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塑料门窗的性能设计
| 来源:保定宝硕新型建筑材料有限公司 作者:李海洋 张海霞 日期:2007-2-27 页面功能【字体：大 中 小】【打印】【投稿】【评论】 |
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| 随着经济水平的不断发展，塑料门窗凭借着良好的性能得到了用户青睐。门窗是建筑结构的重要要素，国家对建筑节能的不断提高，相应的对塑料门窗的性能也提出了更高要求。下面谈谈塑料门窗的性能设计：
一、抗风压设计
塑料型材断面结构的精心设计，可在主型材钢衬腔加入钢衬，使塑料门窗有优良的抗风压 |
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随着经济水平的不断发展，塑料门窗凭借着良好的性能得到了用户青睐。门窗是建筑结构的重要要素，国家对建筑节能的不断提高，相应的对塑料门窗的性能也提出了更高要求。下面谈谈塑料门窗的性能设计：
一、抗风压设计
塑料型材断面结构的精心设计，可在主型材钢衬腔加入钢衬，使塑料门窗有优良的抗风压性能。不同的风压地区，不同的建筑物高度及洞口大小，可以通过设计不同的窗型、选用不同的型材系列和不同壁厚的钢衬来满足建筑对门窗抗风压性能的要求。下面以具体窗型为例来说明抗风压的计算过程
例一：窗型(60推拉带上亮)
窗的结构简图及中梃的风载荷分布图可简化如下：
计算上图中梃的抗风压等级
已知：L=160cm,H1=100cm,H2=50cm,
中梃钢衬Iy=2.4cm4,E=21×106玻璃为单玻。计算过程如下：
梯形均布荷载的挠度计算公式：
f=WL4a[25-40(a÷L)2+16(a÷L)4]÷1920EI
图中中梃的挠度等于上、下梯形均布荷载对中梃产生的挠度之和
即：f=f1+f2
f=f1+f2=WL4a1[25-40(a1÷L)2+16(a1÷L)4]÷1920EI+ WL4a2[25-40(a2÷L)2+16(a2÷L)4]÷1920EI
设A1=a1[25-40(a1÷L)2+16(a1÷L)4]
A2=a2[25-40(a2÷L)2+16(a2÷L)4]
代入上式得到：f=WL4(A1+A2)÷1920EI
玻璃为单玻f=L/120代入上式整理后得到：
W=14.7EI÷[L3(A1+A2)]
式中W的单位为N/cm2为了和GB/T 7106-2002中的风压等级单位统一，应把W的单位换算为Pa，上式变为
W=16×104EI÷[L3（A1+A2）]
式中：W-受力杆件承受的风荷载，单位Pa
E-受力杆件钢衬的弹性模量
I-受力杆件钢衬的惯性矩，单位cm4
L-受力杆件的长度，单位cm
a-荷载高度，单位cm，当HL时，a=L/2
（1）确定a1、a2值，由于H1、H2都小于L,所以a1=100/2=50cm, a2=50/2=25cm
（2）计算A1、A2值
A1=a1[25-40(a1÷L)2+16(a1÷L)4]
=50[25-40(50÷160)2+16(50÷160)4]
=1062.3(cm)
A2=a2[25-40(a2÷L)2+16(a2÷L)4]
=25[25-40(25÷160)2+16(25÷160)4]
=600.8(cm)
（3）把A1、A2代入公式计算风压值W
W=16×104EI÷[L3(A1+A2)]
=16×104×21×106×2.4÷[1603(1062.3+600.8)]
=1183(pa)
（4）确定风压等级：
1000Pa
例二：窗型（60内平开带下亮）
窗的结构简图及中梃的风载荷分布图可简化如下：
在图1中竖梃进行抗风压计算：
已知L=150cm，H1=75cm，H2=75cm,
中梃钢衬Iy=2.9cm4，E=21×106 玻璃为单玻。
计算过程：
由例一直接运用公式W=16×104EI÷[L3(A1+A2)]
在图1中横梃进行抗风压计算：
已知L=150cm，H1=100cm，H2=50cm,
中梃钢衬Iy=2.9，E=21×106 玻璃为单玻。
计算过程：
由例一直接运用公式W=16×104EI÷[L3(A1+A2)]
（1）确定a1、a2值，由于H1、H2都小于L，所以a1=100/2=50cm, a2=50/2=25cm
（2）计算A1、A2值
A1=a1[25-40(a1÷L)2+16(a1÷L)4]
=50[25-40(50÷150)2+16(50÷150)4]
= 1037.6(cm)
A2=a2[25-40(a2÷L)2+16(a2÷L)4]
=25[25-40(25÷150)2+16(25÷150)4]
=597.5(cm)
（3）把A1、A2代入公式计算风压值W
W=16×104EI÷[L3(A1+A2)]
=16×104×21×106×2.9÷[1503(1037.6+597.5)]
=1765(pa)
（4）确定风压等级：
1500Pa
二、气密性能设计
未增塑聚氯乙烯塑料窗JG/T 140-2005、未增塑聚氯乙烯塑料门JG/T 180-2005中规定塑料门窗的气密性能要达到3级以上即：q1≤2.5m3/(m·h)
提高门窗空气渗透性能的方法:
1.选择规格合适、优质的密封材料。
2.等强度设计，使门窗在使用过程中缝隙变化最小，保持密封可靠。
3.合理设计窗型，窗型分格要少，开启扇的数量要少，减少缝隙长度。
4.五金件的选择：合适规格、良好质量、多点锁闭。
5.五金件的安装：提高安装精度减小缝隙。
6.安装时处理好门窗与墙体缝隙，直接提高密封性能，避免由于窗缩、胀产生缝隙或者型材变形产生缝隙。
7.框扇搭接量均匀(实测不应小于6mm)
8.穿胶条时使用倒装法，密封胶条的长度应比装密封胶条的沟槽周长加10mm左右。
9.玻璃压条转角处对接间隙小于0.8mm。
三、水密性能设计
提高门窗水密性能的方法:
1.提高密封性能：选择规格合适、优质的密封材料
2.玻璃放在桥式玻璃垫块上，玻璃垫块下部设有足够大的沟槽，可避免玻璃和窗框之间产生返水现象.
3.开排水孔，尺寸5×30mm，数量要求
窗框构件：框横尺寸小于等于1000mm，铣1个排水槽；框横尺寸大于1000mm小于等于1800mm，铣2个排水槽；框横尺寸大于1800mm，铣3个水槽
扇构件：宽度小于等于800mm时，开1个排水槽；宽度大于800mm时，开2个排水槽
位置要求
只有1个排水槽时，外水槽应在中间位置；
有2个排水槽时，外水槽的端距为150mm左右；
有3个水槽时，中间外水槽的位置尽量在中间；
内外水槽中心距50-100mm；
当框上有横中梃时，横中梃外排水槽位置与框下横外水槽位置在同一坚直位置上。
4.开设气压平衡孔，开气压平衡孔是为保证型材排水腔气流通畅，顺利排水；带颜色型材辅腔空气流通，避免因暴晒等原因造成型材温度过高。气压平衡孔的尺寸为5*30的长圆孔或为Φ6圆孔，每扇开一个 。
5.对于三轨框可提高纱扇轨的高度即提高挡水高度可提高雨水渗漏性能
6.设计特殊的排水件。
四、保温性能设计
门窗的保温性能由传热系数K值反映（K值越大保温性能越差），塑钢门窗的整窗保温性能优异，未增塑聚氯乙烯塑料窗JG/T 140-2005、未增塑聚氯乙烯塑料门JG/T 180-2005中规定塑料门窗的保温性能要达到7级以上即：K<3W/m2·k
框、扇型材本身的保温性能，型材腔室越多保温性能越好， 3腔室型材K值大约为1.8，4腔室型材K值大约为1.6。
玻璃的保温性能，不同类型的玻璃K值差异很大：单玻K=6.4 W/m2·k，双层中空玻璃（玻璃间隙6）K=3.4 W/m2·k，双层中空玻璃（玻璃间隙12）K=3 W/m2·k，三层中空玻璃（玻璃间隙12）K=2W/m2·k，双层低辐射镀膜中空玻璃K=1.5 W/m2·k
提高门窗保温性能的方法:
1.提高门窗密封性能。
2.提高框扇形材的保温性能采用多腔室三密封框、扇型材。
3.提高玻璃的保温性能使用中空玻璃或多层玻璃,增加空气层的厚度，可减少甚至消除隔条内层玻璃表面结霜。
4.改善保温性能的薄弱环节,如中空玻璃隔条、钢衬，避免冷桥。
五、隔声性能设计
未增塑聚氯乙烯塑料窗JG/T 140-2005、未增塑聚氯乙烯塑料门JG/T 180-2005中规定塑料门窗的隔声性能要达到2级以上即：Rw≥25dB
提高门窗隔声性能方法：
1.采用性能好的密封条
2.减少缝隙
3. 增加玻璃层数和间距、增加玻璃厚度
4. 中空玻璃空气层充入惰性气体——氡
5. 缝隙填充隔声、吸声材料
6.消除共振
六、装饰性设计：
1.了解窗型发展趋势，亮窗变少，大固定小开启流行。提高性能，降低成本。
2.设计成一体窗，整体强度好、采光好、线条流畅美观、性能高、节约材料——型材、钢衬、配件、安装材料、节省组装时间、节省安装时间。
3.美景隔条、隐形纱窗等使用。
4.彩色窗普及。实现彩色型材的方法：通体法彩色法；双色共挤法（ PVC与PMMA共挤、PVC与ASA共挤、PVC与PVC共挤）；型材表面喷涂；型材表面热转印；覆膜法；安装铝扣板改变塑料窗的色彩。
5.型材设计流线型的趋势，采光性能好，外形美观，应该解决好组装过程中清角的问题。
七、采光性能设计：
1.影响采光因素：门窗面积，透光面积（玻璃所占比例），门窗与建筑面积的比例，门窗所在位置、高度、角度，玻璃的种类
2.增加采光方法：使用增透膜、吸热玻璃
4.遮阳方法：
反射光与散射光
反射膜、遮阳罩、遮阳窗、百叶窗、卷帘窗
注意防止光污染，幕墙应特别注意。
八、防盗性能、安全性设计
1.选用合适、优质的五金件，注意五金件的材质及其厚度、成形方式、表面处理。
2.五金件的安装将直接影响窗的使用寿命，注意螺钉的选用，保证五金件的安装位置，尽可能的实现多点锁闭。
3.窗型设计合理避免压条室外安装。
4．安装在易于受到人体或物体碰撞部位的建筑玻璃，如落地窗，应采取保护措施；7层及7层以上建筑物外开窗；面积大于1.5m2的窗玻璃或玻璃底边离最终装修面小于500mm的落地窗必须使用安全玻璃。
此外塑料门窗的安装及塑料门窗型材的断面设计等也将直接影响塑料门窗性能的好坏，在这里就不在介绍。可见塑料门窗性能的设计应该从多方面考虑，只有作好各个环节才能实现高性能的塑料窗。
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