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建筑消防之防火分区详解
防火分区
开放分类: 建筑、 消防
　　所谓防火分区是指采用防火分隔措施划分出的、 能在一定时间内防止火灾向同一建筑的其余部分蔓延的局部区域( 空间单元) 。在建筑物内采用划分防火分区这一措施, 能够在建筑物一旦发生火灾时, 有效地把火势控制在一定的范围内, 减少火灾损失, 同时能够为人员安全疏散、 消防扑救提供有利条件。
　　防火分区, 按照防止火灾向防火分区以外扩大蔓延的功能可分为两类: 其一是竖向防火分区, 用以防止多层或高层建筑物层与层之间竖向发生火灾蔓延; 其二是水平防火分区, 用以防止火灾在水平方向扩大蔓延。
　　竖向防火分区是指用耐火性能较好的楼板及窗间墙( 含窗下墙) , 在建筑物的垂直方向对每个楼层进行的防火分隔。
　　水平防火分区是指用防火墙或防火门、 防火卷帘等防火分隔物将各楼层在水平方向分隔出的防火区域。它能够阻止火灾在楼层的水平方向蔓延。防火分区应用防火墙分隔。如确有困难时, 可采用防火卷帘加冷却水幕或闭式喷水系统, 或采用防火分隔水幕分隔。
二、 防火分区的划分
　　从防火的角度看, 防火分区划分得越小, 越有利于保证建筑物的防火安全。但如果划分得过小, 则势必会影响建筑物的使用功能, 这样做显然是行不通的。防火分区面积大小的确定应考虑建筑物的使用性质、 重要性、 火灾危险性、 建筑物高度、 消防扑救能力以及火灾蔓延的速度等因素。
　　中国现行的《建筑设计防火规范》、 《人民防空工程设计防火规范》、 《高层民用建筑设计防火规范》等均对建筑的防火分区面积作了规定, 在设计、 审核和检查时, 必须结合工程实际, 严格执行。
　　( 一) 单层、 多层民用建筑防火分区的划分
　　单层、 多层民用建筑防火分区面积是以建筑面积计算的。每个防火分区的最大允许建筑面积应符合表3.3.1.1的要求。
　　在进行防火分区划分时应注意以下几点:
　　1．防火分区间应采用防火墙分隔, 如有困难时, 可采用以背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘( 耐火极限3小时以上) 、 不以背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘加闭式自动喷水灭火系统和防火水幕带分隔。防火墙上设门窗时, 应采用甲级防火门窗, 并应能自行关闭。
　　2．建筑内设有自动灭火系统时, 每层最大允许建筑面积可按表3.3.1.1增加1倍。局部设置时, 增加面积可按该局部面积1倍计算。
　　3．建筑物内如设有上下层相连通的走马廊、 自动扶梯等开口部位时, 应按上、 下连通层作为一个防火分区, 其建筑面积之和不宜超过表3.3.1.1的规定。
　　但多层建筑的中庭, 当房间、 走道与中庭相通的开口部位, 设有可自行关闭的甲级防火门或防火卷帘; 与中庭相通的过厅、 通道等处设有甲级防火门或卷帘; 中庭每层回廊设有火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统; 以及封闭屋盖设有自动排烟设施时, 中庭上下各层的建筑面积可不叠加计算。
　　4．地下室、 半地下室发生火灾时, 人员不易疏散, 消防人员扑救困难, 故对其防火分区面积应控制得严一些, 规定建筑物的地下室、 半地下室应采用防火墙划分防火分区, 其面积不应超过500平方米。
　　( 二) 厂房防火分区的划分
　　厂房每个防火分区面积的最大允许占地面积应符合表3.3.1.2的要求。多层厂房表中最大允许占地面积系指每层允许最大建筑面积。
　　在进行防火分区设计时应注意以下几点:
　　1．防火分区间应采用防火墙分隔。防火墙上开设门窗洞口时, 应采用甲级防火门窗。一、 二级耐火等级的单层厂房( 甲类厂房除外) 如面积超过表3.3.1.2中的规定的数值, 设置防火墙有困难时, 可用防火卷帘或防火水幕带等进行分隔。
　　2．一级耐火等级的多层及二级耐火等级的单层、 多层纺织厂房( 麻纺厂除外) , 其防火分区最大允许占地面积可按表3.3.1.2中的规定增加50%, 但上述厂房的原棉开包、 清花车间均应设防火墙分隔。
　　3．一、 二级耐火等级的单层、 多层造纸生产联合厂房, 其防火分区最大允许占地面积可按表3.3.1.2的规定增加1.5倍。
　　4．甲、 乙、 丙类厂房设有自动灭火系统时, 防火分区最大允许占地面积按表3.3.1.2的规定增加1倍; 丁、 戊类厂房设自动灭火系统时, 其占地面积不限。局部增设时, 增加面积按该局部面积的1倍计算。
　　( 三) 库房防火分区的划分
　　库房每个防火墙间面积及最大允许占地面积应符合表3.3.1.3的要求。
　　在进行防火分区时, 应注意以下几点:
　　1．防火分区间应采用防火墙分隔, 其上开设门窗时, 应采用甲级防火门窗。
　　2．独立建造的硝酸铵库房、 电石库房、 聚乙烯库房、 尿素库房、 配煤库房以及车站、 码头、 机场内的中转仓库, 其建筑面积可按表3.3.1.3的规定增加1倍, 但耐火等级不应低于二级。
　　3．设有自动灭火系统的库房, 其建筑面积可按表3.3.1.3及上述”2”的规定增加1倍。
　　4．在同一座库房或同一个防火墙间内如储存数种火灾危险性不同的物品时, 其库房或隔间的最大允许建筑面积, 应按其中火灾危险性最大的物品确定。
　　( 四) 高层厂房防火分区的划分
　　高层厂房是指建筑高度超过24m的两层及两层以上的厂房。
　　高层厂房每个防火分区的最大允许建筑面积应符合表3.3.1.4的要求。甲类厂房不能
　　设在高层厂房内。高层厂房的耐火等级不应低于二级。
　　在进行防火分区划分时, 应注意以下几点:
　　1．防火分区间应采用防火墙分隔。
　　2．乙、 丙类厂房设有自动灭火系统时, 其防火分区面积可按表3.3.1.4的规定增加1倍; 丁、 戊类厂房设自动灭火系统时, 其防火分区建筑面积不限。局部设置时, 增加面积可按该局部面积的1倍计算。
　　( 五) 高层库房防火分区的划分
　　高层库房是指建筑高度超过24m的二层及二层以上的库房。甲、 乙类物品及丙类可燃液体不应储存在高层库房内。高层库房的耐火等级不应低于二级。
　　高层库房每个防火分区防火墙间的最大允许建筑面积应符合表3.3.1.5的要求。
　　高层库房设有自动灭火系统时, 建筑面积可按表3.3.1.5增加1倍, 局部设置时, 增加面积可按该局部面积的1倍计算。
　　( 六) 高层民用建筑防火分区的划分
　　根据高层民用建筑的火灾危险性及高层建筑的特点, 结合中国的实际情况, 参考国外对高层民用建筑防火分区的划分, 中国《高层民用建筑设计防火规范》规定, 高层民用建筑每个防火分区的最大允许建筑面积不应超过表3.3.1.6的规定。
　　在进行防火分区划分时应注意以下几点:
　　1．划分防火分区的防火分隔物除防火墙外, 还可根据具体情况采用防火卷帘和防火水幕带等。
　　2．设有自动灭火系统的防火分区, 其允许最大建筑面积可按表3.3.1.6增加1倍; 当局部设置自动灭火系统时, 增加面积可按该局部面积的1倍计算。
　　3．高层建筑内的商业营业厅、 展览厅等, 当设有火灾自动报警系统和自动灭火系统, 且采用不燃烧或难燃烧材料装修时, 地上部分防火分区的允许最大建筑面积为4000平方米, 地下部分防火分区的允许最大建筑面积为 平方米。
　　4．当高层建筑与其裙房之间设有防火墙等防火分隔设施时, 其裙房的防火分区允许最大建筑面积不应大于2500平方米, 当设有自动喷水灭火系统时, 防火分区允许最大建筑面积可增加1倍。
　　5．高层建筑内设有上下层相连通的走廊、 敞开楼梯、 自动扶梯、 传送带等开口部位时, 应按上下连通层作为一个防火分区, 其允许最大建筑面积之和不应超过表3.3.1.6的规定。当上下开口部位设有防火卷帘或水幕等分隔设施时, 其面积可不叠加计算。
　　6．高层建筑中庭防火分区面积应按上下层连通的面积叠加计算, 当超过一个防火分区面积时, 应采取本节中有关中庭防火分隔的措施。
　　7．设在变形逢处附近的防火门, 应设在楼层数较多的一侧, 且门开启后不应跨越变形缝。
　　8．设置防火墙有困难的场所, 可采用防火卷帘作防火分隔, 当采用以背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘时, 其耐火极限不应小于3h; 当采用不以背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘时, 其卷帘两侧应设独立的闭式自动喷水系统保护, 系统喷水延续时间不应小于3h。喷头的喷水强度不应小于0.5L/S.M, 喷头间距应为2m至2.5m, 喷头距卷帘的垂直距离宜为0.5m。
　　9．设在疏散走道上的防火卷帘应在卷帘的两侧设置启闭装置, 并应具有乍动、 手动和机械控制的功能。
三、 玻璃幕墙、 中庭及特殊部位和房间的防火分隔
　　( 一) 玻璃幕墙作为一种新型的建筑构件, 以其自重轻、 光亮、 明快、 挺拨、 美观、 装饰艺术效果好等优点, 自70-80年代以来, 被大量地应用在高层建筑之中。
　　1．玻璃幕墙的火灾危险性
　　玻璃幕墙是由金属构件和玻璃板组成的建筑外墙面围护结构, 分明框、 半明框和隐框玻璃幕墙三种。构成玻璃幕墙的材料主要有: 钢、 铝合金、 玻璃、 不锈钢和粘接密封剂。
　　玻璃幕墙多采用全封闭式, 幕墙上的玻璃常采用热反射玻璃、 钢化玻璃等。这些玻璃强度高, 但耐火性能差, 因此, 一旦建筑物发生火灾, 火势蔓延危险性很大, 主要表现在以下几个方面:
　　( 1) 建筑物一旦发生火灾, 室内温度便急剧上升, 用作幕墙的玻璃在火灾初期由于温度应力的作用即会炸裂破碎, 导致火灾由建筑物外部向上蔓延。一般幕墙玻璃在2500C左右即会炸裂、 脱落, 使大面积的玻璃幕墙成为火势向上蔓延的重要途径。
　　( 2) 垂直的玻璃幕墙与水平楼板之间的缝隙, 是火灾发生时烟火扩散的途径。由于建筑构造的要求, 在幕墙和楼板之间留有较大的缝隙, 若对其没有进行密封或密封不好, 烟火就会由此向上扩散, 造成蔓延。
　　2．玻璃幕墙的防火分隔措施
　　为了防止建筑发生火灾时经过玻璃幕墙造成大面积蔓延, 在设置玻璃幕墙时应符合下列规定:
　　( 1) 设有窗间墙、 窗槛墙( 窗下墙) 的玻璃幕墙, 其墙体的填充材料应用岩棉、 矿棉、 玻璃棉、 硅酸铝棉等不燃烧材料。当其外墙面采用耐火极限不低于1h的不燃烧体时, 其墙内封底材料可采用难燃烧材料, 如B1级的泡沫塑料等。
　　( 2) 无窗间墙、 窗槛墙( 窗下墙) 的玻璃幕墙, 应在每层楼板外沿设置耐火极限不低于1h、 高度不低于0.8m的不燃烧实体裙墙。
　　( 3) 玻璃幕墙与每层楼板、 隔墙处的缝隙, 应采用不燃烧材料填塞密实。
　　( 二) 中庭的防火分隔
　　中庭是在建筑内部贯通上下楼层, 并营造出具有室外自然环境美的室内共享空间。
　　它是以大型建筑内部上下楼层贯通的大空间为核心而创造的一种特殊建筑形式, 中庭的高度不等, 有的与建筑物同高, 有的则在建筑物的上部或下部, 由于中庭是上下贯通的大空间, 因此给防火设计提出了许多新的课题。
　　1．中庭的火灾危险性
　　( 1) 火势蔓延迅速、 烟气扩散快。
　　中庭一旦失火, 火势和烟气能够不受限制地急剧扩大。中庭空间形似烟囱, 因此易产生烟囱效应, 若在中庭下层发生火灾, 烟气便会十分容易地进入中庭空间; 若在中庭上层发生火灾, 中庭空间的烟火不能向外排出时, 就会向建筑物中其它空间扩散; 并进而迅速导致整个建筑物全部起火。
　　( 2) 人员疏散和火灾扑救难度大。
　　中庭起火, 涉及到多个楼层, 极易形成立体火灾, 由于烟火蔓延、 人员疏散与灭火战斗相互交会, 人员众多, 易造成现场混乱。加之, 因烟雾, 火势的影响, 势必给人员疏散和灭火救灾造成很大的难度。
　　2．中庭的防火分隔措施
　　根据中庭的火灾特点, 结合国内外高层建筑中庭防火设计的具体做法, 参考国外有关防火规范的规定, 贯通中庭的各层应按一个防火分区计算, 当其面积大于有关建筑防火分区的建筑面积时, 应采取以下防火分隔措施:
　　( 1) 房间与中庭回廊相通的门、 通道等, 应设乙级防火门、 窗以控制火势向各层间蔓延;
　　( 2) 与中庭相通的过厅、 通道等, 应设乙级防火门或耐火极限大于3h的防火卷帘分隔, 以控制烟火向过厅、 通道处蔓延扩散;
　　( 3) 中庭每层回廊应设自动喷水灭火系统;
　　( 4) 中庭每层回廊应设火灾自动报警系统, 并与排烟设备和防火门联锁控制。
　　( 三) 各种坚井等特殊部位的防火分隔
　　建筑中的各种坚向管井, 不但是火势上下蔓延的主要途径, 而且是拨烟火的通道, 若防火分隔不当或未作适当防火处理, 高温烟火会迅速传播扩大, 造成扑救困难, 严重危及人身安全, 增大火灾损失。电梯是重要的垂直交通工具, 电梯井一般都与电梯厅、 走道及其它房间相通, 若在其中设有可燃气体和易燃、 可燃液体、 电线( 缆) , 一旦失火会威胁其它管井及整个建筑的安全, 因此, 对建筑物中的这些部位的建筑构造应严格要求, 具体应采取以下防火措施;
　　1．低层建筑的管道井、 电缆井应每隔2-3层在楼板处用耐火极限不低于0.5h的不燃烧体封隔, 其井壁应采用耐火极限不低于1h的不燃烧体。井壁上的检查门应采用丙级防火门。
　　2．电梯井应独立设置, 井内严禁敷设可燃气体和甲、 乙、 丙类液体管道, 并不应敷设与电梯无关的电缆、 电线等。电梯井井壁除开设电梯门洞和通气孔洞外, 不应开设其它洞口。电梯门不应采用栅栏门。
　　3．高层建筑的电缆井、 管道井、 排烟道、 排气道、 垃圾道等竖向管道井, 应分别独立设置; 其井壁应为耐火等级不低于1h的不燃烧体; 井壁上的检查门应采用丙级防火门。

　　4．建筑高度不超过100米的高层建筑, 其电缆井、 管道井应每隔2--3层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔; 建筑高度超过100米的高层建筑, 应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔。
　　电缆井、 管道井、 与房间、 走道等相连通的孔洞, 其空隙应采用不燃烧材料填塞密实。
　　5．垃圾道宜靠外墙设置, 不应设在楼梯间内, 垃圾道的排气口应直接开向室外。垃圾斗宜设在垃圾道前室内, 该前室应采用丙级防火门。垃圾斗应采用不燃烧材料制作, 并能自行关闭。
　　6．建筑物的伸缩缝、 沉降缝、 抗震缝等各种变形缝是火灾蔓延的途径之一, 特别纵向变形缝具有很强的拔烟火作用, 为此, 必须作好防火处理。变形缝的基层应采用不燃烧材料, 其表面装饰层宜采用不燃烧材料, 严格限制可燃材料使用。变形缝内不准敷设电缆、 可燃气体管道和甲、 乙、 丙类液体管道。如上述电缆、 管道需穿越变形缝时, 应在穿过处加不燃材料套管保护, 并在空隙处用不燃材料严密填塞。
　　7．管道穿过楼板时, 应用不燃烧材料将其周围空隙填塞密实。
　　8．冷库采用稻壳、 泡沫塑料等可燃烧材料作墙体内的隔热层时, 宜采用不燃烧隔热材料做水平防火带。防火带宜设在每层楼板水平处。冷库阁楼层和墙体的可燃保温宜用不燃烧体墙隔开。
浅谈建筑外墙外保温节能技术优势与不足
中国每年有10亿平方米的民用建筑投入使用, 建筑能耗占总能耗的比例已从1978年的10%上升到当前的30%左右。大力发展节能型建筑已成为共识。而伴随对节约能源与保护环境的要求不断提高, 建筑围护结构的保温技术也在日益加强, 特别是外墙保温技术得到长足发展, 并成为中国一项重要的建筑节能技术。
外墙外保温技术建筑中常使用的外墙保温主要有内保温、 外保温、 内外混合保温等方法。外墙外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧, 以赋予建筑物良好保温隔热性能的建筑节能措施。除了保温隔热功能以外, 由于将绝热体系置于外墙外侧, 从而使主体结构所受温差作用大幅度下降, 温度变形减小, 因而外墙外保温对结构墙体能起到保护作用并可有效阻断冷( 热) 桥, 有利于结构寿命的延长。
外墙外保温技术的优势与外墙内保温相比, 外墙外保温具有以下优势。
1.提高主体结构的使用寿命, 减少长期的维修费用。采用外保温技术, 由于保温层置于建筑物围护结构外侧, 缓冲了因温度变化导致结构变形产生的应力, 避免了雨、 雪、 冻、 融、 干、 湿循环造成的结构破坏, 减少了空气中有害气体和紫外线对围护结构的侵蚀。因而只要墙体和屋面保温隔热材料选材适当, 厚度合理, 外保温能够有效地防止和减少墙体和屋面的温度变形, 有效消除常见的斜裂缝或八字裂缝。
2.降低建筑造价, 增加房屋使用面积。由于外保温技术保温材料贴在墙体的外侧, 其保温、 隔热效果优于内保温, 故可使主体结构墙体减薄, 从而增加每户的使用面积。
同时墙体的减轻又可减少建筑梁、 柱的直径和钢筋用量, 进一步降低造价。根据测算, 在塔形建筑中平均每户可增加使用面积1.3平方米～1.8平方米, 按建筑面积计算售房面积, 在商品房价格中等偏上的城市, 外保温所增加的使用面积的售价可基本抵冲外保温的费用。
3.基本消除”热桥”的影响。”热桥”是指在内外墙交界处、 构造柱、 框架梁、 门窗洞等部位形成散热的主要渠道。对内保温而言, ”热桥”是难以避免的, 而外保温既可防止”热桥”部位产生结露, 又可消除”热桥”造成的热损失。热损失减少了, 每个采暖季的支出自然就降了下来。
4.改进墙体热工性能。采用外保温时, 由于蒸气渗透性高的主体结构材料处于保温层内侧, 只要保温材料选材适当, 在墙体内部一般不会发生冷凝现象, 故无需设置隔气层。同时外保温墙体由于蓄热能力较大的结构层在墙体内侧, 当室内受到不稳定热作用时, 室内的空气温度上升或下降, 墙体结构层能够吸引或释放热量, 故有利于室温保持稳定。
5.便于对建筑物进行装修改造。在室内装修中, 内保温层易遭破坏, 外保温则可避免发生这种问题。在对旧建筑物进行节能改造时, 采用外保温方式最大的优点是无需临时搬迁, 基本不影响用户正常生活。
外墙外保温技术的不足1.国内的外保温施工与国外相比难度较大。这是因为中国地少人多, 城市人口居住密度高, 居住建筑结构以多层和高层建筑为主, 而国外发达国家以低层别墅和少量多层建筑为主, 很少见到当前在国内大量出现的现浇混凝土剪力墙结构的高层住宅建筑。这样国内的外墙外保温针正确对象, 要比国外建筑结构的单体面积及高度都大得多, 施工难度也更大。
2.有些外保温产品技术不过关, 刮大风时常常吹落保温层, 外保温层裂缝处理较难, 阻碍外保温技术的推广。因此, 建议相关部门应该就外保温产品技术及施工标准加以细化, 严格审批制度, 抬高准入门槛。
当前成熟的外墙外保温技术当前较成熟的外墙外保温技术主要有以下几种:
1.外挂式外保温外挂的保温材料有岩( 矿) 棉、 玻璃棉毡、 聚苯乙烯泡沫板( 简称聚苯板, eps、 xps) 、 陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、 钢丝网架夹芯墙板等。其中聚苯板因具有优良的物理性能和价格低廉, 已在世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。该外挂技术是采用粘接砂浆或是专用的固定件将保温材料贴、 挂在外墙上, 然后抹抗裂砂浆, 压入玻璃纤维网格布形成保护层, 最后加做装饰面。
还有一种做法是用专用固定件将不易吸水的各种保温板固定在外墙上, 然后将铝板、 天然石材、 彩色玻璃等外挂在预先制作的龙骨上, 直接形成装饰面。这种外挂式的外保温安装费时, 施工难度大, 且施工占用主导工期, 待主体验收完后方可进行施工。在进行高层施工时, 施工人员的安全不易得到保障。
2.聚苯板与墙体一次浇注成型该技术是在混凝土框-剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内, 在即将浇注的墙体外侧, 然后浇注混凝土, 混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。
该技术解决了外挂式外保温的主要问题, 其优势很明显。由于外墙主体与保温层一次成活, 工效提高, 工期大大缩短, 且施工人员的安全性得到保证。而且在冬季施工时, 聚苯板起保温作用, 可减少外围围护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀、 连续浇注, 否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬, 影响后续施工。
3.聚苯颗粒保温料浆外墙外保温将废弃的聚苯乙烯塑料( 简称为eps) 加工破碎为0.5毫米～4毫米的颗粒, 作为轻集料来配制保温砂浆。该技术包含保温层、 抗裂防护层和抗渗保护面层( 或是面层防渗抗裂二合一砂浆层) 。其中zl胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为国家级工法, 是当前被广泛认可的外墙保温技术。
该施工技术简便, 减少了劳动强度, 提高了工作效率不受结构质量差异的影响, 对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平, 同时解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面层易脱粘空鼓、 面层易开裂等问题。与别的外保温相比较, 在达到同样保温效果的情况下, 可降低房屋建筑造价。如与聚苯板外保温墙相比, 每平方米可降低25元左右。
另外, 节能保温墙体技术中还有将墙体做成夹层, 把珍珠岩、 木屑、 矿棉、 玻璃棉、 聚苯乙烯泡沫塑料、 聚氨酯泡沫塑料( 也可现场发泡) 等填入夹层中, 形成保温层。
外墙外保温发展展望由于外墙外保温的优越性越来越被各方面所认识和接受, 中国的外墙外保温工程正在快速增加, 加上既有建筑的节能改造逐步提上日程, 外墙外保温必然是建筑节能改造的一项基本措施。由于未来的外墙外保温技术将会更加多种多样, 丰富多彩, 采用不同保温材料、 不同构造、 不同工艺( 手工的、 半工业化的、 工业化的) 的做法并存, 而中国经济正处于蓬勃发展时期, 建筑规模庞大, 因此, 中国的外墙外保温市场有可能会成为世界上最广大、 最有活力的外保温市场。
铝合金门窗设计思路
铝合金门窗是现在应用最广泛的一类门窗, 本文就如何设计出满足建筑要求和功能的铝合金门窗提出一此思路和看法。门窗作为建筑外围护结构的组成部分, 无论是高档建筑、 还是普通住宅, 都给予了不同的建筑功能和要求, 如要满足建筑效果、 防雨、 采光、 通风、 视野、 保温隔热、 隔声等多种功能, 才能为人们提供舒适、 宁静的室内环境, 实现社会可持续发展的要求。铝合金门窗是现在应用最广泛的一类门窗, 本文就如何设计出满足建筑要求和功能的铝合金门窗提出一此思路和看法。
一、 门窗的建筑设计
门窗是建筑的单元, 是立面效果的装饰符号, 最终体现出建筑的特点。尽管不同建筑对门窗的设计有不同的要求, 门窗大样分格千变万化, 但我们还是能够找寻出一些规律。
1．门窗立面分格要符合美学特点, 分格设计时, 要考虑如下因素
(1)分格比例的协调性。就单个玻璃板块来说, 长宽比接近黄金分格比是美的, 不宜设计成正方形和长宽比达1:2以上的狭长矩形。
(2)门窗立面分格既要有一定的规律, 又要体现变化, 在变化中求规律; 分格线条疏密有度; 等距离、 等尺寸划分显示了严谨、 庄重、 严肃; 不等距自由划分则显示韵律、 活泼和动感。
(3)至少同一房间、 同一墙面门窗的横向分格线条要尽量处于同一水平线上, 竖向线条尽量对齐。
(4)门窗立面设计时要考虑建筑的整体效果要求, 比如建筑的虚实对比、 光影效果、 对称性等。
2．门窗颜色的选配(包括玻璃和型材的颜色)
门窗的颜色的选配是影响建筑最终效果的重要一环。在确定颜色时要与建筑设计师、 业主等多方共同商定, 最终要有建筑设计师的签字确认。
3．门窗的个性化设计
能够根据顾客的不同爱好和审美观点, 设计出独特的门窗造型。
4．门窗的通透性
门窗立面在主视部位的视线高度范围内(1.5m～1.8m左右)最好不要设置横框和竖框, 以免遮挡视线。有些门窗需要采用高透光率的玻璃或者要求具有较大的开阔视野, 便于观看室外风景。
5．门窗的采光和通风
门窗的通风面积和活动扇数量要满足建筑通风要求; 同时门窗的采光面积也应满足《建筑采光设计标准》(GB/T50033- )的规定和建筑设计图的要求。《公共建筑节能设计标准》(GB50189- )第4.2.4条规定: 建筑外窗每个朝向的窗墙面积比均不应大于0.70。当窗墙面积比小于0.40时, 玻璃的可见光透射比不应小于0.4。
二、 门窗安全性设计
1．门窗铝型材壁厚要求
2．门窗玻璃安全设计
(1)玻璃的选择: 玻璃厚度经计算确定, 并不宜小于5mm。建筑下列部位的门窗必须采用安全玻璃(钢化玻璃或夹层玻璃):
(a)7层及7层以上建筑外开窗;
(b)面积大于1.5㎡的窗玻璃;
(c)玻璃底边离最终装修面小于500mm的落地窗;
(d)与水平夹角小于75°倾斜屋顶且距室内地面大于3m的倾斜窗;
(e)玻璃面积大于0.5㎡的有框玻璃门;
(f)无框玻璃门应采用厚度不小于10mm的钢化玻璃。
(2)玻璃与槽口搭接量和其它配合尺寸应符合《铝合金窗》(GB/T8479)中表5和表6的规定。
(3)玻璃与铝合金框槽应采用橡胶垫片柔性接触。
(4)玻璃应进行机械磨边处理, 磨轮的目数应在180目以上。
3．五金配件的选择和设计。
4．推拉门窗窗扇与上下框导轨搭接量应不小于10mm, 而且必须安装防脱落块和防撞块等安全措施, 防止窗扇掉落和开启时碰撞伤人。
5．建筑外墙面玻璃窗活动扇下框距室内地面高度应不低于900mm。特殊情况下如果低于900mm时应采取其它防护安全措施(如增加防护栏杆等)。
6．铝合金门窗连接固定采用的螺钉、 螺栓必须采用优质不锈钢制品, 以防止电化腐蚀产生螺钉松动。不锈钢螺钉尽量采用机制螺纹, 尽量避免使用自攻钉, 螺钉连接最好设计成受剪状态。
7．门窗应与墙体可靠连接固定
门窗与墙体连接方法主要有钢附框连接、 燕尾铁脚焊接连接、 燕尾铁脚与预埋件连接、 固定钢片射钉连接、 固定钢片金属膨胀螺栓连接等几种。燕尾铁脚厚度应≥3mm。固定钢片厚度≥1.5mm, 宽度≥15mm。所有燕尾铁脚和固定钢片表面应进行热浸镀锌处理。门窗连接固定点间距一般在300mm～500mm之间, 不能大于500mm。
(1)钢附框适用于门窗与各种墙体的连接, 安装精度高, 连接可靠, 但成本较高。
(2)门窗与钢结构的连接可采用燕尾铁脚焊接连接方法。燕尾铁脚与钢结构的连接用钢条或钢角码焊接调节。
(3)门窗与轻质墙体的连接宜采用燕尾铁脚与预埋件焊接连接方法。燕尾铁脚与预埋件之间用钢条或钢角码焊接调节。
(4)门窗与钢筋混凝土墙体的连接可用固定钢片(或燕尾铁脚)射钉或金属膨胀螺栓连接等。当采用固定钢片连接固定门窗时, 门窗四周边框与墙体之间的缝隙应采用水泥砂浆塞缝。水泥砂浆塞缝能使门窗外框与墙体牢固可靠地连接, 并对门窗的框料起着重要的加固作用。当缝隙采用聚胺脂泡沫填缝剂或其它柔性材料填塞时, 固定钢片应采用燕尾铁脚代替, 以保证门窗与墙体的连接固定可靠度。
(5)门窗与砖墙的连接可用固定钢片(或燕尾铁脚)金属膨胀螺栓连接。在砖墙上严禁采用射钉固定门窗。同钢筋混凝土墙体一样, 当采用固定钢片时缝隙应采用水泥砂浆塞缝, 当缝隙采用聚胺脂泡沫填缝剂或其它柔性材料填塞时, 应采用燕尾铁脚固定。
三、 铝合金门窗的防水密封设计
1．铝合金门窗水密性能最低控制指标
铝合金门窗水密性能最低指标可按下式取值且不小于250Pa(即铝合金门窗的水密性能不能低于3级指标):
P=k×μz×μs×W0
式中P: 水密性设计取值( Pa) ;
w0: 基本风压( N/㎡) ;
μz: 风压高度变化系数;
μs: 体形系数, 可取1.2;
k: 系数, 沿海热带风暴和台风地区k值取0.3, 其它地方取0.25。
2．门窗结构防水设计
(1)铝合金门窗结构设计时积极采用等压原理, 是提高门窗防水密封性能的最有效途径。
(2)活动扇与窗框的搭接量不能过小。平开窗活动扇与窗框的搭接量不宜小于7mm。
(3)尽量采用平开型门窗结构形式, 少用或不用推拉型门窗结构形式。由于推拉型门窗活动扇与上下滑轨间存在较大缝隙、 且相临的两个窗扇不在同一个平面上, 两个窗扇之间没有密封压紧力存在, 仅仅依靠毛条进行重叠搭接, 而毛条之间存在缝隙, 密封作用非常微弱, 因此推拉门窗防水密封性能很差。而平开型门窗窗扇和窗框间均设有2～3道密封橡胶胶条密封, 在窗扇关闭锁紧后密封橡胶条压得很紧, 而且中间空腔很容易形成等压腔, 因此能够设计出密封性能非常优越的门窗。
(4)门窗安装玻璃的铝合金玻璃压线宜设计在室内方向, 避免玻璃压线与窗框之间的细微缝隙渗水。
(5)推拉类型门窗下滑室内侧要设计足够高的挡水板, 否则当室外雨水有一定压力时, 雨水将越过挡水板流入室内。
(6)门窗活动扇上部应设置披水板, 下部设置排水孔。
(7)组合门窗尽量减少外露拼缝, 因为细微缝隙无法采用密封胶密封而产生渗漏。因结构原因无法避免外露拼缝时, 则拼缝处型材两接触面形成90°, 便于注密封胶密封。
3．门窗四周与墙体结构之间的缝隙处理
洞口周边的墙体质量好坏及其尺寸的精确与否, 对门窗防水性能有极其重要的影响。因此洞口周边墙体应尽可能采用混凝土结构, 尽量避免劣质砌体的使用。门窗与洞口墙体周边的标准间隙应控制在25mm之间, 其最大尺寸不应超过40mm, 最小不小于15mm, 否则应进行修整后方可进行门窗的安装。
当前铝门窗外框与墙体的缝隙填塞主要有两种方法:
(1)水泥砂浆填塞法。这是施工最简单、 应用最广泛的一种方法。水泥砂浆填缝时要注意以下问题:
(a)注意对门窗型材的保护, 防止施工时其它材料(如水泥砂浆和墙体涂料)对铝型材表面的污染, 只有在室内外墙体表面装饰完毕后, 才能取掉铝型材装饰面的保护胶带;
(b)对门窗外框型材与水泥砂浆接触的内表面涂防腐漆以防止水泥砂浆在凝固过程中对铝材的腐蚀;
(c)要控制水泥砂浆的配比, 保证水泥砂浆的质量;
(d)在水泥砂浆中要添加防水剂提高水泥砂浆的防渗漏性能;
(e)填缝时要饱满, 不允许出现空谷现象或和产生裂缝;
(f)填缝完毕后, 窗框四周与其它材料的交接部位要注防水密封胶。
(2)聚胺脂泡沫剂填塞法。采用此方法在填塞前, 缝隙四周要用水润湿, 挤出的聚胺脂泡沫剂与水分子发生化学反应后才能发泡膨胀填满缝隙。
如果墙体是轻质墙或砖墙, 由于门窗周边墙体因质量问题可能存在细小裂纹和缝隙而发生渗水现象。此时可在门窗边框四周的外墙面300mm范围内, 增涂二道防水涂料以减少雨水渗漏的机会。
4．密封胶条的选择
密封胶条要选用弹性较好、 耐紫外线、 耐老化、 永久变形小、 耐污染性能优良的密封材料, 如氯丁橡胶、 三元乙丙热固性橡胶或热塑性橡胶、 硅橡胶等。
5．玻璃与铝合金框槽四周采用密封胶条连续挤塞安装后, 室外侧还需要注密封胶。
6．门窗洞口上部应设置滴水线, 下部室外窗台板应设置向外坡水斜面。