性能与选用

12　门　窗

本章导读:

●基本要求　熟悉门窗的种类、形式和尺度;掌握门窗的基本性能及选用;了解各种门窗的构造组成。

●重点　门窗的形式和尺度,门窗的基本性能及选用。

●难点　门窗的基本性能及选用。

门和窗是房屋的重要组成部分。门的主要功能是交通联系,兼顾通风采光;窗主要供采光和通风之用,它们均属建筑的围护构件。

在设计门窗时,必须根据有关规范和建筑的使用要求来决定其形式及尺寸大小。造型要美观大方,构造应坚固、耐久,开启灵活,关闭紧严,便于维修和清洁,规格类型应尽量统一,并符合现行《建筑模数协调统一标准》的要求,以降低成本和适应建筑工业化生产的需要。

门窗按其制作的材料可分为:木门窗、塑料门窗、铝合金门窗、彩板门窗等。

12.1　形式与尺度

门窗的形式主要取决于门窗的开启方式,不论其材料如何,开启方式均大致相同。

12.1.1　门的形式与尺度

1)门的形式

门按其开启方式通常有:平开门、弹簧门、推拉门、折叠门、转门等几种形式。

(1)平开门

平开门为水平开启的门,它的铰链装于门扇的一侧与门框相连,门扇围绕铰链轴转动。其门扇有单扇、双扇,内开和外开之分。平开门构造简单,开启灵活,易于维修,易满足疏散的要求,是建筑中最常见、使用最广泛的门,如图12.1(a)所示。

(2)弹簧门

弹簧门的开启方式与普通平开门相同,不同之处是它以弹簧铰链代替普通铰链,借助弹簧的力量实现门的启闭。它使用方便,美观大方。为避免人流相撞,门扇或门扇上部应镶嵌玻璃,如图12.1(b)所示。还有一种弹簧门是采用暗装地弹簧来实现门的启闭。

(3)推拉门

门扇沿轨道左右滑行来实现门的启闭。根据轨道的位置,推拉门可为上挂式和下滑式。推拉门开启时不占空间,受力合理,不易变形,但在关闭时难于严密。在民用建筑中,还经常采用轻便推拉门分隔内部空间,如图12.1(c)、(d)所示。

(4)折叠门

折叠门由多个门扇构成,每个门扇宽度以600mm左右为宜,适用于宽度较大的洞口,分为侧挂式折叠门和推拉式折叠门两种。侧挂式折叠门不适用于宽大洞口。推拉式折叠门在门顶或门底装滑轮及导向装置,启闭时门扇通过滑轮沿着导向装置移动,如图12.1(e)、(f)所示。折叠门占用空间少,但构造较复杂,通常用于公共建筑中大空间的灵活分隔。

(5)转门

转门是由两个固定的弧形门套和垂直旋转的门扇构成。门扇可分为三扇或四扇,绕竖轴旋转。转门对隔绝室外气流有一定作用,可作为寒冷地区公共建筑的外门,但不能作为疏散门。通常在转门两旁另设疏散用门,如图12.1(g)所示。其构造复杂、造价高,不宜大量采用。

2)门的尺度

门的尺度通常是指门洞的高宽尺寸。门作为交通疏散,其尺度取决于人的通行、家具器械的搬运及与建筑物的比例关系等,并应符合现行《建筑模数协调统一标准》的规定。

(1)门的高度

一般民用建筑门的高度不宜小于2100mm。如门设有亮子时,门洞高度一般为2400～3000mm,其中亮子高度一般为300～600mm。公共建筑大门高度可视需要适当提高。

(2)门的宽度

单扇门为600～1000mm,双扇门为1200～1800mm。宽度在2100mm以上时,则多做成三扇、四扇门或双扇带固定扇的门,因为门扇过宽易产生翘曲变形,同时也不利于开启。

为了使用方便,一般民用建筑门(木门、铝合金门、塑钢门)均编制成标准图,在图上注明类型及有关尺寸,设计时可按需要直接选用。

12.1.2　窗的形式与尺度

1)窗的形式

窗按其开启方式通常有:平开窗、固定窗、悬窗、推拉窗、立转窗等几种形式,如图12.2所示。

图12.1　门的开启方式

图12.2　窗的开启方式

(1)平开窗

铰链安装在窗扇一侧与窗框相连,向外或向内水平开启。有单扇、双扇、多扇,内开与外开之分。平开窗与平开门相似,构造简单、开启灵活、制作维修均方便,是民用建筑中很常见的一种窗,如图12.2(a)所示。

(2)悬窗

根据铰链和转轴位置的不同,可分为上悬窗、中悬窗和下悬窗,如图12.2(b)、(c)、(d)所示。

(3)固定窗

无窗扇、不能开启的窗为固定窗。固定窗的玻璃直接嵌固在窗框上,可供采光和眺望之用,不能通风。固定窗构造简单、密闭性好,多与门亮子和开启窗配合使用,如图12.2(h)所示。

此外,还有立转窗、推拉窗等形式,如图12.2(e)、(f)、(g)所示。

2)窗的尺度

窗的尺度主要取决于房间的采光通风、构造做法和建筑造型等要求,并要符合现行《建筑模数协调统一标准》的规定。对一般民用建筑用窗,各地均有通用图集,各类窗的高度与宽度尺寸通常采用扩大模数3M数列作为洞口的标志尺寸,需要时只要按所需类型及尺度大小直接选用。

12.2　性能与选用

12.2.1　门窗“三性”

门窗的物理性能主要包括空气渗透、雨水渗漏、抗风压、保温、隔声、采光性能6个方面。其中,后三种性能,是根据房间功能的具体需求进行选择和控制;前三种性能是建筑门窗基本的三项性能,即通常说的门窗“三性”。根据《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》(GB/T7106—2008)的规定,建筑外门窗根据不同性能指标有不同的分级。

(1)门窗气密性指标

门窗气密性能的分级是采用在标准状态下,压力差为10Pa时的单位开启缝长空气渗透量q1和单位面积空气渗透量q2作为分级指标,将建筑外门窗分为8级,见表12.1。

表12.1　建筑外门窗气密性能分级表

(2)门窗水密性指标

门窗水密性能的分级是采用严重渗漏压力差值的前一级压力差值作为分级指标,将建筑外门窗分为6级,见表12.2。

表12.2　建筑外门窗水密性能分级表　　单位:帕

注:第6级应在分级后同时注明具体检测压力差值。

(3)门窗抗风压性指标

门窗抗风压性能的分级是采用定级检测压力差值P3作为分级指标,将建筑外门窗分为9 级,见表12.3。

表12.3　建筑外门窗抗风压性能分级表　　单位:千帕

注:第9级应在分级后同时注明具体检测压力差值。

此外,建筑门窗在空气声隔声性能、保温性能及采光性能方面也有相关标准和相应的分级指标。因此,在门窗的选用上,应根据各地区气候、建筑高度、房间使用要求等因素,合理确定和选择门窗的类型和等级,并满足相关性能指标的要求。

12.2.2　门窗节能

建筑门窗是建筑围护结构中热工性能最薄弱的部位,其能耗占到建筑围护结构总能耗的40%～50%。同时,门窗也是建筑中的得热构件,可以通过太阳光透射入室内而获得太阳辐射,因此是影响建筑室内热环境和建筑节能的重要因素。

门窗要想达到好的节能效果,除了满足良好的三项基本性能外,还应综合考虑当地气候条件、功能要求、建筑形式等因素,并满足国家节能设计标准对门窗设计指标的要求。

1)节能设计指标

在建筑节能设计中,应根据建筑所处城市的建筑热工设计分区,恰当地选择门窗材料和构造方式,使建筑外门窗的热工性能符合该地区建筑节能设计标准的相关规定。其主要指标包括有:

(1)传热系数

传热系数是外门窗保温性能分级的重要指标。不同建筑外门窗材料、构造方法其传热系数也不相同,不同建筑热工设计分区、不同体形系数条件下的建筑外门窗其传热系数要求也不同,见表12.4。

(2)综合遮阳系数

对于南方炎热地区,在强烈的太阳辐射条件下,阳光直射到室内,将严重影响建筑室内热环境,因此外窗应采取适当遮阳措施,以降低建筑空调能耗。门窗遮阳包括玻璃遮阳和建筑外遮阳,建筑外遮阳分为水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳以及挡板遮阳。

门窗的遮阳效果用综合遮阳系数(SCw)来衡量,其影响因素包括玻璃本身的遮阳性能和外遮阳的遮阳性能。其要求也根据建筑热工设计分区、窗墙面积比的不同有所区别,见表12.4。

2)节能设计措施

①增强门窗的保温性能。即根据各地区建筑节能设计标准合理选择满足传热系数指标的门窗。提高门窗保温性能的措施有改善门窗框的保温能力,改善门扇和窗玻璃的保温能力。

②减少门窗的空气渗透。空气渗透是门窗热工性能薄弱的重要原因之一,因此,应选用制作和安装质量良好、气密性等级较高的门窗。改进门窗气密性的措施有在出入口处增设门斗;提高型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确度;采取良好的密封措施。

③选择适宜的窗地比。建筑能耗中,照明能耗占20%～30%。为了充分利用天然采光,节约照明用电,应根据房间的功能、光气候特征等因素,选择适宜的窗地比。

④控制好窗墙面积比。从天然采光角度来说,窗洞口面积越大约好。但从热工角度来说,为了避免建筑能耗随外窗面积的增大而增加,必须对窗墙面积比进行控制。窗墙面积比的限制除了与建筑热工设计分区有关外,还与外墙的朝向相关。

表12.4　夏热冬冷地区不同朝向、不同窗墙面积比的外窗传热系数和综合遮阳系数限制

注:①表中的“东,西”代表从东或西偏北30°(含30°)至偏南60°(含60°)的范围;“南”代表从南偏东30°至偏西30°的范围。
②楼梯间、外走廊的窗不按本表规定执行。

⑤合理的遮阳设计。在南方炎热地区,门窗的隔热性能尤其重要。提高隔热性能主要靠两方面的途径:一是采用合理的建筑外遮阳,设计挑檐、遮阳板、活动遮阳等措施;二是玻璃的选择,选用对太阳红外线反射能力强的热反射材料贴膜,如Low-E玻璃等。

12.3　门窗构造

12.3.1　木门窗构造

1)平开门的组成

平开门一般由门框、门扇、亮子、五金零件及其附件组成(图12.3)。

①门框:又称门樘,是门扇、亮子与墙的联系构件。一般由两根竖直的边框和上框组成。当门带有亮子时,还有中横框,多扇门则还有中竖框。门框的安装根据施工方式分后塞口和先立口两种。

图12.3　木门的构造组成

②门扇:按其构造方式不同,有镶板门、夹板门、拼板门、玻璃门和纱门等类型。

③亮子:又称腰头窗,在门上方,为辅助采光和通风之用,有平开、固定及上中下悬几种。

④五金零件:一般有铰链、插销、门锁、拉手、门碰头等。

⑤附件:有贴脸板、筒子板等。

2)平开窗的组成

平开窗一般由窗框、窗扇(玻璃扇、纱扇)、五金零件及其附件组成(图12.4)。

①窗框:一般由两根边框和上下框组成。当窗的尺寸较大时,应增设中横框或中竖框。窗框的安装与门框一样,根据施工方式分后塞口和先立口两种。

②窗扇:一般由上冒头、中冒头(窗芯)、下冒头及边梃组成。根据镶嵌材料的不同,分为玻璃扇、纱窗扇和百叶窗扇等。

③五金零件:一般有铰链、插销、风钩、拉手及导轨、滑轮等。

④附件:有贴脸板、窗台板和窗帘盒等。

图12.4　木窗的构造组成

由于木窗在强度、防火、密闭性、耐久性等方面存在较大的不足,加之我国建筑用优质木材资源有限,故目前木窗的使用较少。

3)木门构造

常用的木门门扇有镶板门和夹板门两种,其构造示例如图12.5和图12.6所示。

12.3.2　塑料门窗构造

塑料门窗是以聚氯乙烯、改性聚氯乙烯或其他树脂为主要原料,轻质碳酸钙为填料,添加适量助剂和改性剂,经挤压机挤成各种截面的空腹门窗异型材,再根据不同的品种规格选用不同截面异型材料组装而成。由于塑料的变形大、刚度差,一般在型材内腔加入钢或铝等,以增加抗弯能力,即所谓塑钢门窗,较之全塑门窗刚度更好,如图12.7所示。

图12.5　镶板门构造

图12.6　夹板门构造

图12.7　塑钢窗的构造组成

塑料门窗线条清晰、挺拔,造型美观,具有耐水、耐腐蚀、阻燃、抗冲击、无需表面处理等优点,不但具有良好的装饰性,而且有良好的隔热性和密封性。因此,在建筑上得到大量的应用。

12.3.3　金属门窗构造

金属门窗种类较多,常见的有铝合金门窗、钢门窗和彩板门窗,其中铝合金门窗应用最为广泛。

1)普通铝合金门窗

铝合金门窗的开启方式多为水平推拉式,根据需要也可以采用其他启闭方式。下面以铝合金推拉窗为例,讲述有关的构造做法。

图12.8　铝合金门窗安装节点

(1)铝合金窗框的构造

铝合金窗框采用塞口法安装,其装入洞口应横平竖直,外框与洞口应弹性连接牢固,不得将窗外框直接埋入墙体(图12.8)。这样做一方面是保证建筑物在振动、沉降和热胀冷缩等因素引起的互相撞击、挤压时,不致使窗损坏;另一方面使外框不直接与混凝土、水泥浆接触,避免碱对铝型材的腐蚀,对延长使用寿命有利。

(2)铝合金窗玻璃的选择及安装

玻璃的厚度和类别主要根据面积大小、热工节能要求来确定。一般多选用5～8mm厚的平板玻璃、镀膜玻璃、钢化玻璃或中空玻璃等。在玻璃与铝型材接触的位置设垫块,周边用橡皮条密封固定。

2)断桥铝合金门窗

由于普通铝合金门窗框传热系数大,很难满足目前门窗节能指标的要求,故近年来开始采用断桥铝合金门窗,它可以较大地降低铝合金门窗的传热系数。断桥型铝合金门窗框是指型材采用非金属材料将铝合金型材进行断热。其构造有穿条式和灌注式两种,前者在框中间采用高强度增强尼龙隔热条,后者用聚氨基甲酸乙酯灌注。目前市场上的断热型铝合金门窗以穿条式为主,其构造做法如图12.9所示。

图12.9　断桥铝合金窗的构造组成

复习思考题

1.门按其开启方式通常有哪些形式?各有何特点?

2.窗按其开启方式通常有哪些形式?各有何特点?

3.门窗“三性”指的是哪三种性能?

4.门窗的节能设计措施主要有哪些方面?

5.平开木门的构造组成有哪些?

6.塑料门窗的特点是什么?

7.断桥铝合金门窗与普通铝合金门窗的区别是什么?