铝合金门窗系统型材结构设计优化

铝合金门窗系统型材结构设计优化
赵琳; 刘高鹏
赋码管理是什么意思【期刊名称】《《建材与装饰》》
【年(卷),期】2019(000)029
【总页数】2页(P91-92)
【关键词】铝型材门窗系统; 铝型材设计; 门窗性能
【作 者】赵琳; 刘高鹏
【作者单位】桂林理工大学南宁分校 广西南宁 530001
水泥灌浆料【正文语种】中 文
【中图分类】TU512
0 前言摩擦搅拌焊接
目前我国大多数的建筑门窗均采用铝合金门窗,与其它材质的门窗,如钢窗、木窗、塑钢窗等相比,它具有自己的显著的优点,如:耐久性好,防火性好、质轻、高强度、装饰性能好及环保性等。随着生活要求的不断提高,人们对门窗系统性能的需求从基本的采光、通风,到强度高、密封好、不漏水、隔音、隔热等性能更高的要求。这些性能在国家标准GB/T8478-2008《铝合金门窗》中有不同的级别要求,级别越高,铝合金门窗系统能所达到的性能就越高。
实际中影响铝合金门窗系统性能的因素较多,例如:五金配件、胶条密封件、铝材结构、制作安装工艺等。论文主要对铝型材的结构设计进行讨论,通过分析铝门窗系统的影响因素,结合实际设计经验,对铝合金门窗型材结构进行设计优化。
1 铝合金门窗型材设计需要考虑的因素分析
1.1 槽口的选择
这里的槽口是指五金配件、胶条、毛条的槽口。市场上通用的平开五金配件一般有两种槽口:C槽及U槽;推拉五金配件滑轮的种类较多,选择范围广;而胶条、毛条按其密封位置
及搭接量也有较多型号选择。因此,在进行铝型材结构设计前,应对配件的性能、价格、特点有足够的了解,并对其进行选择。对于特殊的型材结构需要,可专门定制相应配件,但开发周期及成本都会增加。
1.2 制作、安装的便利
随着人工成本越来越高及智能生产的发展,铝门窗型材的结构设计不再是一味的通过追求省料来降低成本。怎么减少加工量,增加安装精度,减轻劳动强度等都是必要的考虑因素。
1.3 铝合金门窗五项性能
太阳能恒温器
抗风压性能:抗风压性能考核的是门窗在外力作用下受力型材达到规定变形量时的风压值,是门窗强度、刚度的最基本要求,铝型材主受力杆件的结构设计应符合计算要求。
水密性能:门窗不发生雨水渗漏的最高风压力差值,不同区域其要求达到的等级也不相同。一般对于沿海、台风较多的地区,水密性能要求也越高。
气密性能:门窗的气密性能是指门窗单位面积上的空气渗透量,它考核的是门窗在关闭状态下,阻止空气渗透的能力。低气密性能的门窗,不仅使空气渗透量增加,还会降低隔声、隔热性能。因此,气密性能越好,则热交换就越少,对室温的影响也越小,从而使冬季采暖或夏季空调降温的耗能降低。
隔声性能:是利用门窗将声能屏蔽,隔声性能好坏用材料入射声能与透过声能相差的分贝数来表示,差值越大,说明隔声性能越好。由于铝材的隔声性能较差,在设计时须通过优化设计进行改善。
热工(隔热)性能:即材料的热物理特性,导热性能。当今社会可持续发展的观念深入人心,建筑节能也是近年来门窗发展的基本趋势,因此,铝合金门窗传热系数须符合《公共建筑节能设计标准》,及现行行业标准。对热工性能要求高的隔热门窗,同样需要对铝型材结构设计进行优化。
1.4 满足客户的其他需求
由于地域、气候、审美、需求等不同,用户会对门窗提出一些特有的或者对某些功能更高
的要求,那么在进行设计时就需要充分考虑其可行性及经济性,具体问题具体分析,以达到最终需要。
2 铝合金型材设计优化技巧
针对以上因素分析后,结合实际设计经验,可采用以下技巧优化铝门窗型材的结构设计。
柱面投影2.1 提高抗风压性能技巧
对于平开门窗,在主受力铝型材的结构设计中,增加铝型材的壁厚及加大其截面能提高其强度,但结果并不完全成正比,根据惯性矩的公式,增加受力方向的尺寸效果会更好。
对于推拉门窗,其型材截面一般比平开窗大,其抗风压性能应该也较好,通过受力分析可知推拉门窗主受力杆件往往是中间的扇料(勾企),而窗扇的上、下横料主要靠滑轮来承受风载,因此抗风压性能不够理想,这可通过在勾企增加加强腔体以提高其抗风压性能即加强勾企。
另外,推拉铝合金门窗也可通过选择其他类型五金配件使其具有更好的抗风压性能。选择
例如:提升推拉配件、平压推拉配件、多点传动锁等通,使推拉门窗具有更大的抗风压性能,相应的型材结构在设计时也要做相应优化。
2.2 提高水密性能技巧
在设计内平开铝型材时要有等压腔的设计,并在平开扇料增加滴水线,便于雨水排出,还可在开启扇上方框料设计挡水板,防止雨水流入。在制作时也要加工相应排水孔,并安装排水防风块,如图1所示。
图1
对于推拉门窗,主要在于下滑截面的结构设计,可通过增加室内的档边来提高其水密性。另外,两个轨道的阶梯型设计也能进一步提高水密性。合理设置下滑的排水孔,保证排水系统的通畅也是提高水密性的保障,如图2所示。
图2
另外,门窗的水密性还取决于密封配件的选择,平开窗一般采用胶条进行密封,推拉窗一
般采用毛条进行密封,而胶条的密封效果优于毛条。对于水密、气密性要求高的推拉门窗,可将竖向的毛条改为胶条,或将铝型材结构设计成提升推拉的形式,还可在窗框上设计披水板,以阻止外墙水通过门窗流入室内。
2.3 提高气密性能技巧
可采用多道密封结构设计铝门窗型材,增加气密性。密封胶条采用具有良好耐久性和弹性的材料,如:三元乙丙。还需注意保证整窗正确的搭接量,搭接量太少达不到密封效果,搭接太多则会产生干涉,其具体数值根据不同窗型及选用的配件决定。
一般来说,平开门窗的气密性能优于推拉门窗,如果要提高推拉窗的气密性,在设计时可以借鉴平开窗的结构,例如:将推拉扇两侧的毛条槽口改成胶条槽口,并留出足够空间安装两点锁或三点锁,使贴合、锁紧效果更好。
2.4 提高隔声性能技巧
由于门窗中玻璃占整窗面积的80%左右,因此,玻璃的隔声效果直接决定了整窗的隔声效果,可采用双层中空玻璃代替单层玻璃,甚至采用三层中空玻璃。铝型材虽只占整窗面积
的20%,对隔声效果贡献不大,但也可通过改变其结构进一步降低噪声,具体设计技巧与气密性能类似,这里就不再论述。
2.5 提高隔热性能技巧
汽车膨胀水箱与隔声性能类似,玻璃对节能效果的影响最大,但这并不等于占门窗面积20%左右的铝型材就不需要进行优化设计了。目前铝合金型材的隔热形式有以下几种:穿条、注胶、铝木复合、木铝复合,前两种的应用广泛,性价比高,后两种造价高,属高等门窗。不管采用哪种方法,都是将室内、外的铝型材通过导热性能低的材料隔离开。

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