铝合金窗设计说明.docx
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铝合金窗设计说明
铝合金窗设计说明
根据我公司设计制作的《XX汽配设计方案》,现针对其中一单项阳台铝合金窗项目进行设计说明:
一、工程概况
1.1工程名称:
XX市XX汽配公司职工宿舍楼改造工程
1.2工程地址:
XX市柳北区沙塘镇沙塘开发区中兴路2区
1.3客户名称:
XX市XX汽车零配件有限责任公司
联系人:
XXX
联系电话:
XXXXXXXXX
1.4工程建筑装饰设计单位:
XX建筑装饰公司XX分公司
1.5工程建筑装饰施工单位:
XX建筑装饰公司工程施工分公司
1.6工程项目概况:
主体建筑结构类型:
一、二层砖混结构,三层为钢结构
主体建筑层高:
一、二层:
3350mm,三层:
2850mm
主体建筑长度:
32340mm,宽度:
7680mm
阳台走廊的最大标高:
1860mm
1.7铝合金窗施工面积:
阳台施工内空面积125.65M2
二、工程设计依据:
GB/T8478-2008《铝合金门》
GB/T8479-2008《铝合金窗》
GB5237-2004《铝合金建筑型材》
GB/T5824-1986《建筑门窗洞口尺寸系列》
JG/T187-2006《建筑门窗用密封胶条》
JC/T635-1996《建筑门窗密封毛条技术条件》
JGJ113-2003《建筑玻璃应用技术规程》
JGJ75-2003《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》
JGJ134-2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》
GB50352-2005《民用建筑设计通则》
GB/T50378-2006《绿色建筑评价标准》
GB50096-1999(2003年版)《住宅设计规范》
GB/T50362-2005《住宅性能评定技术标准》
GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》
GB50210-2001《建筑装饰装修工程质量验收规范》
JGJ26《民用建筑节能设计标准》
三、工程设计参数
工程所在地50年一遇的基本风压:
XX市海拔高度:
96.8m;50年一遇的基本风压:
0.3kN/m2
四、工程设计性能要求
4.1门窗的性能应根据建筑物的类别、高度、体型以及建筑物所在地的地理、气候、环境等条件进行设计。
4.2门窗结构设计
4.2.1门窗应按围护结构设计。
4.2.2门窗构件的荷载效应计算应根据实际情况选用风荷载、重力荷载和地震作用的最不利组合。
4.2.3作用于外门窗上的风荷载标准值,根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的有关规定按下式计算,计算风荷载标准值小于20OOPa按20OOPa计算。
ωk=βgzμsμzωo
式中:
ωk——风荷载标准值(kN/m2);
βgz——阵风系数,应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的有关规定采用;
μs——风荷载体型系数,应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB5O009的有关规定采用;
μz——风压高度变化系数,应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB5O009的有关规定采用;
ωo——基本风压(kN/m2),应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的有关规定采用。
4.2.4垂直于门窗平面分布的水平地震作用标准值,可按下式计算:
qEk=βEαmaxGk/A
式中:
qEk——垂直于门窗乎面分布的水平地震作用标准值(kN/m2)
βE——动力放大系数,可取5.0;
αmax——水平地震影响系数最大值,抗震设防烈度为6度时取0.04;7度(峰值加速度0.1)时取0.08;7度(峰值加速度0.159)时取0.12;8度(峰值加速度0.30g)时取0.24;
Gk——门窗(包括玻璃和铝框)的重力荷载标准值(kN)
A——门窗平面面积(M2)。
4.2.5门窗构件应根据受荷情况和支承条件采用结构力学弹性方法计算内力和挠度,并应符合下列规定:
1应力:
σ≤f
2挠度:
u≤且u≤15mm
式中:
σ——截面最大应力组合设计值;
f——材料强度设计值;
u——挠度组合设计值;
——构件弯曲允许挠度值。
当门窗镶嵌单层、夹层玻璃时=1/120;当门窗镶嵌中空玻璃时:
=1/180。
4.2.6进行门窗构件、连接件承载力计算时应按(4.2.6-1)式,门窗构件的挠度验算应按(4.2.6-2)式计算:
σ=1.4σwk+1.2σGk+1.3×0.5σEK(4.2.6-1)
u=uwk+uGk+O.5uEk(4.2.6-2)
式中:
σu——最大应力组合设计值、挠度组合设计值;
σwk、uwk——风荷载产生的应力标准值、挠度标准值;
σGk、uGk——重力荷载产生的应力标准值、挠度标准值;
σEK、uEk——地震荷载产生的应力标准值、挠度标准值。
注:
(4.2.6-1)、(4.2.6-2)式中的后两项可根据实际荷载情况进行取或舍。
4.3门窗的抗风压性能、气密性能、水密性能、启闭力、反复启闭性能、撞击性能应符合现行国家标准《铝合金门》GB/T8478、《铝合金窗》GB叮8479的规定和工程设计要求。
4.4抗风压性能
建筑外窗抗风压性能最低不小千20OOPa,中高层以上建筑外窗应符合设计要求。
4.5气密性能
中高层以上住宅建筑在l0Pa检测压力差下:
单位缝长空气渗透量q1不大于1.5m3/(m.h),单位面积空气渗透量q2不大于4.5m3/(m2.h)。
气密性能构造设计应符合下列要求:
(a)在满足自然通风要求的前提下,适当控制门窗可开启扇与固定部分的比例;
(b)合理选用铝型材的截面尺寸和几何形状:
宜采用正、负压双向密封的铝合金型材。
采用搭接密封时,铝合金型材的最小设计密封宽度平开窗不宜小于7mm、推拉窗不小于8mm,包括下滑、中梃及框扇四周以提高门窗缝隙空气渗透阻力;
(c)采用耐久性好的弹性密封胶或胶条进行玻璃镶嵌密封和框扇之间的密封;
(d)推拉门窗框扇采用毛条密封时,应使用密度较高的硅化密封毛条或采用中间加胶片的硅化密封毛条,确保密封效果;
(e)密封胶条和密封毛条应保证在门窗四周的连续性,形成封闭的密封结构;
(f)框扇构件连接部位和五金件装配部位,应采用密封材料进行密封处理。
4.6水密性能
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。
水密性能构造设计应符合下列要求:
(a)宜采用等压原理及压力平衡设计门窗的排水系统,确保玻璃镶嵌槽以及框与扇配合空间形成等压腔;
(b)对于不采用等压原理及压力平衡设计的门窗结构,应采取有效的密封防水措施和结构防水措施,实现水密性能设计要求;
(c)推拉窗排水槽的尺寸、数量、分布应保证排水系统的畅通,槽宽宜为5mm,长度宜为40--60mm。
对有纱轨的推拉窗,内、外排水槽一般宜各开两个(内排水槽在室内侧、外排水槽在室外侧),内、外排水槽应错开设置,分别开在外窗关闭时没有窗扇的扇轨上。
无纱轨的推拉窗不可设置内排水槽。
面积大于3.5m2的门窗可适当多开些排水槽;
(d)门窗型材构件连接和附件装配缝隙以及门窗框与洞口墙体安装间隙均应有防水措施。
4.7保温性能
保温外窗传热系数K宜小于3.5W/(m2.K)。
隔热构造设计应符合以下要求:
(a)提高铝合金门窗保温性能,宜采用隔热断桥铝型材;
(b)玻璃宜采用中空玻璃、夹层玻璃、热反射玻璃、中空热反射玻璃及遮阳型LOW-E中空玻璃等;
(c)门窗玻璃镶嵌缝隙及框与扇开启缝隙,应采用具有柔性和弹性的密封材料妥善密封。
4.8空气声隔声性能
高速公路和主干路道路两侧50m范围内住宅建筑外窗临街一侧空气声计权隔声量Rw不小于30dB。
隔声构造设计应符合以下要求:
(a)提高门窗隔声性能,宜采用中空玻璃或夹层玻璃;
(b)门窗玻璃镶嵌缝隙及框与扇开启缝隙,应采用具有柔性和弹性的密封材料妥善密封。
五、工程设计思路:
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,现就如何设计出满足建筑要求和功能的铝合金门窗提出一些思路和看法。
(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》(GB50189-2005)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
根据新的国家标准,门窗受力构件应经计算或试验确定。
未经表面处理的型材最小实测壁厚:
门不应小于2.0mm,窗不应小于1.4mm。
抗拉强度达到每平方米毫米157牛顿,屈服强度要达到每平方毫米108牛顿,氧化膜厚度应达到10微米。
铝合金型材的强度设计值(N/mm2)
合金牌号
合金
状态
壁厚(mm)
强度设计值fa
局部承压
抗拉、抗压
抗剪
6063
T5
所有
85.5
49.6
120.0
T6
所有
140.0
81.2
161.0
6063A
T5
≤10
124.4
72.2
150.0
>10
116.6
67.6
141.5
T6
≤10
147.7
85.7
172.0
>10
140.0
81.2
163.0
6061
T5
所有
85.5
49.6
133.0
T6
所有
190.5
110.5
199.0
材料的弹性模量(N/mm2)
材料
E(N/mm2)
玻璃
0.72×105
铝合金
0.70×105
钢、不锈钢
2.06×105
注:
a.作用于不锈钢抽芯铆钉的拉力设计值和剪力设计值,应分别不大于按照《抽芯铆钉技术条件》GB12619规定的最小抗拉荷载值和最小抗剪荷载值除以系数1.11。
b.作用于框与扇连接件的力的设计值,应不大于生产厂家提供的配件承受力的设计值。
c.隐框窗、半隐框窗所用的硅酮结构密封胶粘结宽度Cs和粘接厚度ts的设计,应符合《玻璃幕墙工程技术规范》JGJlO2的规定。
2.门窗玻璃安全设计
(1)玻璃的选择:
玻璃厚度、面积应经计算确定或按规范选用,计算或选用方法应符合《建筑玻璃应用技术规程》JGJl13规定。
建筑下列部位的门窗按照相关规定必须采用安全玻璃(钢化玻璃或夹层玻璃):
(a)地弹簧门用玻璃;
(b)窗单块玻璃面积大于1.5m2,有框门单块玻璃面积大于0.5m2;
(c)玻璃底边离最终装修面高度小于500mm的落地窗;
(d)无框门窗玻璃;
(e)公共建筑出入口门;
(f)幼儿园或其它儿童活动场所的门;
(g)倾斜窗、天窗;
(h)7层以上建筑的外开窗。
玻璃的强度设计值(N/mm2)
类型
厚度(mm)
强度设计值fg
大面
侧面
普通玻璃
5
28.0
19.5
浮法玻璃
5--12
28.0
19.5
15--19
24.0
17.0
钢化玻璃
5--12
84.0
58.8
15--19
72.0
50.4
注:
1.夹层玻璃和中空玻璃的强度设计值可按所采用的玻璃类型确定;
2.当钢化玻璃的强度标准值达不到浮法玻璃强度标准值的3倍时,表中数据应根据实测结果予以调整;
3.侧面指玻璃切割后的断面,其宽度为玻璃厚度。
(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。
由于铝材与铁材五金存在电位差的关系,易造成铝材腐蚀,因此冷(热)轧铁五金件不宜采用。
一般使用的材料,在符合强度的前提下,以不锈钢,铝合金,锌合金及工程塑料为主。
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。
六、加工制作
1.一般规定
铝合金门窗加工应在工厂进行,不得在施工现场制作。
加工构件前应对土建设计施工图、铝合金门窗设计图进行核对,并对己完成的建筑洞口进行复测,按实测结果调整门窗设计大样图尺寸,经原建筑设计单位或建筑施工单位确认后方可加工制作。
加工门窗构件所采用的设备、机具应能达到门窗构件加工精度的要求,其量具应进行定期计量检定,并在检定有效期内使用。
对已确定使用的原材料及配件按设计要求制作三樘门窗进行性能检测,满足设计要求后再批量生产。
2.构件加工
铝合金门窗构件加工必须有加工图和保证门窗达到设计性能的工艺和技术要求,加工精度除应符合设计要求外,还应符合下列要求:
a.下料之前应对其型号、表面质量与颜色等进行检查;
b.下料尺寸允许偏差为±0.5mm,端头斜度的允许偏差为-15';
c.下料端头不应有明显加工变形,并应去除毛刺;
d.孔位和孔距的允许偏差为±0.5mm;
e.铆钉的通孔尺寸偏差应符合现行国家标准《铆钉用通孔》GBl52.1的规定;
f.沉头螺钉用沉孔应符合现行国家标准《沉头螺钉用沉孔》GBl52.2的规定;
g.圆柱头、螺栓用沉孔应符合现行标准《圆柱头、螺栓用沉孔》GBl52.3的规定;
h.螺丝孔的加工应符合设计要求。
3.门、窗组装
铝合金门窗组装必须有组装图和保证门窗达到设计性能的工艺和技术要求,所使用的各类材料应符合设计要求和有关规范的要求。
构件装配前应清除毛刺、铝渣和油污。
构件连接必须牢固可靠,组装后各连接处应对角紧密、接口平整。
a.采用45°组角时应采用铝角码在组角机上组角;
b.采用90°组框时应在铝材背面设置加强衬板;
c.组装中挺时应采用专用铝构件或锌铝构件连接;
d.采用自攻螺钉连接时应有丝槽。
门、窗构件装配尺寸允许偏差(mm)
项目
尺寸范围
偏差值
门、窗框槽口高度、宽度
≤2000
±2.0
>2000
门±3.0窗±2.5
门、窗框槽口对边尺寸之差
≤2000
≤2.0
>2000
≤3.0
门、窗框对角线尺寸之差
门≤3000窗≤2000
门≤3.0窗≤2.5
门>3000窗>2000
门≤4.0窗≤3.5
框、扇搭接宽度
门±2.0窗±1.0
相邻构件同一平面高低差
≤0.3
相邻构件装配间隙
≤0.2
构件连接处缝隙应进行可靠的密封处理,可采用柔性防水垫片或打胶进行密封。
开启部分密封胶条与密封毛条的安装:
a.密封胶条与密封毛条的断面形状及规格尺寸应与铝合金型材断面相匹配;
b.密封胶条嵌装应平整,其长度宜比边框内槽口长1.5%--3.0%;
c.密封胶条与密封毛条装配后应平整、严密、牢固。
不得有脱槽现象;
d.密封胶条与密封毛条单边宜整根嵌装,不宜拼接,接口宜位于转角处;
e.密封胶条角部接口处必须密封处理。
玻璃的安装应符合下列要求:
a.玻璃与槽口配合尺寸应符合GB/T8478、GB/T8479的要求;
b.玻璃的最大允许面积应符合现行业标准《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113的规定和本规程的要求;
c.玻璃安装时应使玻璃与镶嵌槽保留一定的间隙,并在玻璃四周装配防震垫块,以缓和开关等力的冲击,其要求如下:
(1)按框、扇(梃)与玻璃的间隙确定;
(2)玻璃垫块每扇包括固定扇和开启扇:
下边装2块,分布在四分之一边长处;侧边及上边每边中部各装一块;
(3)玻璃垫块安装时,应用聚氯乙烯胶加以固定以免滑移,并不得影响排水和通气;
(4)玻璃压条嵌装后应平整牢固,贴合紧密,其转角部位拼接处间隙应不大于0.5mm,不得在一边使用两根或两根以上玻璃压条;
(5)安装镀膜玻璃时,镀膜面应朝向室内侧;
(6)安装中空镀膜玻璃时,镀膜玻璃应安装在室外侧,镀膜面应朝向室内侧,中空玻璃内应保持清洁、干燥、密封;
(7)玻璃密封条安装后应平直,无皱曲起鼓现象,接口严密、平整并经密封处理;
(8)玻璃采用密封胶安装时,胶缝应平滑整齐、无空隙和断口,注胶宽度不小于5mm,最小厚度不小于3mm。
五金件的安装应符合下列要求:
a.五金件的安装应牢固、位置正确、数量齐全;
b.五金件应满足门窗的机械力学性能要求和使用功能,易损件应便于更换;
c.门窗框、扇装配后应开关灵活,不应阻滞或变形;
d.五金件的安装应采取可靠的密封措施。
可采用柔性防水垫片或打胶进行密封;
e.单执手一般安装在扇中部,当采用两个或两个以上锁点时,锁点分布应合理;
f.铰链在结构和材质上,应能承受最大扇重和相应的风荷载,安装位置距扇两端宜为200mm,框、扇安装后铰链部位的配合间隙应不大于该处密封胶条的厚度;
g.滑轮一般装两只,安装位置距扇角处宜为70--120mm,窗用扇重不超过400N,门用扇重不超过600N,否则宜选用双滑轮装置;
h.五金件安装时应考虑门窗框、扇四周搭接宽度均匀一致。
4.门、窗检验
工序检验应符合下列规定:
a.门、窗构件加工应进行首件检验,合格后方可进行后续加工;
b.加工中应按构件的5%进行抽样检验,每种构件不得少于3件。
如不合格应加倍抽查,复检合格方可进入下道工序,如仍不合格,则应进行逐件检验,合格的留用。
产品检验应符合下列规定:
a.产品出厂前,应按每一批次、品种、规格随机抽样进行出厂检验,抽检率门为10%、窗为5%,但不得少于3樘。
b.检验项目及技术要求除符合本规程要求外,尚应符合GB/T8478、GB/T8479标准的规定。
(1)窗检验项目参照表4.4.2。
表6.4.2铝合金窗产品质量检验项目表
序号
项目名称
技术要求
备注
1*
铝型材表面
a.型材表面不允许有明显划伤
b.阳极氧化AA15级,膜厚t≥15μm
涡流测厚仪
粉末喷涂40≤t≤120μm
氟碳喷涂t≥30μm
电泳涂漆别B级
2*
铝型材壁厚(mm)
主要受力构件的最小实测壁厚≥1.4
游标卡尺
3
抗风压性能
P3≥2000pa或符合工程设计要求
GB/T7106
4
气密性能
q1≤2.5m3/(h.m)、q2≤7.5m3/(h.m2)或符合工程设计要求
GB/T7107
5
水密性能
△p≥250pa或符合工程设计要求
GB/T7108
6
保温性能
K<4.0W/(m2.K)或符合用户设计要求
GB/T8484
7
空气声隔声性能
RW≥25dB或符合用户设计要求
GB/T8485
8
采光性能
Tr≥0.20或符合用户设计要求
GB/T11976
9
反复启闭性能
不少于1万次,启闭无异常,使用无障碍。
GB/T8479
10*
启闭力(N)
启闭力≤50N,门扇启闭时不得有影响正常功能的碰擦
管形测力计(0-100N)每个扇测三次取平均值
11*
附件安装
位置正确、安装牢固、数量齐全、满足使用功能
目测、手试
12*
连接
连接牢固、不缺件
目测、手试
13*
门框槽口高度(mm)
≤2000±2.0
钢卷尺测试件外框两相对外端面,测量部位距端部100mm
>2000±2.5
14*
窗框槽口宽度(mm)
≤2000±2.0>2000±2.5
钢卷尺
15*
窗框槽口对边尺寸之差(mm)
≤2000≤2.0>2000≤3.0
计算结果
16*
窗框对角线尺寸之差(mm)
≤2000≤2.5
>2000≤3.5
钢卷尺、φ20圆柱或专用量具测框内角
17*
窗框窗扇搭接宽度偏差(mm)
(与设计值之差)±1.0
游标深度尺测量,测窗扇高度、宽度中点处
18*
同一平面高低差(mm)
≤0.3
用游标浓度尺测量相邻构件取最大值
19*
装配间隙
(mm)
≤0.2
用塞尺测量相邻构件取最大值
20*
隐框窗的装配要求
符合JG3035中4.3.3.2条的规定
三塞尺、游标深度尺测量
21*
玻璃槽口
配合
玻璃槽口配合应符合GB/T8479表5、表6的要求
用塞尺、游标深度尺测量
22*
外观
产品表面不应有铝屑、毛刺、油污或其它污迹。
连接处不应有外溢的胶粘剂。
表面平整,没有明显的色差、凹凸不平、划伤、擦伤、碰伤等缺陷。
观察、目测
(2)有下列情况之一时应进行抗风压性能、水密性能、气密性能、门撞击性能、门垂直荷载强度、反复启闭性能型式检验:
(a)