041 | 270 | 2 | 90 | 39 |
ZZnAl4Cu3Y | YX043 | 320 | 3 | 95 | 42 |
中华人民共和国国家标准GB 5237.1-2004《铝合金建筑型材 第1部分:基材》
图表三
合金牌号 | 状态 | 拉伸试验 | 硬度试验 | ||||
拉伸强度Mpa | 规定非比例伸长应力Mpa | 伸长率(δ) | 试样厚度(mm) | 维氏硬度HV | 韦氏硬度HW | ||
6063 | T5 | 160 | 110 | 8 | 0.8 | 58 | 8 |
从以上锌合金、铝合金的伸长率δ可以得知,不论是铝合金还是锌合金,它们的塑性是较差的。不像钢板一样有良好的塑性。
2.合页的撞击性能在JG/T125-2007《建筑门窗五金件 合页(铰链)》中关于:
2.1 撞击洞口:这个概念是为了防止在实际使用中,有瞬时强风突然将开着的窗扇往开启方向推动,撞击墙壁时,门窗扇脱落、砸伤人员的情况发生而来的。要求通过重物的自由落体进行门窗扇撞击洞口试验,反复三次合格就可以。
2.2 撞击障碍物:可以理解是同上的理由,只是方向相反。要求反复三次合格就可以。
在实际使用情况当中,门窗扇在槽受普通风力出现撞击时,合页受力都会比较大。合页本身在开启状态下,不可能长期遭受撞击。
3.滑撑的其它性能在JG/T125-2007《建筑门窗五金件 滑撑》中关于:
3.1 窗扇启闭力
开启或关闭窗户时所作用在窗扇上的力应不大于40N。
3.2 刚性要求
窗扇在关闭受阻情况下,承受300N的作用力,不得有损坏现象,而且在关闭后,扇、框间密封隙变化值应不大于0.5mm。
3.3悬端吊重(适用于平开窗和上悬窗)
在1000N重力吊重5min后,滑撑所有部件不得脱落,即为合格。
3.4反复启闭
窗扇反复启闭30000次后,窗扇的启闭力不应大于80N。
通过以上对比可以看出,合页与滑撑各具优缺点,因此,在使用中应扬长避短,应合理选用。
合页的优点是开启角度大。选用欧槽夹持式合页时,安装方便,广泛用于内平开窗中;合页如用于外开窗时,整窗承受风压的能力相对比较差,安装形式、结构形式及承受风压能力等不如滑撑安全及密封性好。选用滑撑更便于清洗窗户。外开窗中在满足承重量要求的情况下,建议使用滑撑,同时对于壁薄小于1.6mm型材,需采用衬钢加强连接。从建筑安全和建筑美观上讲,高层建筑是不宜使用外开窗的,原因在于存在着安全隐患。对此 ,国内一些大城市,就对高层建筑开平窗作了相关规定,如广东省《铝合金门窗工程设计施工及验收规范》标准已就对此作出了明确规定,高层建筑不得采用外开窗或外开窗需采用衬钢固定连接等。因为风速随离地面高度变化而增大,外开窗开启后形成的转角使风压系数加大,存在安全隐患。因此,高层建筑应避免使用外开窗而采用内平开窗或内开内倒窗,这也将是未来门窗发展的趋势。
结束语
综上所述,只有高度重视门窗五金的选材、设计、制造和安装及相关应用技术,才能为建筑门窗所需功能和性能的建筑门窗创造条件 。使用了节能效果好、操作人性化的建筑门窗,才能具备绿色建筑的基本条件 。所以,只有高度重视门窗五金,推广绿色建筑,才能事半功倍。
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