关于幕墙大型窗设计的一些思考

关于幕墙大型窗设计的一些思考

夏鸿云

深圳市奇信建设集团股份有限公司

【摘要】随着建筑科技的不断发展，人们对建筑通风的需求也越来越高，导致了大量的幕墙大型窗的出现，在设计和施工上有如下的重点和难点需要解决：大型窗的防水、大型窗的变形控制、如何轻松开窗和关窗、如何控制开启角度、如何设置锁死锁紧装置等。

目前，在欧美和国内，针对大型窗，主要采用电动开窗器控制，采用这种方式，一是前期投入高，二是后期维护成本高，且能耗高。本文结合本人的工作经验，给出一个新的设计思路。

悬窗的宽度超过2000mm且高度大于1000mm的就可以定义为大型窗，现以本人曾设计施工的分格为3000x1200mm的大型窗为例进行说明，设计如此巨大的幕墙开启扇，需要解决如下问题：1.横向跨度太大，上悬窗如何保证不发生漏水现象；2.竖向重力太重，横向跨度太大，如何保证窗扇变形不会影响开启扇五金件失灵的问题；3.竖向重力太重，横向跨度太大，如何轻松开窗和关窗的问题；4.如何控制开启角度的问题；5.如何设置锁死锁紧装置的问题。下面分别就这五个问题进行说明。

关键词；幕墙大型窗；设计；思考

1.横向跨度太大，上悬窗如何保证不发生漏水现象

解决方法：一：通过设置横梁遮阳板可屏蔽掉绝大多数雨水。二：通过结构设计增加等压防水腔。三：通过多点锁防水。

通过在悬窗上的横梁处设置的遮阳板，在下雨时，绝大多数雨水将会被遮挡掉而不与大型窗上部缝隙接触，对大型窗防水非常有利；通过在上悬窗外设置的披水胶条，能够使雨水与悬窗接触时在重力作用下沿玻璃表面流走，通过等压腔和防水凸台的设置，使进入腔体的少量雨水在重力作用下会直接流出。通过多重防水设计，减少了雨水向内腔运动的可能性，提高了幕墙的水密封性能。

参照成熟的上悬窗系统，增设多点锁结构，多点锁的横向排列个数经过计算确定满足性能要求，且间隔不大于900mm，多点锁的锁紧力需经计算校核，可帮助提高幕墙整个开启扇的水密封性能。

竖向设置多重防水幕墙的水密封性能见下图：

2.竖向重力太重，横向跨度太大，如何保证幕墙窗扇变形不会影响开启扇五金件失灵的问题。

解决方法：通过在窗扇下部横向1/10处增加重力托块，且将垫块位置设置在1/10处

五金配件是否会失灵，直接关系到整窗的使用功能。使用功能的好坏直接关系到整个大型窗的设计成败。我们从设计角度分析，窗扇向下的挠度值必须控制在3mm以内时，才不会导致多点锁五金配件的失灵。由于本设计案例窗扇宽度达到3000mm。窗扇分格为1200mm高X3000mm宽、玻璃选用8mm+12A+8mm钢化中空LOW-E玻璃。玻璃和窗扇料经统计总重达到160KG以上。在160kg力的作用下3000mm长的窗扇如何能达到挠度控制在1/1000以下，成为设计的重点。

在窗扇组框时通过特制的钢角码组框件，可使角部强度极大加强，通过垫块位置设置，只施加玻璃板块自重在钢角码的端部上，上扇料因与横梁采用挂钩相连接而能控制变形，下扇料因只承受自重而变形极小。

上扇料与横梁采用挂钩连接图

3.竖向重力太重，横向跨度太大，如何轻松开窗和关窗的问题。

解决方法：通过在悬窗两侧各安装一个氮气弹簧机械助力开窗器

氮气弹簧是通过在密闭的气缸内充入高压气体（氮气，不燃性），并将氮气的反作用力用作弹簧使用，除小型化特征外，氮气弹簧还可在较大的初始负载作用下显示出较小的弹簧变形。

经过计算，本设计中要将分格为1200mm高X3000mm宽、玻璃选用8mm+12A+8mm钢化中空LOW-E玻璃的窗扇人力推出450，需要815N的推力，显然超出了常人所能达到的极限；而通过在悬窗两侧各安装一个氮气弹簧机械助力开窗器，可有效解决这个问题。通过对氮气弹簧初始值和安装位置的设定，安装氮气弹簧机械助力开窗器后，在无外力作用下，窗扇的重力和氮气弹簧的推力可设定在22.50保持平衡，这样一来，在开窗时，人手的推力加上氮气弹簧释放的推力，将窗扇推出450，人手只需要最大163N的推力，借助惯性，普通工作人员都可以轻松做到。在关窗时，随着窗扇和氮气弹簧的夹角越来越小，人手的拉力只需很小的力量就可将氮气弹簧压缩，在人手的拉力和重力共同作用下，关窗时，人手只需要提供最大158N的拉力，就可将窗扇关上。从而做到了轻松开窗和关窗。

氮气弹簧机械助力开窗器安装图

4.如何控制开启角度的问题.

解决方法：通过在悬窗两侧各安装一个三级可调滑撑

本设计根据业主的要求，需要提供150、300、450三个开启角度。

根据计算，开启角度150，开启宽度只有119mm，根据规范最小开启宽度150mm的要求，开启角度需按最小开启宽度150mm、300，450分级控制，通过拉伸长度调整好的三级可调滑撑，就可以控制好。

悬窗的三个开启角度

5.如何设置锁死锁紧装置的问题.

解决方法：通过在氮气弹簧机械助力开窗器上设置一个三角形锁点和采用可分离执手开启扇开启距离过大，虽然会增加通风量，但会留下安全隐患，特别是在高层建筑，因此，控制开窗距离就很重要。通过在氮气弹簧机械助力开窗器上设置三角形锁点后，当窗扇开启到需要角度，通过特制的三角形钥匙的旋转，就可通过锁死氮气弹簧机械助力开窗器，从而达到锁紧窗扇的目的。

通过采用可分离执手，在关窗后拔出执手，就可锁死窗扇，还可节省大量执手。

通过以上的设计分析，就可以很好的解决幕墙大型窗的节能环保、防水、使用方便、安全等各项要求，满足用户的需求。