铝合金门窗工程技术规范之4建筑设计

4、建筑设计

4.1一般规定

4.1.1铝合金门窗的工程设计首先是门窗性能的建筑设计，以满足不同气候及环境条件下的建筑物使用功能要求为目标而不是将各项性能指标定得越高越好。门窗同时又兼有建筑室内、外装饰二重性，还应符合建筑装饰要求。

4.1.2建筑热工在建筑功能中具有重要的地位。国家标准《民用建筑设计通则》GB50352综合《建筑气候区划标准》GB50178和《民用建筑热工设计规范》GB50176的有关规定，制订了第3.3节“建筑气候分区对建筑基本要求”。门窗作为建筑外围护结构的一部分，应按照建筑气候分区对建筑基本要求确定其热工性能。同时，门窗又是薄壁的轻质构件，其使用能耗约占建筑空调降温能耗的一半以上，是建筑节能的重中之重。我国严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75和《公共建筑节能设计标准》GB50189都对建筑外门窗的热工性能提出了要求，应认真执行。

4.1.3根据原建设部《建筑工程设计文件编制深度规定》要求，在施工图设计阶段，建筑专业设计文件的施工图设计说明中应有“门窗表及门窗性能(防火、隔声、防护、抗风压、保温、气密性、水密性等)、用料、颜色、玻璃、五金件等的设计要求”。门窗是实现建筑物理性能的极其重要的功能性构件，其性能设计要求是门窗的建筑设计的首要内容，根据具体工程的门窗性能要求，应按铝合金门窗产品的国家标准要求确定其具体的性能等级。

4.1.4我国《住宅性能评定技术标准》GB/T50362-2005第8章“耐久性能的评定”中提出门窗的设计使用年限20年、25年和30年三个档次。公共建筑门窗的设计使用年限一般会比居住建筑门窗的设计使用年限更高。因此，应按门窗的不同设计使用年限确定与其相一致的门窗耐久性能指标，门窗应符合设计规定的耐久性要求。

4.2铝合金门窗里面设计

4.2.1近年来，为满足人们采光、观景、装饰和立面设计要求，建筑门窗洞口尺寸越来越大，不少住宅建筑甚至安装了玻璃幕墙。人们在追求通透、明亮的大立面、大分格、大开启窗的时候，不能忽视室内热环境舒适和节能的可持续发展要求。必须在门窗的建筑设计时协调解决好大立面门窗与保温、隔热节能的矛盾。国家标准《民用建筑设计通则》GB50352规定，建筑物各类用房采光设计应计算采光系数标准值，并计算有效采光面积。《民用建筑热工设计规范》GB50176规定，空调建筑外窗的窗墙面积比，当采用单层窗是不宜超过0.3;当采用双层窗或双层玻璃窗时不宜超过0.4。我国居住建筑和公共建筑节能设计标准均对窗墙面积比有相应的规定。本条要求合理确定门窗立面尺寸，不宜过大。

4.2.2门窗的立面分格尺寸大小，要受其最大开启扇尺寸和规定部位玻璃面板尺寸的制约;二开启扇允许最大高、宽尺寸，由具体的门窗产品特点和玻璃的许用面积决定。门窗立面设计时应了解采取的同类门窗产品的最大单扇尺寸，并考虑玻璃板的材料利用率，不能盲目确定。

4.2.3《民用建筑设计通则》GB50352规定，窗扇的开启形式应方便使用、安全和易于维修、清洁;《建筑采光设计标准》GB/T50033的要求，在建筑设计中应为擦窗和维修创造便利条件;我国居住建筑和公共建筑节能设计标准中对外窗的可开启面积占窗总面积比例有相关的规定。本条将以上有关规定加以细化而制订。

4.2.4门窗是建筑外围护结构的开口部位，是沟通室内、外环境的渠道，同时起到建筑外墙立面及室内环境两重装饰效果，其立面效果应满足建筑设计总体要求。

4.3反复启闭性能

4.3.1反复启闭性能是表征门窗耐久性的主要指标，是建筑门窗重要的基本性能之一。目前我国建筑门窗质量和性能不高的主要问题是耐久性太差，不少门窗投入使用时间很短就出现问题，远远达不到产品使用寿命要求。因此，应根据门窗的设计使用年限和所预计的使用频率确定其反复启闭性能要求，并按照行业标准《建筑门窗反复启闭性能检测方法》JG/T192，对门窗进行反复启闭性能形式检验，以确保门窗较长周期使用的安全可靠性。

4.3.2门窗的反复启闭性能检测试验后，以是否发生影响正常使用的变形、故障和损坏判断其是否能保证正常使用功能。

4.3.3铝合金门窗的反复启闭性能可参照一般建筑门窗日常启闭使用的最低要求即：门每天启、闭30次，窗每天启、闭3次，使用10年计算。对于具体工程不同建筑用房的门窗，可根据其更高的使用频率或使用年限要求，合理确定反复启闭总次数要求。

4.4抗风压性能

4.4.1铝合金门窗的抗风压性能指标值P3应大于或等于门窗所受的风荷载标准值Wk，该风荷载标准是门窗在其设计基准期内可能出现的最大风荷载值，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.1.1强制性条文规定的围护结构风荷载标准值公式计算。风荷载体型系数应按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.3.3条验算围护构件的局部风压体型系数的规定采用。

4.5水密性能

4.5.1铝合金门窗水密性能设计时，首先应确定建筑物所需设防的降雨强度时的风力等级，再按风力等级与风速的对应关系确认水密性能设计时用风速V0(10min平均风速)，最后将V0代入公式(4.5.1)，计算得到水密性能设计所需的风压力差值△P，最后再将此值与国家标准建筑外窗水密性能分级值相对应，确定门窗的水密性能等级。风力等级与风速的对应关系见表1，风速一般取中数。

表1风力等级与风速的对应关系

风力等级456789101112

风速范围(m/s)5.5～7.98.0～10.710.8～13.813.9～17.117.2～20.720.8～24.424.5～28.428.5～～32.632.7～36.9

中数(m/s)79121619232631>33

公式(4.5.1)的推导如下：

根据风速与风压的关系式P=1/2ρ(1.5V0)2，水密性能风压力差值计算的定义式为：

△P=μxμy1/2ρ(1.5V0)2(1)

式中:△P——任意高度Z处的水密性能压力差值(Pa);

μx——水密性能风压力体型系数，降雨时建筑迎风外表面正压系数最大为1.0，而内表面压力系数取-0.2，μx则的取值为0.8;

μy——风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009采用;

ρ——空气密度(t/m3)，可按国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009附录D的规定进行计算;

V0——水密性能设计风速(m/s);

1.5——瞬时风速与10min平均风速之平均比值(1.5V0是考虑降雨时的瞬时最大风速即阵风风速)。

将以上各参数代入公式(1)中并将系数取整，则得到水密性能风压差值的计算公式△P=0.9ρμz1.5V02。

4.5.2在不方便得到或无水密性能设计风速的情况下，也可按本条所给出的公式△P≥CμxW0(以基本风压为基础的简化计算式)计算铝合金门窗水密性能设计指标。如工程设计时得不到建筑物当地的气象资料而无法确定门窗水密性能设计风速，则无法使用公式(4.5.1)进行设计计算。因此，根据热带风暴和台风暴雨的IIIA地区的广东省沿海地区基本风压具体风雨同时性的特点，将广东省标准《建筑结构荷载规定》DBJ15-2-90的1/2ρ取值1/1.7代入公式(1)中得到公式△P=1.6μzV02，再令1.06ρμzV02=CμxW0，得C2=1.6V02/W0。将广东省部分典型地区的基本风压值W0和台风暴雨时的风速V0代入上式，得到水密性能风压力差值与当地基本风压的相关系数C2值为0.5左右。考虑到我国非热带风暴和台风的其他地区，风雨同时性差，因而去C2值为0.4.从而给出可以简便实用的水密性能风压力差值计算公式△P≥CμxW0。其中0.50的系数是比较可靠的，例如，广东省内陆低风压区粤北的连县、粤东的梅县等地，基本风压为0.30kN/m2，按降雨时6级强风中数12m/s与基本风压计算得系数0.51;同样，广东省内陆高风压的广州、高要等地，基本风压为0.50kN/m2，按降雨时7级风速16m/s计算得到的相关系数为0.50;广东省沿海最高风压区的深圳、惠来等地，基本风压为0.75kN/m2，按降雨时8级等速19m/s计算得到的相关系数为0.51.本公式中大于等于号，是指按基本风压为基础采用0.5或0.4的相关系数计算水密性能风压力差值，应作为最低要求，具体的工程要求如何取值，应由设计人员决定。

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