提高珠江三角洲铝合金外平开窗水密性能的几点设计措施

时间日期：2004-4-23 已被阅读次：[6488]

南海市兴发幕墙窗有限公司　招敏红

　　[提　要] 本文对如何提高珠江三角洲铝合金外平开窗的水密性能问题，进行分析，并从设计角度提出了实际解决措施。
　　[关键词] 珠江三角洲　铝合金外平开窗　压力平衡防水设计　水密性能

　　一、概述
　　在现代高层、超高层商住、办公楼中，建筑师为了创造良好的居室环境和外立面效果，除了采用各种建筑幕墙作为建筑物的外装饰之外，建筑外窗的单樘面积和分格尺寸也越来越大。作为建筑外围护结构的铝合金外平开窗，特别是合页式铝合金外平开窗，由于其基本性能（抗风压能、水密性能和气密性能）好，安全性高，越来越得到建筑师的垂青、选用。由于建筑外窗所在高度和单樘面积的增加，以及为了节约能源，创造良好的居室环境而大面积用中空玻璃，对铝合金外平开窗的性能，特别是水密性能提出了较高的要求。这一点，对于珠江三角洲地区的铝合金外平开窗尤其重要。
　　按照国家标准《建筑气候区划标准》（GB50178－93）的规定，珠江三角洲属于地理学中南亚热带气候，长夏无冬，温高湿重。该地区基本风压较大（0.5kN/m2～0.85kN/m2），四季变化不大，年降雨日数120～200d，年降水量1500～2000mm，是我国降水最多的地区。特点是暴雨强度大，风雨同时。因此，国家标准《建筑气候区划标准》（GB50178－93）规定，该区建筑不仅“必须充分满足夏季防热、通风、防雨要求”，还要“注意防热带台风、暴雨袭击及盐雾侵蚀”。本人根据自己从事铝合金门窗设计的体会和经验，从设计角度介绍几种如何提高珠江三角洲地区铝合金外平开窗水密性能的措施。
　　二、与铝合金外窗有关的现行国家标准、行业标准和地方标准
　　为了提高铝合金窗的水密性，满足现代建筑的使用功能，国家质量监督检验检疫总局、建设部和广东省组织有关部门对原来的有关标准进行了修订。到目前为止，已经发布并实施的有关国家和地方标准如下：
　　《铝合金门》
（GB/T 8478—2003）（2003－09－01实施）
　　《铝合金窗》
（GB/T 8479—2003）（2003－09－01实施）
　　《建筑外窗水密性能分级及检测方法》
（GB/T 7108—2003）（2002－03－01实施）
　　《建筑装饰装修工程质量验收规范》
（GB 50210—2001）（2002－12－01实施）
　　《铝合金窗工程设计、施工及验收规范》
（DBJ 15－30－2002）（2003－01－01实施）
　　此外，还有正在编制的铝合金窗的行业工程技术规范和各级地方政府的有关规定。
　　与被代替的旧标准比较，上述新实施的标准对提高建筑外窗的水密性作出了明确的规定，主要表现在以下三个方面：
　　第一，在新的国家标准中，将铝合金窗的水密性能规定为必须检测的项目，广东省标准中还规定了水密性能设计指标的计算方法，水密性能设计指标与铝合金窗工程所在地区的基本风压挂钩，改变了旧标准中笼统规定，达到任何一级指标就算合格的规定；
　　第二，为了提高铝合金窗的水密性，国家标准和广东省标准中，不仅对影响水密性能的主要受力构件型材的实测壁厚和挠度作出了明确规定，还对单樘面积和分格尺寸较大的铝合金窗的受力杆件的绝对挠度进行了规定；
　　第三，在国家标准《建筑外窗水密性能分级及检测方法》（GB/T 7108—2003）中，规定了“工程所在地为热带风暴和台风地区时，应采用波动加压法”，进行定级检测和工程检测，并以“三樘窗的综合检测值向下套级”进行级别评定。并且，检测站还要求工程公司在填写试验请托单时，必须明确写明铝合金外窗的工程水密性能设计指标。
　　上述规定，对珠江三角洲铝合金外窗的水密性能提出了极其严格的要求。我们在进行铝合金窗设计时，必须认真对待。稍有不慎，后果不可预测，轻者返工，重者将会引起业主的投诉、索赔，甚至提起诉讼，直接关系到工程公司的生存。
　　三、铝合金外窗产生渗漏的原因和位置
　　建筑外窗发生雨水渗漏有以下三大因素，只有当三大因素共存时，才会发生渗漏。
　　1、窗外表面有雨水；
　　2、室外压力大于室内压力，有压力差；
　　3、窗表面或窗框周边存在有室内外相通的缝隙。
　　铝合金外窗发生雨水渗漏的位置主要在以下部位：1、窗框周边与建筑主体接口缝隙处；
　　2、窗框与拼樘料拼接处；
　　3、窗竖框与窗横框拼接处；
　　4、窗扇框与窗扇框拼接处；
　　5、窗扇框与窗框搭接位置密封胶条处。
　　四、提高铝合金外平开窗水密性能的设计措施
　　1、严格执行有关的国家标准、行业标准和地方标准，正确确定铝合金窗的水密性能指标，作好设计验证工作，在进行铝合金外窗设计时，应坚持以下原则:
　　⑴严格按照广东省《铝合金窗工程设计、施工及验收规范》计算并确定铝合金外窗的水密性能设计值。对于珠江三角洲地区的铝合金外窗，由于进行试验时，波动压的上限值实际上已经大于水密性能分级值的上一级指标。因此，在进行结构设计验算时，宜采用计算所得水密性能设计值的上一级指标进行，例如，进行窗下框内侧翼缘挡水高度验算时；
　　⑵严格按照有关标准的规定进行铝合金窗受力杆件的挠度验算。防止挠度过大，将密封胶撕裂，或造成窗扇与窗框密封失效而渗漏；
　　⑶保证受力杆件铝合金型材的壁厚。防止由于壁厚太薄，造成五金件、附件连接失效，产生缝隙而渗漏；
　　⑷窗框与建筑主体的连接件的材料牌号、表面处理、规格尺寸应符合有关标准的规定，连接件的间距应经过计算确定，不宜过大，在主要受力杆件的两端和受力较大的位置应适当加密。防止连接件失效或间距过大造成窗体位移，产生缝隙而渗漏；
　　⑸拼樘料的控制挠度宜稍小于受力杆件的杆件允许挠度值[u]。拼樘料的长度尽量同洞口高度或宽度一致，并直接固定在建筑主体上，同时对两端进行密封。
　　2、正确选用密封材料、五金件及附件
　　除铝合金型材之外，铝合金外平开窗所用的密封材料、五金件及附件应符合下述要求：
　　⑴密封胶条：选用耐久性好，合成橡胶类的三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等有一定厚度的热塑性空心密封胶条。防止密封胶条老化、变形或弹性不足产生缝隙渗漏；
　　⑵密封胶：选用耐久性好的硅酮耐候密封胶或硅酮中性胶。要特别注意密封胶与所粘接材料的相容性，尤其是用于窗框外侧密封洞口缝隙的密封胶，防止密封胶失效或不相容而产生缝隙渗漏；
　　⑶五金件及附件：五金件及附件的品种、规格、材质及状态应符合相应的产品标准，其承载力必须满足设计要求，防止五金件、附件失效或过负荷变形而产生缝隙渗漏。
　　3、一般构造设计
　　水密性能构造设计是铝合金外平开窗产品结构设计对工程水密性能设计指标的具体实现。具体的措施可以简单的总结为三个字，这就是：“挡”、“堵”、“排”。
　　所谓“挡”和“堵”，就是将雨水挡在或堵在室外，不让雨水进入室内，防止产生渗漏；或者是将雨水挡住或堵住，不让雨水流到窗表面，防止雨水由于室内外压力差的存在，通过窗上或框周边室内外相通的缝隙进入室内，产生渗漏。
　　关于“挡”和“堵”，行内有经验的设计人员已经介绍过大量的方法。例如：五金件装配部位涂胶或采用防水型螺钉、窗框与洞口的安装缝隙填塞应密实饱满、窗下框内侧翼缘的挡水高度应适当、在窗上容易进水的部位设置止水板或披水板等，均是行之有效的措施，笔者在进行铝合金窗设计时，也经常采用这些方法。下面介绍几种改进构造设计的措施，通过这些改进，可以提高铝合金外窗“挡”和“堵”雨水的能力，从而提高铝合金外窗的水密性能。
　　⑴采用发泡胶封堵窗框与洞口的安装缝隙。由于发泡胶遇见空气后，其体积会膨胀60～80倍，是一种理想的隙防水填充剂。因此，无论是新窗的装或旧窗的防水处理，都是一种非常有效的措施。但是，由于发泡胶的刚度小，因此，施工时要注意，尤其是单樘面积较大或中空玻璃窗，由于窗的自重大，在使用一段时间后，会产生整窗下沉，将窗顶和两侧窗框与洞口结合处拉裂而发生渗漏，因此，必须在底部设置2～3个承力台。同时，还应注意外缝隙密封，防止雨水侵蚀发泡胶，使发泡胶变质而失去阻挡雨水渗透的能力；
　　⑵改进平开窗窗框型材的形状，把传统的铣榫铆接成型改变为撞角机组角成型。提高窗框拼接部位的刚度、平面度和密封质量，增加阻挡雨水的能力，从而提高窗的水密性能；
　　⑶改进平开窗窗扇型材的形状。将原来窗扇拼接部位处于自由状态的翼缘用刚性连接片（最好采用1.0mm厚不锈钢片，先涂胶）连接，使窗扇框成为一体，提高窗扇框拼接部位的刚度、平面度和密封质量，增加阻挡雨水的能力，从而提高窗的水密性能。
　　4、可开启部分（窗扇）的压力平衡防水设计
　　由于可开启部分（窗扇）经常开闭，窗扇与窗框的密封仅靠密封胶条实现，因此，可开启部分（窗扇）既是整樘窗中水密性能最薄弱的部位，又是最关键的部位，只有采用特殊的外“排”内“堵”的办法，才能提高窗扇部位的水密性能。所谓“排”内“堵”，实际上就是压力平衡防水设计（即“等压原理”设计）。窗扇部位内外两道密封胶条密封，中间形成一个空腔，“等压原理”就是想办法加强内胶条的密封性能，阻挡雨水进入室内，中间的空腔和室外连通，使空腔内的压力与室外平衡，把通过外胶条缝隙进入空腔的少量雨水排放出去，从而提高可开启部分的水密性能。要真正实现压力平衡防水设计，必须作到以下几点：
　　⑴必须采用内外双道密封和高质量的密封胶、密封胶条、五金件和附件，内密封胶条应连续。五金件、附件和锁点的数量、安装位置，应经过试验确定，保证内密封胶条的密封性能；
　　⑵窗框与窗框、窗扇与窗扇的拼接部位必须平整、密封良好；
　　⑶窗扇与窗框的搭接量、密封胶条的压缩量要合理，保证两道密封胶条之间能够形成密封空腔；
　　⑷排水孔设计。在满足上述三个条件后，排水孔的形状、尺寸设计是能否形成等压腔的关键。根据笔者的经验，排水孔应开在窗扇下部翼缘上，长度一般为40mm～60mm，距窗扇边缘100mm～200mm为宜。两道密封胶条形成的空腔，通过排水孔与室外相通，压力相等，即可防止雨水大量渗入，又可将渗入的少量雨水排出，防止雨水渗入室内，从而提高可开启部分的水密性能。
　　采用“等压原理”设计与不采用“等压原理”设计的铝合金平开窗比较，按照GB/T 710 8—2003新的分级标准，其水密性能一般可以提高2～3个级别。这种原理，也同样适用于上悬外开窗以及固定部分门窗玻璃的镶嵌槽空间设计。
　　五、结束语
　　采用上述设计措施，可以明显地提高珠江三角洲地区铝合金外平开窗的水密性能，达到现行有关标准的规定。还可以避免污染室内装修，为人们创造一个理想、舒适的居住环境。
　　但是，必须认识到，好的设计只是提高铝合金外平开窗水密性能的基础，要真正提高整窗的水密性能，还必须对加工制作质量和安装施工质量严加控制，达到设计要求。只有这样，才能真正提高整窗水密性能。
　　六、参考文献
　　本文第二部分提到的有关国家标准、行业标准、地方标准及其条文说明。

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