4、 建筑設計

4.1 一般規定

4.1.1 鋁合金門窗的工程設計首先是門窗性能的建筑設計，以滿足不同氣候及環境條件下的建筑物使用功能要求為目標而不是將各項性能指標定得越高越好。門窗同時又兼有建筑室內、外裝飾二重性，還應符合建筑裝飾要求。

4.1.2 建筑熱工在建筑功能中具有重要的地位。國家標準《民用建筑設計通則》GB50352綜合《建筑氣候區劃標準》GB50178和《民用建筑熱工設計規范》GB50176的有關規定，制訂了第3.3節“建筑氣候分區對建筑基本要求”。門窗作為建筑外圍護結構的一部分，應按照建筑氣候分區對建筑基本要求確定其熱工性能。同時，門窗又是薄壁的輕質構件，其使用能耗約占建筑空調降溫能耗的一半以上，是建筑節能的重中之重。我國嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》JGJ26、《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》JGJ134、《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》JGJ75 和《公共建筑節能設計標準》GB50189都對建筑外門窗的熱工性能提出了要求，應認真執行。

4.1.3 根據原建設部《建筑工程設計文件編制深度規定》要求，在施工圖設計階段，建筑專業設計文件的施工圖設計說明中應有“門窗表及門窗性能(防火、隔聲、防護、抗風壓、保溫、氣密性、水密性等)、用料、顏色、玻璃、五金件等的設計要求”。門窗是實現建筑物理性能的極其重要的功能性構件，其性能設計要求是門窗的建筑設計的首要內容，根據具體工程的門窗性能要求，應按鋁合金門窗產品的國家標準要求確定其具體的性能等級。

4.1.4 我國《住宅性能評定技術標準》GB/T50362-2005第8章“耐久性能的評定”中提出門窗的設計使用年限20年、25年和30年三個檔次。公共建筑門窗的設計使用年限一般會比居住建筑門窗的設計使用年限更高。因此，應按門窗的不同設計使用年限確定與其相一致的門窗耐久性能指標，門窗應符合設計規定的耐久性要求。

4.2 鋁合金門窗里面設計

4.2.1 近年來，為滿足人們采光、觀景、裝飾和立面設計要求，建筑門窗洞口尺寸越來越大，不少住宅建筑甚至安裝了玻璃幕墻。人們在追求通透、明亮的大立面、大分格、大開啟窗的時候，不能忽視室內熱環境舒適和節能的可持續發展要求。必須在門窗的建筑設計時協調解決好大立面門窗與保溫、隔熱節能的矛盾。國家標準《民用建筑設計通則》GB50352規定，建筑物各類用房采光設計應計算采光系數標準值，并計算有效采光面積。《民用建筑熱工設計規范》GB50176規定，空調建筑外窗的窗墻面積比，當采用單層窗是不宜超過0.3;當采用雙層窗或雙層玻璃窗時不宜超過0.4。我國居住建筑和公共建筑節能設計標準均對窗墻面積比有相應的規定。本條要求合理確定門窗立面尺寸，不宜過大。

4.2.2 門窗的立面分格尺寸大小，要受其最大開啟扇尺寸和規定部位玻璃面板尺寸的制約;二開啟扇允許最大高、寬尺寸，由具體的門窗產品特點和玻璃的許用面積決定。門窗立面設計時應了解采取的同類門窗產品的最大單扇尺寸，并考慮玻璃板的材料利用率，不能盲目確定。

4.2.3 《民用建筑設計通則》GB50352規定，窗扇的開啟形式應方便使用、安全和易于維修、清潔;《建筑采光設計標準》GB/T50033的要求，在建筑設計中應為擦窗和維修創造便利條件;我國居住建筑和公共建筑節能設計標準中對外窗的可開啟面積占窗總面積比例有相關的規定。本條將以上有關規定加以細化而制訂。

4.2.4 門窗是建筑外圍護結構的開口部位，是溝通室內、外環境的渠道，同時起到建筑外墻立面及室內環境兩重裝飾效果，其立面效果應滿足建筑設計總體要求。

4.3 反復啟閉性能

4.3.1 反復啟閉性能是表征門窗耐久性的主要指標，是建筑門窗重要的基本性能之一。目前我國建筑門窗質量和性能不高的主要問題是耐久性太差，不少門窗投入使用時間很短就出現問題，遠遠達不到產品使用壽命要求。因此，應根據門窗的設計使用年限和所預計的使用頻率確定其反復啟閉性能要求，并按照行業標準《建筑門窗反復啟閉性能檢測方法》JG/T192，對門窗進行反復啟閉性能形式檢驗，以確保門窗較長周期使用的安全可靠性。

4.3.2 門窗的反復啟閉性能檢測試驗后，以是否發生影響正常使用的變形、故障和損壞判斷其是否能保證正常使用功能。

4.3.3 鋁合金門窗的反復啟閉性能可參照一般建筑門窗日常啟閉使用的最低要求即：門每天啟、閉30次，窗每天啟、閉3次，使用10年計算。對于具體工程不同建筑用房的門窗，可根據其更高的使用頻率或使用年限要求，合理確定反復啟閉總次數要求。

4.4 抗風壓性能

4.4.1 鋁合金門窗的抗風壓性能指標值P3應大于或等于門窗所受的風荷載標準值Wk，該風荷載標準是門窗在其設計基準期內可能出現的最大風荷載值，按現行國家標準《建筑結構荷載規范》GB50009-2001第7.1.1強制性條文規定的圍護結構風荷載標準值公式計算。風荷載體型系數應按《建筑結構荷載規范》GB50009-2001第7.3.3條驗算圍護構件的局部風壓體型系數的規定采用。

4.5 水密性能

4.5.1 鋁合金門窗水密性能設計時，首先應確定建筑物所需設防的降雨強度時的風力等級，再按風力等級與風速的對應關系確認水密性能設計時用風速V0(10min平均風速)，最后將V0代入公式(4.5.1)，計算得到水密性能設計所需的風壓力差值△P，最后再將此值與國家標準建筑外窗水密性能分級值相對應，確定門窗的水密性能等級。風力等級與風速的對應關系見表1，風速一般取中數。

表 1 風力等級與風速的對應關系

風力等級456789101112

風速范圍(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

中數(m/s)79121619232631>33

公式(4.5.1)的推導如下：

根據風速與風壓的關系式P=1/2ρ(1.5V0)2 ，水密性能風壓力差值計算的定義式為：

△P=μxμy1/2ρ(1.5V0)2 (1)

式中: △P——任意高度Z處的水密性能壓力差值(Pa);

μx——水密性能風壓力體型系數，降雨時建筑迎風外表面正壓系數最大為1.0，而內表面壓力系數取-0.2，μx則的取值為0.8;

μy——風壓高度變化系數，按現行國家標準《建筑結構荷載規范》GB50009采用;

ρ——空氣密度(t/m3)，可按國家標準《建筑結構荷載規范》GB50009附錄D的規定進行計算;

V0——水密性能設計風速(m/s);

1.5——瞬時風速與10min平均風速之平均比值(1.5 V0是考慮降雨時的瞬時最大風速即陣風風速)。

將以上各參數代入公式(1)中并將系數取整，則得到水密性能風壓差值的計算公式 △P=0.9ρμz1.5V02。

4.5.2 在不方便得到或無水密性能設計風速的情況下，也可按本條所給出的公式△P≥CμxW0(以基本風壓為基礎的簡化計算式)計算鋁合金門窗水密性能設計指標。如工程設計時得不到建筑物當地的氣象資料而無法確定門窗水密性能設計風速，則無法使用公式(4.5.1)進行設計計算。因此，根據熱帶風暴和臺風暴雨的IIIA地區的廣東省沿海地區基本風壓具體風雨同時性的特點，將廣東省標準《建筑結構荷載規定》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=1.6 V02/ W0。將廣東省部分典型地區的基本風壓值W0和臺風暴雨時的風速V0代入上式，得到水密性能風壓力差值與當地基本風壓的相關系數C2值為0.5左右。考慮到我國非熱帶風暴和臺風的其他地區，風雨同時性差，因而去C2值為0.4.從而給出可以簡便實用的水密性能風壓力差值計算公式△P≥CμxW0。其中0.50的系數是比較可靠的，例如，廣東省內陸低風壓區粵北的連縣、粵東的梅縣等地，基本風壓為0.30kN/m2，按降雨時6級強風中數12m/s與基本風壓計算得系數0.51;同樣，廣東省內陸高風壓的廣州、高要等地，基本風壓為0.50 kN/m2，按降雨時7級風速16m/s計算得到的相關系數為0.50;廣東省沿海最高風壓區的深圳、惠來等地，基本風壓為0.75 kN/m2，按降雨時8級等速19m/s計算得到的相關系數為0.51.本公式中大于等于號，是指按基本風壓為基礎采用0.5或0.4的相關系數計算水密性能風壓力差值，應作為最低要求，具體的工程要求如何取值，應由設計人員決定。

4.5.3水密性能構造設計是門窗產品設計對工程水密性能設計。一般采用雨幕原理進行壓力平衡的門窗細部設計，即通常所謂的“等壓原理”設計，對于平開門窗和固定門窗，固定部分門窗玻璃的項強槽空間以及開啟扇的框與扇配合空間，可進行壓力平衡的防水設計。而對于不宜采用雨幕原理的門窗，如有的固定門窗，只能采用密封膠阻止水進入的密封防水措施;有的采用密封毛條的推拉門窗，也不宜采用雨幕原理，應采用提高門窗下框室內側翼緣擋水高度的結構防水措施。據一般經驗，水密性能風壓力差值10Pa，約需下框翼緣擋水高度1mm以上。排水孔的開口尺寸最小應在6mm以上，以防止排水孔被水封住。

鋁門窗框、扇桿件連接采用機械連接裝配，在型材組裝部位和五金附件裝配部位均會有裝配縫隙，應采取涂密封膠和防水密封螺釘等密封防水措施。

鋁合金門窗在強風暴雨時所承受的風壓比較大，提高門窗桿件的剛度，采用多點鎖緊裝置，以減少框、扇桿件之間的相對變形;采用多道密封以實現多腔減壓和擋水，這些都是提高可開啟部分水密性能的有效措施。

門窗框和洞口墻體安裝間隙的防水密封處理至關重要，如處理不當，將容易發生滲漏，所以應注意完善其結合部位的防、排水構造設計。門窗下框與洞口墻體之間的防水構造，可采用底部帶有止水板的一體化下框型材，或采用與窗框型材配合連接的披水板，這些措施均是有效的防水措施。但這樣的做法需相應的窗臺構造配合，并會提高工程的造價，應全面考慮。

4.5.4 本條主要根據國家標準《建筑裝飾裝修工程質量驗收規范》GB50210的規定制訂。門窗洞口墻體表面應有排水措施，并且要使門窗在洞口中的位置盡可能與外墻表面有一定的距離，防止大量的雨水直接流淌到門窗表面。

4.6 氣密性能

4.6.1、4.6.2 門窗的氣密性能是直接影響建筑節能效果的重要性能之一，《民用建筑熱工設計規范》GB50176-93對居住建筑和公共建筑窗戶的氣密性能已有規定，但在其后新制定的各項居住建筑和公共建筑節能設計標準中，對窗戶的氣密性能又有了具體的規定和更高的要求，應貫徹執行。

4.6.3 門窗氣密性能構造設計的關鍵之一是要合理設計門窗縫隙斷面尺寸與幾何形狀，以提高門窗縫隙的空氣滲透阻力。妥善處理好門窗玻璃鑲嵌以及框扇開啟縫隙的密封，是提高門窗氣密性能的重要環節。因此，應采用耐久性好并具有良好彈性的密封膠或膠條進行玻璃鑲嵌密封盒框扇之間的密封，以保證良好、長期的密封效果。不宜采用性能低，彈性差，易老化的改性PVC塑料密封條，而應采用合成橡膠類的三元乙丙橡膠、氯丁橡膠、硅橡膠等熱塑性彈性密封條。門窗桿件間的裝配縫隙以及五金件的裝配間隙也應進行妥善密封處理。

4.7 熱工性能

4.7.1 鋁合金門窗的傳熱系數是門窗保溫性能指標，是影響建筑冬季保溫盒節能的重要因素，必須嚴格執行我國民用建筑和公共建筑節能設計標準的有關規定。夏熱冬暖地區居住建筑中，北區需要考慮窗的傳熱系數，南區沒有窗的傳熱系數要求。在公共建筑節能設計標準中，對各建筑氣候分區外窗的傳熱系數都有要求，在三項居住建筑節能設計標準和一項公共建筑節能設計標準中，關于外窗傳熱系數的規定都是強制性條文。

4.7.2 外窗的遮陽系數是窗的遮陽性能指標，是指在給定條件下，太陽輻射透過外窗所形成的室內得熱量與相同條件下相同面積的標準玻璃(3mm透明玻璃)所形成的太陽輻射得熱量之比。窗戶的遮陽系數越小，透過窗戶進入室內的太陽輻射熱就越少，對降低夏季空調負荷有力，但對降低冬季采暖負荷卻是不利的。因此，在我國居住建筑節能設計標準中，嚴寒地區和寒冷(A)區居住建筑外窗遮陽系數沒有限值要求，寒冷(B)區、夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區居住建筑外窗則有遮陽系數限值要求，并且是強制性條文。在《公共建筑節能設計標準》GB5189中對嚴寒地區建筑外窗遮陽系數沒有限值要求，寒冷地區、夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區外窗的遮陽系數都有強制性條文要求，必須嚴格執行。

4.7.3 采用斷熱鋁合金型材可以有效降低門窗框的傳熱系數;采用普通中空玻璃的傳熱系數;低輻射鍍膜(Low-E)中空玻璃可以大大降低門窗玻璃的傳熱系數;提高門窗的氣密性能可減少因冷風滲透而產生的熱量損失;采用帶有風雨門窗的雙重門窗可以更加有效地提高門窗的保溫性能。以上這些措施，應根據不同地區建筑氣候的差別和保溫性能的不同具體要求，綜合考慮，合理采用。門窗框與洞口之間的安裝縫隙也應進行妥善的密封保溫處理，以防止由此造成熱量損失。

4.7.4 在無窗口建筑外遮陽的情況下，降低外窗遮陽系數應優先采用窗戶系統本身的外遮陽裝置如外卷簾窗、外百葉窗等;采用窗戶系統本身的內置遮陽如中空玻璃內置百葉、卷簾等，可以同時起到外裝美觀和保護內遮陽裝置的雙重效果。單層著實玻璃(吸熱玻璃)和陽光控制鍍膜玻璃(熱反射玻璃)有一定的隔熱效果;陽光控制鍍膜玻璃或著色玻璃與透明玻璃組成的中空玻璃隔熱效果好;陽光控制低輻射鍍膜玻璃(遮陽型Low-E玻璃)與透明玻璃組成的中空玻璃隔熱效果很好。以上各種措施應根據外窗遮陽隔熱和建筑裝飾要求，并考慮經濟成本而適當采用。

4.8 隔聲性能

4.8.1 建筑門窗是輕質薄壁構件，是圍護結構隔聲的爆弱環節。近年來，隨著城市化進程的加快和城市交通建設的發展，市區內環路、高架路的增多，汽車流量的加大，對建筑隔聲的要求越來越高。國家標準《住宅建筑規范》GB50368-2005第7.1.3條中規定：外窗隔音量Rw不應小于30dB，戶門隔音量Rw不應小于25dB。隔聲性能好的門窗對保證室內良好的聲壞境至關重要，特別是對臨街的門窗和保證熱門休息、睡眠的住宅建筑門窗。本條第2款規定的其他門窗隔聲量不應小于25dB是指對除第1款規定的門窗意外的其他一般建筑的鋁門窗隔聲性能的最低要求，而有些公共建筑門窗隔聲性能要求可能更高。目前質量較差、無專門密封措施的普通推拉窗是達不到此要求的，而近年來的新型高檔的推拉窗和質量好的平開窗均可以達到(25～25)dB。

4.8.2 現行國家標準《建筑門窗空氣聲隔聲性能分級及檢測方法》GB/T8485-2008規定，外門、外窗以“計權隔聲量和交通噪聲頻譜修正量之和(Rw+Cu)”作為分級指標;內門、內窗以“計權隔聲量和粉紅噪聲要求具體明確外門窗或內門窗隔聲性能指標。國家標準《民用建筑隔聲設計規范》GB50118和《民用建筑設計通則》GB50352都對民用建筑各類主要用房允許噪聲級指標作出規定，應貫徹執行。

4.8.3 門窗的隔聲性能主要取決于占門窗面積約80%煩人玻璃的隔聲效果。單層玻璃的隔聲效果有限，通常采用單層玻璃時門窗的隔聲性能只能達到29dB以下，提高門窗隔聲性能最直接有效的方法就是采用隔聲性能良好的中空玻璃或夾層玻璃。如需進一步提高隔聲性能的重要環節。采用耐久性好的密封膠和彈性密封膠進行門窗密封，是保證隔聲效果的必要措施。對于有很高隔聲性能要求的門窗也可采用雙重門窗系統。門窗框與洞口墻體之間的安裝縫隙是另一個不可忽視的隔聲環節，也應妥善做好隔聲處理。

4.9 采光性能

4.9.1 根據《建筑采光設計標準》GB/T50033-2001，按照各類建筑側面采光系數最低值Cmin的要求，用該標準第5.0.2條側面采光系數最低值Cmin的計算公式，可得到側面采光的總透射比Kft，即是窗的透光折減系數Tt值的要求。窗的首要功能是采光，其采光效率是影響采光效果的重要因素。GB/T50033-2001第3.1.6條規定：在采光設計中應選擇采光性能好的窗作為建筑采光外窗，其透光折減系數Tt應大于0.45。根據該標準條文說明提供的各類窗的采光性能檢測數據，鋁合金窗透光折減系數Tt大于0.45的比例為82.6%。因此，本條將透光折減系數Tt大于0.45作為鋁合金窗采光性能的最低要求。

4.9.2 建筑外窗天然采光性能影響到建筑節能。既有建筑中大量使用的熱反射鍍膜玻璃，雖然有很好的遮陽效果，能將大部分太陽輻射反射回去，但其可見光透射率太低(8%～40%)，會嚴重影響室內采光，導致室內人工照明能耗增加。《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005第4.2.4強制性條文中規定：“當窗(包括透明幕墻)墻面積比小于0.40時，玻璃的可見光透射比不應小于0.4”。窗戶首先要滿足遮陽系數要求，同事還要考慮采光要求，要滿足綜合節能效果。

4.9.3 減少窗的框、扇構架與整窗的面積比就是減少了窗結構的擋光折減系數;窗玻璃的可見光透射比應滿足整窗的透光折減系數要求，選用容易清潔的玻璃，有利于減小窗玻璃污染折減系數。窗立面分格的開啟形式設計，應使整樘窗的可開啟部分和固定部分都方便人們對窗戶的日常清洗，不應有無法操作的“死角”。

4.10 防雷設計

4.10.1 根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94的規定，第一、二、三類防雷建筑物，其建筑高度分別在30m、45m、60m及以上的外墻金屬門窗，應采取防側擊雷和等電位保護措施，與建筑物防雷裝置連接;第一類防雷建筑物和該該規范第2.0.3條四、五、六款所規定的第二類防雷建筑物尚應采取防雷電感應的措施，即建筑物內的金屬門窗應與防雷電感應的接地裝置連接或就近接至防直擊雷接地裝置或電氣設備的保護接地裝置上。提出建筑外窗防側擊雷和等電位保護的要求。

4.10.2 門窗框與建筑主體結構防雷裝置連接導體采用直徑不小于8mm的圓鋼或截面積不小于48㎜2、厚度不小于4,mm的扁鋼，是采用《建筑物防雷設計規范》GB50057-94第4章防雷裝置中第2節引下線的規定。鋁合金門窗框扇桿件所用的鋁合金建筑型材，有電泳涂漆、粉末噴涂、氟碳漆噴涂等非導電性的表面處理層，應將其除去后再安裝防雷連接件。與鋁合金屬接觸產生電化學防腐。防雷連接導體分別與門窗框防雷連接件和建筑主體結構防雷裝置連接的具體做法，可參照國家建筑標準設計圖集《防雷與接地裝置》中的有關內容。

4.11 玻璃防熱炸裂

4.11.1 窗玻璃的熱炸裂是由于玻璃在太陽光照射下受熱不均勻，面板中部溫度升高，與邊部的冷端之間形成溫度梯度，造成非均勻膨脹或受到邊部鑲嵌的約束，形成熱應力，使薄弱部位發生裂紋擴展，熱應力超過玻璃邊部的抗拉強度而產生的。普通退火玻璃邊緣強度比較低，容易在其內部產生的熱應力比較大時發生熱炸裂。因此，應按照《建筑玻璃應用技術規程》JGJ113的有關規定，進行玻璃防熱炸裂設計計算，并采取必要的防玻璃熱炸裂措施。

門窗設計選用普通退火玻璃(主要是大板面玻璃和著色玻璃)時，應考慮玻璃品種(吸熱率、邊緣強度)、使用環境(玻璃朝向、遮擋陰影、環境溫度、墻體導熱)、玻璃邊部裝配約束(明框鑲嵌、隱框膠結)等各種因素可能造成的玻璃熱應力問題，以防止玻璃熱炸裂產生。鋼化和半鋼化玻璃則不必進行防熱炸裂的熱應力計算。

4.11.2 門窗的立面分格框架設計和窗口室內、外的遮陽設計應防止或減少玻璃局部升溫造成的玻璃不同區域之間的溫度差。玻璃的周邊不應有易造成裂紋的缺陷，對于易發生炸裂的玻璃(如面積大于1㎡的大板面玻璃、顏色較深的玻璃和著色玻璃等)，應對其邊部進行倒角磨邊等加工處理，安裝玻璃時也不應對玻璃周邊造成人為的缺陷。玻璃的鑲嵌采用彈性良好的密封襯墊材料有利于減少玻璃的熱應力。

4.12 安全規定

4.12.1 本條內容是國家發改委簽發的“發改運行【2003】2116號文《建筑安全玻璃管理規定》”第六條中的有關條款的規定。

4.12.2 本條是根據行業標準《建筑玻璃應用技術規程》JGJ113-2009第6.2.1條和第6.2.3條的規定制作的，門和落地窗應執行其中有框玻璃的有關規定，全玻璃門應執行其中無框玻璃的有關規定。

4.12.3 本條為強制性要求，國家標準《住宅裝飾裝修工程施工規范》GB50327-2001第10.1.6條強制性條文規定“推拉門窗扇必須有防脫落措施，扇與框的搭接量應符合設計要求”，這屬于關系到社會公眾的安全性問題，確有必要規定。考慮到推拉門的主要用于陽臺門，因此本條只規定了推拉窗的要求。

4.12.5、4.12.6 為防止室內兒童或人員從窗戶跌落室外，或者公共建筑管理需要，窗的開啟扇應采用帶鑰匙的窗鎖、執手等鎖閉器具，以防止人隨意開啟窗扇。

4.12.7 本條是參照《民用建筑設計通則》GB50352-2005第6.10.4條的規定“雙面彈簧門應在可視高度部分裝透明安全玻璃”鋁合金地彈簧門一般都是采用玻璃，但要繁殖采用非透視的玻璃或其他鑲板而無可透視的玻璃面，因為這種雙面彈簧門開回開啟，推門的人看不到門的另一側是否有人，則容易碰撞人。