铝合金门窗设计说明

铝合金门窗设计说明

铝合金门窗外装饰2007-06-16 16:27:29 阅读693 评论0 字号：大中小

门窗作为建筑外围护结构的组成部分，无论是高档建筑、还是普通住宅，都给予了不同的建筑功能和要求，如要满足建筑效果、防雨、采光、通风、视野、保温隔热、隔声等多种功能，才能为人们提供舒适、宁静的室内环境，实现社会可持续发展的要求。铝合金门窗是现在应用最广泛的一类门窗，本文就如何设计出满足建筑要求和功能的铝合金门窗提出一此思路和看法。

一、门窗的建筑设计

门窗是建筑的单元，是立面效果的装饰符号，最终体现出建筑的特点。尽管不同建筑对门窗的设计有不同的要求，门窗大样分格千变万化，但我们还是可以找寻出一些规律。

1．门窗立面分格要符合美学特点，分格设计时，要考虑如下因素

(1)分格比例的协调性。就单个玻璃板块来说，长宽比接近黄金分格比是美的，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、严肃；不等距自由划分则显示韵律、活泼和动感。

(3)至少同一房间、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。

(4)门窗立面设计时要考虑建筑的整体效果要求，比如建筑的虚实对比、光影效果、对称性等。

2．门窗颜色的选配(包括玻璃和型材的颜色)

门窗的颜色的选配是影响建筑最终效果的重要一环。在确定颜色时要与建筑设计师、业主等多方共同商定，最终要有建筑设计师的签字确认。

3．门窗的个性化设计

可以根据顾客的不同爱好和审美观点，设计出独特的门窗造型。

4．门窗的通透性

门窗立面在主视部位的视线高度范围内(1.5m～1.8m左右)最好不要设置横框和竖框，以免遮挡视线。有些门窗需要采用高透光率的玻璃或者要求具有较大的开阔视野，便于观看室外风景。

5．门窗的采光和通风

门窗的通风面积和活动扇数量要满足建筑通风要求；同时门窗的采光面积也应满足《建筑采光设计标准》

(GB/T50033-2001)的规定和建筑设计图的要求。《公共建筑节能设计标准》(GB 50189-2005)第4.2.4条规定：建筑外窗每个朝向的窗墙面积比均不应大于0.70。当窗墙面积比小于0.40时，玻璃的可见光透射比不应小于0.4。

二、门窗安全性设计

1．门窗铝型材壁厚要求

2．门窗玻璃安全设计

(1)玻璃的选择：玻璃厚度经计算确定，并不宜小于5mm。建筑下列部位的门窗必须采用安全玻璃(钢化玻璃或夹层玻璃)：

(a)7层及7层以上建筑外开窗；

(b)面积大于1.5㎡的窗玻璃；

(c)玻璃底边离最终装修面小于500mm的落地窗；

(d)与水平夹角小于75°倾斜屋顶且距室内地面大于3m的倾斜窗；

(e)玻璃面积大于0.5㎡的有框玻璃门；

(f)无框玻璃门应采用厚度不小于10mm的钢化玻璃。

(2)玻璃与槽口搭接量和其它配合尺寸应符合《铝合金窗》(GB/T8479)中表5和表6的规定。

(3)玻璃与铝合金框槽应采用橡胶垫片柔性接触。

(4)玻璃应进行机械磨边处理，磨轮的目数应在180目以上。

3．五金配件的选择和设计

4．推拉门窗窗扇与上下框导轨搭接量应不小于10mm，并且必须安装防脱落块和防撞块等安全措施，防止窗扇掉落和开启时碰撞伤人。

5．建筑外墙面玻璃窗活动扇下框距室内地面高度应不低于900mm。特殊情况下如果低于900mm时应采取其它防护安全措施(如增加防护栏杆等)。

6．铝合金门窗连接固定采用的螺钉、螺栓必须采用优质不锈钢制品，以防止电化腐蚀产生螺钉松动。不锈钢螺钉尽量采用机制螺纹，尽量避免使用自攻钉，螺钉连接最好设计成受剪状态。

7．门窗应与墙体可靠连接固定

门窗与墙体连接方法主要有钢附框连接、燕尾铁脚焊接连接、燕尾铁脚与预埋件连接、固定钢片射钉连接、固定钢片金属

膨胀螺栓连接等几种。燕尾铁脚厚度应≥3mm。固定钢片厚度

≥1.5mm，宽度≥15mm。所有燕尾铁脚和固定钢片表面应进行热浸镀锌处理。门窗连接固定点间距一般在300mm～500mm之间，不能大于500mm。

(1)钢附框适用于门窗与各种墙体的连接，安装精度高，连接可靠，但成本较高。

(2)门窗与钢结构的连接可采用燕尾铁脚焊接连接方法。燕尾铁脚与钢结构的连接用钢条或钢角码焊接调节。

(3)门窗与轻质墙体的连接宜采用燕尾铁脚与预埋件焊接

连接方法。燕尾铁脚与预埋件之间用钢条或钢角码焊接调节。

(4)门窗与钢筋混凝土墙体的连接可用固定钢片(或燕尾铁脚)射钉或金属膨胀螺栓连接等。当采用固定钢片连接固定门窗时，门窗四周边框与墙体之间的缝隙应采用水泥砂浆塞缝。水泥砂浆塞缝能使门窗外框与墙体牢固可靠地连接，并对门窗的框料起着重要的加固作用。当缝隙采用聚胺脂泡沫填缝剂或其它柔性材料填塞时，固定钢片应采用燕尾铁脚代替，以保证门窗与墙体的连接固定可靠度。

(5)门窗与砖墙的连接可用固定钢片(或燕尾铁脚)金属膨胀

螺栓连接。在砖墙上严禁采用射钉固定门窗。同钢筋混凝土墙体

一样，当采用固定钢片时缝隙应采用水泥砂浆塞缝，当缝隙采用聚胺脂泡沫填缝剂或其它柔性材料填塞时，应采用燕尾铁脚固定。

三、铝合金门窗的防水密封设计

1．铝合金门窗水密性能最低控制指标

铝合金门窗水密性能最低指标可按下式取值且不小于

250Pa(即铝合金门窗的水密性能不能低于3级指标)：P=k×μz×μs×W0

式中P：水密性设计取值（Pa）；

w0：基本风压（N/㎡）；

μz：风压高度变化系数；

μs：体形系数，可取1.2；

k：系数，沿海热带风暴和台风地区k值取0.3，其它地方取0.25。

2．门窗结构防水设计

(1)铝合金门窗结构设计时积极采用等压原理，是提高门窗防水密封性能的最有效途径。

(2)活动扇与窗框的搭接量不能过小。平开窗活动扇与窗框的搭接量不宜小于7mm。

(3)尽量采用平开型门窗结构形式，少用或不用推拉型门窗结构形式。由于推拉型门窗活动扇与上下滑轨间存在较大缝隙、且相临的两个窗扇不在同一个平面上，两个窗扇之间没有密封压紧力存在，仅仅依靠毛条进行重叠搭接，而毛条之间存在缝隙，密封作用非常微弱，所以推拉门窗防水密封性能很差。而平开型门窗窗扇和窗框间均设有2～3道密封橡胶胶条密封，在窗扇关闭锁紧后密封橡胶条压得很紧，而且中间空腔很容易形成等压腔，因此可以设计出密封性能非常优越的门窗。

(4)门窗安装玻璃的铝合金玻璃压线宜设计在室内方向，避免玻璃压线与窗框之间的细微缝隙渗水。

(5)推拉类型门窗下滑室内侧要设计足够高的挡水板，否则当室外雨水有一定压力时，雨水将越过挡水板流入室内。

(6)门窗活动扇上部应设置披水板，下部设置排水孔。

(7)组合门窗尽量减少外露拼缝，因为细微缝隙无法采用密封胶密封而产生渗漏。因结构原因无法避免外露拼缝时，则拼缝处型材两接触面形成90°，便于注密封胶密封。

3．门窗四周与墙体结构之间的缝隙处理

洞口周边的墙体质量好坏及其尺寸的精确与否，对门窗防水性能有极其重要的影响。所以洞口周边墙体应尽可能采用混凝土结构，尽量避免劣质砌体的使用。门窗与洞口墙体周边的标准间隙应控制在25mm之间，其最大尺寸不应超过40mm，最小不小于15mm，否则应进行修整后方可进行门窗的安装。

目前铝门窗外框与墙体的缝隙填塞主要有两种方法：

(1)水泥砂浆填塞法。这是施工最简单、应用最广泛的一种方法。水泥砂浆填缝时要注意以下问题：

(a)注意对门窗型材的保护，防止施工时其它材料(如水泥砂浆和墙体涂料)对铝型材表面的污染，只有在室内外墙体表面装饰完毕后，才能取掉铝型材装饰面的保护胶带；

(b)对门窗外框型材与水泥砂浆接触的内表面涂防腐漆以防止水泥砂浆在凝固过程中对铝材的腐蚀；

(c)要控制水泥砂浆的配比，保证水泥砂浆的质量；

(d)在水泥砂浆中要添加防水剂提高水泥砂浆的防渗漏性能；

(e)填缝时要饱满，不允许出现空谷现象或和产生裂缝；

(f)填缝完毕后，窗框四周与其它材料的交接部位要注防水密封胶。

(2)聚胺脂泡沫剂填塞法。采用此方法在填塞前，缝隙四周要用水润湿，挤出的聚胺脂泡沫剂与水分子发生化学反应后才能发泡膨胀填满缝隙。

如果墙体是轻质墙或砖墙，由于门窗周边墙体因质量问题可能存在细小裂纹和缝隙而发生渗水现象。此时可在门窗边框四周的外墙面300mm范围内，增涂二道防水涂料以减少雨水渗漏的机会。

4．密封胶条的选择

密封胶条要选用弹性较好、耐紫外线、耐老化、永久变形小、耐污染性能优良的密封材料，如氯丁橡胶、三元乙丙热固性橡胶或热塑性橡胶、硅橡胶等。

5．玻璃与铝合金框槽四周采用密封胶条连续挤塞安装后，室外侧还需要注密封胶。

6．门窗洞口上部应设置滴水线，下部室外窗台板应设置向外坡水斜面。

四、门窗的气密性设计

水密性能较好的门窗，其气密性能也较好。铝合金门窗气密性能最低控制指标应按下列各规范要求取值：

1．《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分）》(JGJ26)第4.2.5条规定：外窗气密性能在低层及多层居住建筑中应小于或等于2.5m3/m.h；在高层及中高层居住建筑中应小于等于

1.5m3/m.h。

2．《公共建筑节能设计标准》(GB 50189-2005)第4.2.10条规定：外窗的气密性不应低于《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB 7107规定的4级水平。

五、门窗的热工性能设计

1．门窗传热系数和遮阳系数的取值应符合《公共建筑节能设计标准》(GB 50189-2005)第4.2条、《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》(JGJ26-95)第4.2条的规定和要求。

2．选择适当的节能玻璃。由于玻璃面积占门窗面积的70%以上，根据建筑不同的热工性能要求，正确选择适当的玻璃类型，是门窗节能设计的关键。

(1)玻璃节能评价的主要参数。

衡量通过玻璃进行能量传播的主要参数有传热系数K值、太阳能透过率、遮蔽系数等。

(a)传热系数K值：在稳态条件下，围护结构两侧空气温度差为1℃，1h内通过1㎡面积传递的热量。K值的单位通常是

W/(㎡.K)。K值是玻璃的传导热、对流热和辐射热三种热传方式的综合体现。玻璃的K值越大，它的隔热能力就越差，通过玻璃的能量损失就越多。

(b)太阳能参数：透过玻璃传递的太阳能其实有两部分，一是太阳光直接透过玻璃而通过的能量；二是太阳光在通过玻璃时一部分能量被玻璃吸收转化为热能，该热能中的一部分又进入室内。通常有三个概念来定义：

太阳光透射率：太阳光以正常入射角透过玻璃的能量占整个太阳光入射能的百分数；

太阳能总的透过率：太阳光直接透过玻璃进入室内的能量与太阳光被玻璃吸收转化为热能后二次进入室内的能量之和占

整个太阳光入射能的百分数。

太阳能反射率：太阳光被所有表面(单层玻璃有两个表面，中空玻璃有四个表面)反射后的能量占入射能的百分数。

(c)遮阳系数：相同条件下，太阳辐射能量透过玻璃的热量与透过3mm透明玻璃的热量之比(3mm无色透明玻璃的总太阳能透过率是0.87)，即玻璃的总太阳能透过率除以0.87即为玻璃的遮阳系数。遮阳系数越小阻挡阳光直接辐射的性能越好。

(2)节能玻璃种类：

(a)吸热玻璃：吸热玻璃是在玻璃本体内掺入金属离子使其对太阳能有选择地吸收同时呈现不同的颜色。吸热玻璃也可用镀膜方法生产。吸热玻璃的节能是通过太阳光透过玻璃时将30%～40%的光能转化为热能而被玻璃吸收，热能以对流和辐射的形式散发出去从而减少太阳能进入室内。因此吸热玻璃具有较好的隔热性能。如果用吸热玻璃制成中空玻璃，则隔热效果更加显著。

(b)热反射镀膜玻璃：热反射玻璃是在玻璃表面镀上金属、非金属及其氧化物薄膜使其具有一定的反射效果，能将太阳能反射回大气中而达到阻挡太阳能进入室内使太阳能不在室内转化

为热能的目的。热反射镀膜玻璃主要特性是：在λ=0.4μm～

0.7μm的可见光范围内，具有良好的透明度，而对0.4μm以下的紫外线波段和波长在0.7 μm～2.5μm的红外线波段具有很高的反射率，节能可达30%以上。热反射玻璃的反射率越高说明其对太阳能的控制越强，但是玻璃的可见光透过率会随着反射率的升高而降低，影响采光效果，太高的玻璃反射率也可能出现光污染问题。用热反射镀膜玻璃制成中空玻璃，则节能效果更加明显。

(c)Low-E低辐射镀膜玻璃：Low-E低辐射镀膜玻璃在优质浮法玻璃表面均匀地镀上特殊的金属膜系,极大地降低了玻璃表面辐射率,并提高了玻璃的光谱选择性。可见光可有效地透过膜系和玻璃，保持了室内明亮,而肉眼看不见的红外线80%以上被

膜系反射(特别是远红外线几乎完全被其反射回去而不透过玻璃)。Low-E玻璃还可以大幅度降低玻璃的紫外线透过率。通常Low-E 玻璃加工制成中空玻璃使用。中空Low-E玻璃与普通单片玻璃

相比,夏季可节能60%以上,冬季可节能70%以上。

(d)中空玻璃：中空玻璃由于在两片玻璃之间形成了一定厚度的气体层，中间空气或其他气体层的流动被限制从而减少了玻璃的对流和传导传热，因此它具有较好的保温隔热能力。同时中空玻璃的单片还可以采用镀膜玻璃和其他节能玻璃，能将这些玻璃的优点都集中于中空玻璃上，从而发挥出更好的节能作用。为了保证中空玻璃的质量，中空玻璃应采用双道密封(一道密封应

采用丁基热熔密封胶，二道密封采用聚硫密封胶，也可采用硅酮密封胶)，间隔铝框应采用连续折弯型或插角型。

(e)真空玻璃：真空玻璃是目前节能效果最好的玻璃，真空玻璃是在密封的两片玻璃之间形成真空从而使玻璃与玻璃之间

的传导热接近于零，同时真空玻璃的单片一般至少有一片是

Low-E低辐射玻璃，这样其对流、辐射和传导传热都很少，节能效果非常好。

(3)节能玻璃的选择

在选择使用节能玻璃时，应根据建筑所在地理位置确定玻璃品种：严寒地区和寒冷地区的玻璃应以控制热传导为主，尽量

选择中空玻璃或Low-E低辐射中空玻璃；夏热冬冷地区和夏热

冬暖地区尽量控制太阳能进入室内以减少空调负荷，最好选择热反射玻璃、吸热玻璃及由热反射玻璃或吸热玻璃组成的中空玻璃和遮阳型Low-E中空玻璃。

3．夏热冬冷地区和夏热冬暖地区门窗受日照较长的门窗宜采取外遮阳措施，如设置阳台、遮阳板及遮阳百叶等。

4．断桥窗的运用

隔热断桥铝合金门窗是通过增强尼龙隔条(PA66GF25，即聚酰胺66+25玻璃纤维)将铝合金型材分为内外两部分阻隔了铝的热传导，大大提高了铝合金门窗的保温隔热性能。在设计隔热断桥铝合金门窗时要注意以下两点才能取得最佳的隔热效果：一是隔热条要保持足够的长度(一般不宜小于15mm)；二是采取等温线设计原理，即门窗外框和窗扇的隔热条尽量处于同一中心线。

六、门窗的防噪隔声设计

1．选择合适的玻璃。单层玻璃隔声量一般在25～30分贝，中空玻璃隔声量一般在30～35分贝，夹层玻璃隔声量一般在35～40分贝，中空夹层玻璃隔声量可达40～45分贝以上。

2．采用密封性能优良的窗户，是提高门窗隔声性能的重要途径。

3．门窗结构配合要紧密。避免门窗活动扇等因风力作用产生噪声。特别是推拉类型门窗的活动扇由于与上下滑道之间的缝隙过大，风力作用下发生晃动从而产生噪声。

4．金属材料之间的配合接触面应采用柔性材料隔开，避免因材料热胀冷缩和外力（如风力等）作用产生噪声。

七、铝合金门窗的防雷设计

1．《建筑物防雷设计规范》(GB 50057)对建筑门窗的防雷有如下规定：

(1)第一类防雷建筑物：突出屋面的屋屋顶门窗及30m及以上外墙上的门窗应与防雷装置连接；

(2)第二类防雷建筑物：突出屋面的屋顶门窗及45m及以上外墙上的门窗应与防雷装置连接；

(3)第三类防雷建筑物：突出屋面的屋顶门窗及60m及以上外墙上的门窗应与防雷装置连接。

2．门窗防雷做法：用钢带作为引下线，一端与主体结构防雷体系可靠连接，另一端采用铜带或不锈钢片过渡与门窗边框相连接。边框连接部位应清除非导电保护层。

八、门窗的防蚊防虫设计

九、门窗的经济性设计