铝合金门窗的窗型与外观设计探讨.doc

技术交流 技术推进发展 交流实现进步铝合金门窗的窗型与外观设计探讨1前言门窗作为建筑物的主要结构配件，其基本作用是通风、防风、采光、隔音、隔热，同时对建筑物的外观造型和室内外环境也有很大影响。随着建筑业的飞速发展以及人们生活水平的提高，对建筑门窗的性能要求也越来越高，建筑美学要求的风格、材料越来越多样化，如何根据不同地域的人文环境和建筑风格正确设计和选择门窗的窗型和外观，使之满足人们的审美要求且与建筑风格相协调，对建筑门窗设计生产者来说就显得尤为重要，本文将主要从铝合金门窗的窗型设计和选用，外观和设计等方面进行阐述。2铝合金门窗的窗型设计和选用铝合金门窗的开启构造形式很多，但归纳起来大致可分为旋转式（平开）开启门窗，平移式（推拉）开启门窗和固定门窗三大类。其中旋转式门窗主要有：外平开门窗、内平开门窗、内平开下悬门窗、上悬窗、中悬窗、下悬窗、立转窗等，平移式门窗主要有：推拉门窗、上下推拉窗、内平开推拉门窗、提升推拉门窗、推拉下悬门窗、折叠推拉门窗等。各种门窗又有不同的系列产品，如常用的外平开窗有40系列、45系列、50系列、60系列、65系列等，推拉窗有70系列、80系列、90系列、95系列、100系列等。采用何种门窗开启构造形式和产品系列，应根据建筑类型、使用场所要求和门窗窗型使用特点来确定。2.1 常用门窗开启形式特性和适用场所1）外平开门窗：外平开门窗是我国目前广泛使用的一种窗型，它的特点是构造简单、使用方便、气密性、水密性较好，通常可达到4级以上，造价相对低廉，适用于底层公共建筑和住宅建筑。但当门窗开启时，若受到大风吹袭可能发生窗扇坠落事故，故高层建筑应慎用这一窗型。外平开门窗一般采用滑移摩擦铰链作为开启连接配件，采用单点（适用于小开启扇）或多点（适用于大开启扇）锁紧装置锁紧。2）内平开门窗：内平开门窗通常采用合页作为开启连接配件，并配以风撑以确保开启角度和位置，锁紧装置同外平开门窗。内平开门窗同外平开门窗一样，具有构造简单、使用方便、气密性、水密性较好，造价低廉的特点，同时相对安全，适用于各类公共建筑和住宅建筑。但内平开门窗开启时开启扇开向室内，占用室内空间，对室内人员的活动造成一定影响，同时对窗帘的挂设也带来一些问题，在设计选用时需要注意协调解决这一问题。3）推拉门窗：推拉门窗最大的特点是节省空间，开启简单，造价低廉，目前在我国得到广泛使用，但其水密性能和气密性能相对较低，一般只能达到3级左右，在要求水密性能和气密性能高的建筑上不宜使用。适用于水密性能和气密性能要求较低的建筑外门窗和室内门窗，如封闭阳台门等。推拉门窗通常采用装在底部的滑轮来实现窗扇在窗框平面内沿水平方向滑移，采用钩锁、碰锁或多点锁锁紧装置锁紧。4）上悬窗：上悬窗通常采用滑移摩擦铰链作为开启连接配件，另配二连杆支撑铰链作开启限位，紧固锁紧装置采用七字执手（使用于小开启扇）或多点锁（适用于大开启扇）。5）内平开下悬门窗：内平开下悬门窗式一款具有复合开启功能的窗型，外观精美，功能多样，综合性能高。通过简单的联动执手，可分别实现门窗的内平开（满足人员进出、擦窗和大量通风之需要）和下悬（通风、换气之需要）开启，以满足不同的用户需求。当其下悬开启时，在实现通风换气的同时，还能避免大量雨水进入室内和阻挡部分噪音，而当其关闭时，其窗扇的四边都会被联动锁固在窗框上，具有优良的抗风压性能和水密、气密性能。但其造价相对较高，另外。在设计时同样需要协调考虑由于内平开所带来的问题。6）推拉下悬门窗：此窗型也是一款具有复合开启功能的窗型，可分别实现推拉和下悬开启，以满足不同的用户需求，综合性能高，配件个、复杂，造价高，用量相对较少。7）折叠推拉门窗：折叠推拉门窗采用合页将多个门窗扇连接一体，可实现门窗扇沿水平方向折叠移动开启，满足大开启和通透的需要。2.2 铝合金门窗窗型设计和选用铝合金门窗发展至今，以形成了相对完整的系列化通用窗型，可以满足绝大多数建筑门窗的要求，所以，一般情况下，在进行门窗窗型设计时，应按工程的不同要求，紧可能选用标准窗型，以达到方便设计、生产、施工和降低产品成本的目的。在窗型选用时，应充分考虑下列因素合理选取；1）选取与不同地区、不同环境、不同建筑类型相适应的门窗窗型和系列。2）满足门窗抗风压性能、水密性能、气密性能和保温性能等物理性能有求。我国地域辽阔，从北方严寒的东北三省到南国炎热的海南岛，从干燥的西北内陆到多雨的东南沿海，气候环境差别巨大，同时各类建筑业有不同的建筑功能和建筑装饰要求。因此，在进行门窗窗型设计和选用时，应根据各地气候特点与建筑设计要求，正确合理的选择建筑外窗窗型。如北方严寒地区冬季气候寒冷，建筑门窗首先要考虑是门窗的保温性能和气密性能，应选用高气密性能的隔热型材Low-E中空玻璃保温平开型门窗；而南方夏热冬暖地区多狂风暴雨、气候炎热，应注重门窗的抗风压性能、气密性能和门窗的遮阳性能，可选择满足抗风压性能、水密性能要求的遮阳型平开门窗。特殊情况下，现有的标准窗型可能不能满足要求，此时，可根据要求另行对标准窗型进行部分型材的修改设计甚至全部从新设计，但因新窗型设计须进行一系列的研发程序（型材设计、开模、型材试模、样窗试制、形式试验、定型等），将会大大增加工程成本和延缓工程工期，所以是否必须采用设计窗型应综合考虑工程要求、工程造价预算及工期等方面因素后慎重决定。3.铝合金门窗外观设计铝合金门窗外观设计包含门窗色彩、造型、立面风格尺寸等诸多内容。建筑门窗作为建筑外墙和室内装饰的一部分，其色彩、造型、立面风格尺寸和外观效果，对建筑外立面的美观协调和室内环境的舒适和谐有着十分重要的作用。3.1 铝合金门窗色彩门窗颜色的选配是影响建筑装饰效果的重要一环。门窗所用玻璃、铝合金型材的类型和色彩种类繁多。铝合金型材可采取阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳喷涂和木纹转印等多种处理方法，其中阳极氧化可形成的型材颜色相对较少，常见的有银白色、古铜色和黑色，电泳涂漆、粉末喷涂和氟碳喷涂均有许多的色彩和表面质感可供选择，木纹转印处理技术可在型材表面形成木纹、花岗岩纹等多种花色。在采用传条隔热铝合金型材时，还可将门窗室内和室外设计成不同的颜色，玻璃的色彩主要有玻璃着色和镀膜形成，颜色的选择同样十分丰富。通过玻璃颜色和型材颜色的合理搭配，可形成非常丰富多彩的铝合金门窗色彩组合，满足各种建筑装饰效果要求。铝合金门窗色彩组合是影响建筑立面和室内装饰效果的重要因素，在选择时要综合考虑以下因素：建筑物的性质和用途、建筑外立面基准色调、室内装饰要求、门窗造价等，同时要与周围环境相协调。3.2 铝合金门窗造型铝合金门窗设计性强，可按建筑的需要设计变化出各种立面造型，如平面型、折线型、圆弧型等。在设计铝合金门窗的立面造型时，同样应综合考虑与建筑外立面及室内装饰相协调，同时应综合考虑生产工艺和工程造价，如制作圆弧型门窗需将型材和玻璃拉弯，当采用特殊玻璃时会造成玻璃成品率低，甚至在门窗使用期内造成玻璃不时爆裂，影响门窗的正常使用，其造价也比折线型门窗的造价高许多，另外当门窗需要开启时，亦不宜设计成圆弧形门窗。所以在设计门窗的立面造型时，应综合考虑装饰效果、工程造价和生产工艺等因素，以满足不同的建筑需要。3.3 铝合金门窗立面、分格尺寸设计门窗立面分格千变万化，但我们还有可以找寻出一些规律。门窗立面分格要符合美学特点，分格设计时，主要应根据建筑立面效果、房间间隔、建筑采光、节能、通风和视野等建筑装饰效果和满足建筑使用功能要求，同时兼顾门窗受力计算、成本和玻璃成材率等多方面因素合理确定。1）门窗立面分格设计原则a. 门窗立面设计时要考虑建筑的整体效果，如建筑的虚实对比、光影效果、对称性等。b. 立面分格根据需要可设计为独立窗，也可设计为各种类型的组合窗和条形窗。c. 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；不等距划分则显示韵律、活泼和动感。d. 至少同一个房间、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。在主要的视线高度范围内（1.5m1.8m左右）最好不要设置横向分格线，以免遮挡视线。e. 分格比例的协调性，就单个玻璃板块来说，长度比宜按接近黄金分格比来设计，而不宜设计成正方形和长宽比达1:2以上的狭长矩形。2）门窗立面分格设计时主要应考虑的因素a. 建筑功能和装饰的需要，如门窗的通风面积和活动扇数量要满足建筑通风要求；门窗的采光面积应满足建筑采光设计标准GB/T50033的要求。同时应满足建筑节能有求的窗墙面积比、建筑立面和室内的装饰有求等（此条一般有建筑设计根据相关有求确定）。b.门窗受力设计计算：门窗的分格尺寸除了根据建筑功能和装饰有求来确定外，它还受到门窗受力计算的制约，如型材、玻璃的强度计算、挠度计算；五金件承重计算等；当建筑师理想的分格尺寸与门窗受力计算出现矛盾时，解决办法有：a）调整分格尺寸；b）变换所选定的材料或采取相应的加强措施。c. 玻璃原片的成材率：玻璃原片尺寸通常为2.1m2.4m宽，3.3m3.6m长，各玻璃厂的产品原片尺寸不尽相同，在进行门窗分格设计时，应根据所选定玻璃厂家提供的玻璃原片规格，确定套裁方法，合理调整分格尺寸，尽可能提高玻璃板材的利用率，这一点在门窗厂自行进行玻璃裁切时显得尤为重要。d. 门窗开启形式：门窗分格尺寸特别是开启扇尺寸同时还受到门窗开启形式的限制，各类门窗开启形式所能达到的开启扇尺寸各不相同，主要取决于五金件的安装形式和承重能力。如采用摩擦铰链承重的外平开窗开启扇宽度通常不宜超过750mm，过宽的开启扇会因窗扇在自重作用下发生坠角导致窗扇的开启困难。合页的承载能力强于摩擦铰链，所以当采用合页联接承重时可设计制作分格较大的平开窗扇。推拉窗如开启扇设计过大过重，超过了滑轮的承重能力，也会出现开启不畅的情况。所以在进行门窗立面设计时，还需根据门窗开启形式和所选取的五金配件通过计算或试验确定门窗开启扇允许的高宽尺寸。4.铝合金门窗安全设计铝合金门窗设计时，应充分考虑门窗的安全性，避免门窗在使用过程中因设计不合理造成损坏，引发危及人身安全的事件或使用本身产生的不安全因素。通常应重点考虑下列因素：1）开启门扇和固定门扇以及落地窗玻璃的设计选用，必须符合现行业标准建筑玻璃应用技术规范JGJ113中的人体冲击安全规定。在人流出入较多，可能产生拥挤和儿童集中的公共场所的门和落地窗，必须采用钢化玻璃或夹层玻璃等安全玻璃。2）安装高度为7层及7层以上的外开窗、玻璃面积大于1.5m2的窗、玻璃底边离最终装修面高度小于500mm的落地窗和倾斜安装的铝合金窗必须采用安全玻璃。3）无室外阳台的外窗台距室内地面高度小于0.9m时，必须采用安全玻璃并加设可靠的防护措施；窗台高度低于600mm的凸窗，其计算高度应从窗台面计算。4）玻璃在正常使用状态下应有足够的刚度，不应产生手动可测出的使人产生不安全感的较大变形挠度。5）推拉窗用于外墙时，必须有防止窗扇在负风压下向室外脱落的装置。6）为避免高层建筑窗在开启时受强风吹袭发生坠落，高层建筑宜采用内开式窗或具有可靠防脱落限位装置的推拉式窗。7）有防盗要求的建筑外窗，应采用夹层玻璃和可靠的门窗锁具，如采用具有多点锁紧装置的锁具，同时可采用带钥匙的窗锁、执手等锁闭装置，也可采用铝合金花格窗、花格网、防护栏杆等防护措施。推拉门窗扇应有防止从室外侧拆卸的装置。5. 结束语铝合金门窗的开启形式不同，其适合的场合也不同。在进行门窗设计时，应按工程的不同有求，尽可能选用标准窗型，以达到方便设计、生产、施工和降低产品成本的目的，同时窗型的设计应考虑不同地区、环境和建筑类型，并满足门窗抗风压性能、水密性能、气密性能和保温性能等物理性能要求。门窗的窗型及外观设计应与建筑外立面和室内环境相协调，并充分考虑其安全性，避免在使用过程中因设计不合理造成损坏，引发危及人身安全的事件。作者简介阎春芹，1968年生，女，山东建筑大学机电学院副教授，山东大学在读博士。主要研究方向为建筑门窗与幕墙。王 春，深圳金粤幕墙装饰工程有限公司