3.7.2 很多建筑为提高室内的采光性能及室内景观效果采用了较大面积的门窗。由于门窗的热工性能较建筑墙体差很多,所以过大面积的外墙门窗往往导致热损失。根据建筑所处的气候分区,窗墙比与塑料门窗的传热系数或遮阳系数存在对应关系,而且一般情况下应满足窗墙比小于0.7;如果不能满足,应通过热工性能的权衡计算判断。
分类:3 工程设计
3.6 保温与隔热性能设计
3.6.1 我国不同地区的气候条件对建筑的影响有很大不同,对塑料门窗热工性能设计的要求和指标也不相同。塑料门窗的热工性能设计可参照相关地区的建筑节能设计标准执行。
3.6.2 有隔热要求的建筑主要是需要阻挡夏季太阳辐射得热、室外高温辐射得热以及温差传热。由于一般情况下室内外的温差不大,所以阻挡辐射得热是主要环节。对于塑料门窗而言,根据不同地区的气候条件选择适当的遮阳系数是隔热设计的重点。
3.6.3~3.6.4 门窗的传热系数远高于建筑墙体,所以是采暖建筑热量损失的主要部位。门窗相对于外墙内凹越深,其室外表面的空气流速越低,越利于保温。一般窗框外侧面与外墙立面的距离不宜小于100mm;严寒地区窗框的安装位置宜靠近室内方向安装,窗框外侧面与外墙立面的距离不宜小于150mm。当外墙有外保温层时,保温层应盖住外窗台,且窗框应尽量靠近保温层,以避免在窗框和保温层之间形成热桥,影响保温性能。
塑料窗的保温性能主要取决于面层玻璃的传热系数、门窗的密闭性能以及它与墙体连接部位的传热性能。中空玻璃较单层玻璃具有更低的传热系数,若需要更进一步降低传热系数,可采用Low-E镀膜中空玻璃以及三玻中空玻璃等玻璃品种。
国内使用的中空玻璃气体层最小厚度为6mm,气体层过薄或过厚均会导致层内气体的流动而使中空玻璃的传热系数上升,从而降低中空玻璃的保温性能。试验证明,当中空玻璃气体层厚度小于15mm时,玻璃的传热系数与气体层厚度呈线性反比关系,气体层厚度在15~25mm之间时,传热系数下降趋势变缓;气体层厚度在25~30mm之间时,传热系数基本不随气体层厚度的增加而变化;当气体层厚度大于30mm时,传热系数反而上升。说明并不是气体层厚度越大越好。综合其他因素(生产成本及工艺等),气体层的最佳厚度以12~18mm为宜。考虑到目前国家提倡保温节能的大趋势及塑料门窗本身节能效果好的特点,同时结合我国国情,特规定与塑料门窗配套使用的中空玻璃最小气体层厚度不宜小于9mm。
降低冷空气的渗透也是提高塑料门窗保温性能的重要途径。除了采用更好的密封材料外,增加密封级数可以取得进一步的密封效果。
塑料门窗的骨架具有良好的保温能力,但其与墙体连接的部位往往是保温的薄弱环节。当采用附框安装法时,由于附框一般具有很高的传热能力,非常不利于塑料门窗的保温,所以需要采取隔热措施以降低其传热系数。
3.6.5 采用外遮阳装置可以非常有效地提高塑料门窗的隔热能力。由于需要兼顾到室内的采光要求,所以遮阳装置宜设计成活动构造,且宜方便在室内进行操作。
3.5 隔声性能设计
3.5.2 塑料门窗的隔声性能主要取决于门窗构造及面层玻璃材料的选用、门窗玻璃镶嵌缝隙以及框、扇开启缝隙的密封。
门窗面层玻璃对门窗隔声效果起控制作用。可以通过增加玻璃厚度、采用不等厚度的夹层玻璃或中空玻璃等途径来有效提高门窗的隔声性能。
门窗玻璃镶嵌缝隙以及框、扇开启缝隙的密封对隔声,尤其是低频率的噪声影响较大。所以采用耐久性及弹性好的密封材料对门窗进行密封,是保证隔声性能的有效措施。
3.4 气密性能设计
3.4.1 门窗的气密性能是影响有采暖或空调建筑的热工性能的重要指标。在有节能要求的建筑中,由于门窗缝隙的空气渗透造成的能耗损失较大,所以不同地区的门窗气密性要求要满足相应的节能设计标准。居住建筑采暖地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区及既有建筑和公共建筑应符合下列节能设计标准的有关规定:
《公共建筑节能设计标准》GB 50189
《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》JGJ 26
《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ 75
《既有采暖居住建筑节能改造技术规程》JGJ 129
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 134
3.4.2 根据以往积累的经验,很多建筑外门(窗)在使用过程中由于使用了弹性差、耐久性能不好的密封胶条,在使用很短一段时间内即出现气密性能急剧下降,无法保证长期的密封节能效果。因此,密封条不宜采用性能低、易老化的改性PVC塑料,而应采用合成橡胶类的三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等耐久性好的材料。使用的密封条应连续完整,无断开,形成封闭的密封结构。
3.3 水密性能设计
3.3.1 门窗的水密性能是由建筑物自身的情况、用途及其重要性等因素决定的。可以根据在某一降雨强度时的设防风力等级来换算相应的水密性能设计风速,并依据设计风速来计算风压,确定门窗所需达到的水密性能指标。
在工程设计时可能会因为当地的气象资料不全而无法得到水密性能设计风速的数值,这样就不能通过上述的方法计算门窗的水密性能指标。考虑到受热带风暴和台风袭击的地区,暴雨多数由热带风暴和台风引起,所以也可以按照风荷载的频遇值作为水密性的定级依据,频遇值一般为标准值的40%。在风荷载标准值计算中的阵风系数主要是考虑脉动风压的瞬时增大因素,而门窗水密性能失效通常界定为稳定风荷载(静态压力)的持续作用,因而此项可以忽略不计;根据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001(2006年版),围护结构的体形系数取1.2(大面);风荷载标准值中的高度系数不变化,仍然按照《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001(2006年版)取值。则水密性设计计算系数=0.4×1.2=0.48,取整后将该系数简化为0.5,得出本条的水密性设计计算系数。
其他地区大风和下雨同时出现的概率很小,所以可按照本规范计算值的80%设计。
受热带风暴和台风袭击的地区是指《建筑气候区划标准》GB 50178中规定的ⅢA和ⅣA地区。
3.3.2~3.3.3 塑料门窗的水密性能是靠其具体的构造实现的。固定窗的窗框也应设置排水孔,防止框内积水。采用等压原理的设计思路是消除导致渗漏的压力差。导致渗漏的另外一个原因是毛细现象,这在拼樘料与窗框拼接的部位最容易发生。所以在构造设计上及连接工艺处理上应采取措施,以消除毛细现象。安装室外披水窗台板时,窗台板的边缘与外墙间妥善收口,亦可以有效防止渗漏。
减少和避免水与门窗接触也是提高水密性的好方法。窗楣设置滴水槽、开启扇上檐口安装披水条都能达到减少水与门窗接触的效果。而带有适当坡度的外窗台可以迅速排走积水,减少雨水对门窗的浸泡。
3.2 抗风压性能设计
3.2.1 本条是根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001(2006年版)规定,按围护结构风荷载计算方法,直接按该规范的公式7.1.1计算风荷载标准值。
建筑外窗抗风压性能分级的最低指标值是1000Pa,所以本条规定塑料门窗所承受的风荷载不低于1000Pa。
3.2.2 本条是按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ 113-2003第4章“玻璃抗风压设计”的内容执行。
3.2.3 门窗的主要受力构件应根据受荷情况和支撑条件,按照《未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料窗》JG/T 140-2005附录D“建筑外窗抗风强度计算方法”进行计算。
本条根据《建筑外窗抗风压性能分级及其检测方法》GB/T 7106确定采用单层玻璃的门窗主受力构件在风荷载标准值作用下的挠度相对值应不大于L/120;考虑到中空玻璃及夹层玻璃等组合玻璃结构受力情况,确定当采用组合玻璃时,门窗主受力构件的相对挠度值应不大于L/180。
3.2.4~3.2.6 门、窗的框和扇之间通过合页(铰链)等连接配件传递荷载时,连接点应有足够的强度保证构件结构体系的受力和传力。框、扇自身采用机械连接的方法组装时,连接构件和紧固件也需要根据其所承受的荷载进行设计计算。
材料强度标准值fk对于不锈钢和铝合金材料用材料变形0.2%的屈服强度σp0.2表示,对于碳素钢用材料的屈服强度σs表示。
连接计算采用许用应力法,以材料的强度标准值除以安全系数作为标准,评判连接强度是否满足要求。由于玻璃以及门窗杆件均采用风荷载标准值进行计算,所以连接计算也采用标准值进行计算。计算时采用单系数法,安全系数的确定规则如下:
1 抗拉(压)许用应力:铝合金材料连接件安全系数参照《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102取1.8,钢及不锈钢材料连接件、螺栓、螺钉安全系数取1.55;
2 抗挤压(承重)许用应力:安全系数均为1.10。
抗剪切允许应力:均按抗拉(压)允许应力的0.58倍确定。当连接配件许用承载值不易通过计算确定时,也可根据试验确定。可取试验中连接配件安全使用承载力有效测量限值中的最小荷载值,除以安全系数K(取1.65)来换算承载力许用值。
3.1 一般规定
3.1.1 塑料门窗的性能指标是以满足建筑物的功能为目标的,故塑料门窗的性能指标应根据实际需求合理确定。
3.1.2 由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、中华人民共和国质量监督检验检疫总局和中华人民共和国国家工商行政管理总局四部委联合下发的“发改运行[2003]2116号”文件“关于印发《建筑安全玻璃管理规定》的通知”明确规定:7层及7层以上建筑外开窗、面积大于1.5m2的窗玻璃或玻璃底边离最终装修面小于500mm的落地窗及倾斜装配窗、各类顶棚(含天窗、采光顶)吊顶等部位必须使用安全玻璃。本条参照四部委规定,提出安全玻璃的使用要求,并将“离最终装修面小于500mm的落地窗”改为:“距离可踏面高度900mm以下的窗玻璃”。这是因为可踏面比最终装修面更易理解,也更准确。依据国家标准《民用建筑设计通则》GB 50352-2005第6.6.3条的注:“栏杆高度应从楼地面或屋面至栏杆扶手顶面垂直高度计算,如底部有宽度大于或等于0.22m,且高度低于或等于0.45m的可踏部位,应从可踏部位顶面起计算”。依据国家标准《住宅设计规范》GB 50096-1999(2003年版)第3.9.1条,“外窗窗台距楼面、地面的高度低于0.90m时,应有防护设施,窗外有阳台或平台时可不受此限制。窗台的净高度或防护栏杆的高度均应从可踏面起算”。由此可以看出,从可踏面向上900mm的窗玻璃是非安全区域,900mm以上的窗玻璃与普通窗玻璃一样,可按其他3款的规定执行。
3.1.3 由于大部分玻璃是无色透明的,人们有时会忽略它的存在,特别是对于面积较大的门玻璃。这时极易发生人体对玻璃的冲击,对人体造成伤害。为了防止这种惨剧的发生,最有效的方法就是在玻璃上设置明显的标志,在人靠近它时起到警示作用。
3.1.5 为了保证增强型钢插入型材能够直接承受风荷载的压力,当增强型钢与型材内腔结合不紧密时,宜对增强型钢进行预弯处理,这种预弯曲的增强型钢插入聚氯乙稀型材中,可保证增强型钢有效承受荷载。
3.1.6 当组合窗总体尺寸较大时,不能忽略塑料型材因为温度变化或其他原因导致的伸缩和变位,因此,在单樘窗之间拼接时应采取相应的措施,解决由于型材胀缩导致的变形。
3.1.7 轻质砌块或加气混凝土的强度不够,无法直接采用射钉或膨胀螺栓连接固定,故应在门窗框与墙体的连接部位设置预埋件。空心砖根据其边缘厚度不同可选用不同的连接方法,如果其边缘厚度较大,可以直接用膨胀螺钉固定;若边缘厚度不够,则需设置预埋件。
3.1.8 为了避免塑料窗底边因承受玻璃重量而变形,并使玻璃不在框扇中发生位移且具有防震功能,应在玻璃四周塞入硬度适中的垫块加以支撑,若垫块过硬无法吸收玻璃因温度变化产生的变形,也起不到防震作用;过软或过窄则达不到支撑的目的。多片玻璃要保证其底边与垫块充分接触。但垫块不应阻滞排水槽中水的流出,必要时可在垫块下放置垫桥。垫块不得使用硫化再生橡胶、木片或其他吸水性材料,因为硫化再生橡胶会与PVC型材发生有害化学反应,使型材变色、降解。木片或其他吸水性材料会因受潮、吸水产生体积膨胀。使玻璃受到挤压而破裂。