建筑门窗物理性能影响因素分析

    一、抗风压性能
    抗风压性能是建筑外窗最重要的性能，它涉及建筑部，fO-的安全问题。
    GB/T7106-2002《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》标准中对工程检验明确规定，其主要受力构件的弯曲变形为其长度的1/300时风压数值为P1，其风压数值的2．5倍P3即是该窗户承受的安全检测压力允许值，P3值应大于或等于工程的风载荷标准值Wx。
    GB/T8479—2003《铝合金窗》标准中规定，在分级指标值P，作用下，窗主要受力构件相对挠度，单层、夹层玻璃《L/120，中空玻璃建筑外窗抗风压性能的影响因素主要有：洞口大小、铝型材截面尺寸、塑窗增强型钢截面尺寸及厚度、玻璃的材质、五金件的强度。
    为加强建筑安全玻璃的生产、流通、使用和安装管理，提高建筑工程质量，中华人民共和国国家发展和改革委员会、中华人民共和国建设部等四部门制定了《建筑安全玻璃管理规定》，于2004年1月1日起施行。建筑物需要以玻璃作为建筑材料的下列部位必须使用安全玻璃：
    （1）7层及7层以上建筑物外开窗；
    （2）面积大于1.5m2的窗玻璃或玻璃底边离最终装修面小500mm的落地窗；
    （3）幕墙（全玻幕墙除外）；
    （4）倾斜装配窗、各类天棚（含天窗、采光顶）、吊顶；
    （5）观光电梯及其外围护；
    （6）室内隔断、浴室围护和屏风；
    （7）楼梯、阳台、平台走廊的栏板和中庭内拦板；
    （8）用于承受行人行走的地面板；
    （9）水族馆和游泳池的观察窗、观察孔；
    （10）公共建筑物的出入口、门厅等部位；
    （11）易遭受撞击、冲击而造成人体伤害的其他部位。
    安全玻璃，是指符合现行国家标准的钢化玻璃、夹层玻璃及由钢化玻璃或夹层玻璃组合加工而成的其他玻璃制品。目前工程中比较常用的是钢化玻璃。
    依据标准GB/T9963----1998《钢化玻璃》
    型式检验项目及样品准备
    ①尺寸检验：随批抽取3块
    ②厚度检验：随批抽取3块
    ③外观检验：随批抽取3块
    ④弯曲度测量：随批抽取3块：
    ⑤抗冲击性试验：试样为610mmx610mm的钢化玻璃6块
    ⑥碎片状态试验：试样为400mmx400mm的钢化玻璃4块
    ⑦霰弹袋冲击性能试验：试样为1930mmx864mm的钢化玻璃4块
    山东省建设机械质量监督检测中心是山东省司法厅认定的建筑工程司法鉴定机构。我们参与了多起建筑门窗工程司法鉴定工作，对建筑门窗工程中存在的质量安全隐患，感触颇深。
    例如：2002年，济南经十路某高层住宅门窗工程，主体26层、高度76米，洞口尺寸为3010x2240，采用外平开50系列型材，大固定小开启组合窗。甲方与门窗生产单位就抗风压强度产生纠纷，委托我中心对该工程窗型进行抗风压强度校核。依据国家和行业有关标准、规范，我们对提供的型材模具图及截面力学参数和计算书进行了审查，结论为：1.8mm壁厚立柱及1．6tm壁厚立柱截面惯性矩及抗弯模量计算结果错误；部分立柱、横粱强度及挠度未达到有关标准、规范的要求。由于该工程型材已经开模加工完毕，后来只好采取d口固措施，既拖延了施工进度，又影响了原设计窗型外立面的美观，造成了较大损失。
    因此，为了保证建筑门窗工程质量，消除抗风压强度方面的隐患，减少损失，同时生产性能价格比合理的门窗，逐项工程进行抗风压强度计算势在必行。
    目前工程中甲方或设计院只注重门窗工程的外立面设计，设计计算一般由门窗生产厂负责，而门窗厂由于种种原因，对门窗的设计环节投入不足，造成工程中出现很多问题。
    门窗厂进行设计时，应借鉴相关设计图集、或参照有关资料初步拟定窗型及型材，然后进行抗风压性能计算设计，对产品分级，生产经济可靠的、性能价格比合理的门窗产品。上海市在工程招投标过程中，规定由建筑设计部门提出风荷载数值，门窗厂出具计算说明书。另外，风载荷标准值wx还是工程验收检验的重要依据。下面简单介绍门窗抗风压设计：
    首先要对所设计的外窗的基本风压及风载荷标准值进行选择和计算，GBJ9-87《建筑结构载荷规范》已经作废，更新为GB50009-2001《建筑结构载荷规范》。
    建筑结构载荷规范GB50009-2001规定，基本风压由20年一遇改为50年一遇，如济南市的基本风压由350Pa提高到450Pa，在进行抗风压计算时必须按照新规范取值。
    抗风压强度计算的依据为：GB/T7106-1986建筑外窗抗风压性能分级及其检测方法、附录A建筑外窗抗风压强度计算方法、JGJl02-2003玻璃幕墙工程技术规范
    抗风压强度计算的步骤为：
    A2.1载荷分布
    建筑外窗在风载荷作用下，承受与外窗平面垂直的横向水平力。外窗各框料间构成的受荷单元可视为四边铰支的简支板。在每个受荷单元的四角各作45‘斜线，使其与平行于长边的中线相交，这些线把受荷单元分成四块，每块面积承受的风载荷传给其相邻的构件，每个构件简化为承受矩形、梯形或三角形均布载荷的简支梁。
    A2.2载荷计算
    A3截面特性计算
    A4强度计算
    A4.1弯矩计算
    A4.2弯曲应力计算
    A4.3剪力计算
    A4.4剪切应力计算
    A5挠度计算
    A6联结计算及要求
    门窗抗风压计算的基本要求：
    首先窗型要齐全，必须包括工程中的所有危险窗型。
    其次计算的力学模型要明确，比如说推拉窗和平开窗不同；同样是平开窗，单锁定点和双锁定点不同；同样是双锁定点，在承受正压和承受负压时计算的力学模型不同。
    再次计算书计算内容要全，包括载荷计算，各受力杆件的强度和挠度，玻璃的强度和挠度，玻璃的许用面积校核；应附有风载荷分布图，各杆件力学模型示意图等。
    鉴于多数门窗企业技术力量薄弱，对于门窗设计计算有一定的难度，为了帮助建筑门窗生产企业正确计算抗风压强度，山东省建筑科学研究院开发了建筑门窗抗风压设计计算系统。本系统是在Windows环境下利用Microsoft VisualC++6.0语言开发的适用于建筑用铝合金窗、塑料窗抗风压设计计算的专用软件。
    该系统共分五个阶段一一风压设计值计算，窗型选择，截面特性计算，强度、挠度计算，计算结果输出。五个阶段依次进行，组成了门窗抗风压计算的完整系统。风压设计值计算是依据国家标准GB50009-2001，的标准而进行的，窗型选择部分则是g刁纳了铝合金窗、塑料窗山东省省标图集的全部门窗型式，由用户直接选择所需的窗型，不需要画图；截面特性计算首先是本系统包括了省内外主要型材生产企业的主要系列型材的截面参数，然后编制了塑窗增强型钢截面特性计算子程序，还可以调用绘图软件计算所用型材的截面参数；强度、挠度计算是依据前三步所做工作对所选窗型进行受力构件的强度、挠度计算，确定是否满足标准要求；然后输出所计算窗型的计算书。这五个部分形成了功能较完整的
    适用于建筑门窗抗风压设计的工程计算软件。
    二、气密性能
    建筑外窗气密性能的影响因素主要有：所用型材的密封型式、窗体制作安装质量、密封件和附件质量、五金件质量。气密性能指标的高低不但影响外窗的密封性能，而且还严重影响其雨水渗漏性能、隔热保温性能、隔声性能。
    总的来讲，塑窗的气密性能要高于铝窗。平开窗中铝窗和塑窗均为胶条密封，气密性能要高于推拉窗。同为推拉铝合金窗，采用胶条密封的，气密性要高于毛条密封窗型。CB/T7107-2002标准要求气密性检测时，正负压分别检测判极。因此，在窗型设计时，就应同时考虑正负压下的气密性能，是否能满足标准的要求，目前有些产品负压时的气密性能较差。
    三、水密性能
    建筑外窗水密性能的影响因素主要有：所用型材性能、窗扇的开启方向、排水系统和气压平衡系统、窗体制作安装质量、密封件和附件质量、五金件质量。
    四、隔热保温性能和隔声性能
    建筑外窗隔热保温性能和隔声性能的影响因素主要有：所用型材的材质及密封型式、玻璃的品种、窗体制作安装质量、密封件和附件质量、五金件质量。
    在制作精良、密封良好的前提下，由于PYC型材的导热系数低，塑料窗的隔热保温性能要优于铝合金窗，采用隔热断桥型材的铝窗的隔热保温性能要优于采用普通铝型材的铝合金窗。采用中空玻璃、夹层玻璃制作的门窗，隔热保温性能和隔声性能要优于单层玻璃制作的门窗。