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摘要：外平開窗作為主流運用的窗（詞條“窗”由行業大百科提供）型之一，其結構設計（詞條“結構設計”由行業大百科提供）的合理性直接影響到整窗的性能及外視效果。所以在保證產品性能的前提下，如何優化外平開窗結構設計提升其外視效果作為本文主要探究內容。
關鍵詞：外平開窗;產品性能;外視效果
1 引言
隨著國民經濟的快速發展和人民生活水平的逐步提高，人們對居住環境的要求也逐步提高。而且國家對于節能減排的要求也在加強加深，從“雙碳”目標既定以來，各地的減碳政策也開始逐漸施行。目前，斷橋鋁門窗（詞條“斷橋鋁門窗”由行業大百科提供）市場為國內門窗市場主流之一，所以斷橋鋁合金窗產品本身上也肩負著多方面的需求。未來的斷橋鋁合金窗產品市場也會將以綠色低碳以及人性化、智能化為趨勢。而作為斷橋鋁合金窗（詞條“鋁合金窗”由行業大百科提供）重要組成部分的外平開窗，如何通過其結構的搭配轉換來滿足使用需求就尤為重要。
2 產品要求
斷橋鋁合金外平開窗的產品要求主要為規范要求、性能要求和其他要求這三大項。不同的產品要求影響產品的結構搭配及設計，而結構設計的根本目的也是在滿足相關要求的前提下做到降低成本。
2.1規范要求
斷橋鋁合金外平開窗需滿足其產品標準GB/T 8478-2020《鋁合金門窗》規定，還應滿足JGJ 214-2010《鋁合金門窗工程技術規范》及其應用相關的國家和地方標準等。部分地方標準對外平開窗提出了針對性的要求：如原北京地方標準DB11/1028-2013《居住建筑門窗（詞條“建筑門窗”由行業大百科提供）工程技術規范》4.9.3條要求七層(含七層)以上建筑嚴禁采用外平開窗，標準改版后(2021版)其5.4.1條對外平開窗五金配置提出要求明確外平開窗應安裝滑撐。上海市DG/TJ 08-2242-2017《民用建筑外窗應用技術規程》3.0.8條規定七層及七層以上民用建筑不宜采用外平開窗。當確需采用外平開窗時，承重五金應牢固固定（詞條“固定”由行業大百科提供），且應采取有效的防兒童墜落及防開啟扇墜落的措施，并通過試驗驗證及技術論證。3.0.9條規定超高層建筑嚴禁使用外平開窗。3.0.10也明確規定了外平開窗開啟扇尺寸及重量。
從規范要求上來說部分地方對于外平開窗的使用要求嚴格，然而嚴苛的標準要求也是基于對人民生命財產的保護角度出發。因為外平開窗在未關閉狀態下受強風作用可能發生墜落風險，危及人民生命財產安全。
從產品結構應用角度上北京、上海地方標準也提出了玻璃壓條需在室內安裝的要求，運用到外平開窗結構上開啟加固定分格形式需增加轉接框來翻轉玻璃壓條，后續結構類型將詳細分析。
2.2性能要求
斷橋鋁合金外平開窗性能要求根據標準要求確定。其中GB/T 8478-2020《鋁合金門（詞條“門”由行業大百科提供）窗》規定了各項性能要求，根據外窗產品類型(普通型、保溫型、隔熱（詞條“隔熱”由行業大百科提供）型、保溫隔熱型、隔聲型、耐火型)不同的選擇均有不同的要求。還需根據實際地方標準或項目要求最終確認其性能指標。
2.3其他要求
其他要求歸結于工程項目要求、甲方要求、業主要求等，主要體現為除門窗產品性能要求以外的，如：顏色、外觀樣式、產品看面尺寸等要求。
3 結構類型
斷橋鋁合金外平開窗主要組成有：邊框、轉接框、中梃、假中梃、外開扇、玻璃壓條等。產品應用過程中業主或甲方往往在意外平開窗添加轉框后，固定與開啟連接位尺寸寬度較大影響采光及外視效果。而通過結構的不同轉變影響外視效果的主要有邊框、轉接框、中梃和外開扇。在滿足產品要求情況下通過改變產品結構減小連接位看面尺寸，如采用Z字中梃、拼接框梃等方案。
3.1邊框、轉接框
斷橋鋁合金外平開窗邊框可根據窗型風格和五金配置選擇不同的邊框形式，主要表現形式為標準三腔斷橋組合形式。區別在于五金槽口的配置方案不同，如圖3.1左圖左圖采用“C槽”五金槽口可配置合頁與滑撐，右圖采用“平槽”五金槽口只能采用滑撐，而平槽邊框因不能配置玻璃壓條只適用于單開啟外平開窗。轉接框安裝位置不同槽口可選擇不同，轉接框安裝開啟位可選擇C槽或平槽，轉接框安裝固定位則需采用C槽用于安裝玻璃壓條。
3.2 拼接框梃、Z字中梃
拼接框梃與Z字中梃是通過產品結構的變化轉變外平開窗開啟與固定懸臂方向從而實現開啟和固定方向的轉變。如圖3.2，相對普通的增加轉接框進行固定和開啟位轉換，拼接框梃采用框、梃懸臂分解設計，通過不同位置的組合添加來完成轉接，這樣的好處是可以將整套邊框及中梃統一為相同型材（詞條“型材”由行業大百科提供），通過螺釘連接不同位置的懸臂從而實現內外側懸臂方向的轉變。而Z字中梃是通過切分邊框并與之連接形成左右懸臂的不同轉變來完成轉接。
4 結構設計組合
不同的風格需要不同的型材來進行拼接組裝，那么怎樣合理的組裝方案可滿足產品要求又能節省成本。采用一開啟一固定的日字風格窗型(如圖4.1所示)做模擬對比，對比結構組合后產品看面及用料情況。通過不同的料型組合可分為四種類型分別為：轉接框配置在開啟側(如圖4.2所示)、轉接框配置在固定側(如圖4.3所示)、拼接框梃配置方案(如圖4.4所示)、Z字中梃配置方案(如圖4.5所示)四種方案，通過節點圖直觀對比可以看出增加轉接框中梃位置看面尺寸不論轉接框是在開啟側還是固定側均為161mm，變化的是開啟側邊部及固層側邊部尺寸。不采用轉接框的拼接框梃方案與Z字中梃方案所有看面尺寸是一致的。通過對比計算四種方案，可以得出從窗框面積占比數據得出轉接框在固定側窗框面積占比最大且重量最高，而拼接框梃與Z字中梃方案想比較窗框面積占比一致，但整窗重量拼接框梃方案又高于Z字中梃方案。(如表4.1)
5 結構設計組合加工問題
不同的結構設計對于加工組裝的要求也是不相同的，用模擬的四種外平開窗形式從加工工藝所涉及的問題做對應分析。
5.1 轉接框安裝在開啟側
轉接框安裝在開啟側是比較常規的外平開窗應用方案(見圖4.2)，分析它的加工特點及相關注意事項。從材料利用方面考慮，一般固定位置大于開啟位置，所以轉接框安裝在開啟側可以節省材料。從產品結構上考慮，固定側為常規邊框/中梃加扣條結構，而開啟側增加了轉接框需注意轉接框的排水通道設置，由轉接框外側引流至邊框外側再由排水孔排出腔外。而排水孔的設計也從一定程度上破壞了結構氣密性，所以轉接框與邊框連接的氣密性設計至關重要。
5.2 轉接框安裝在固定側
轉接框安裝在固定側方案一般采用形式為開啟側較大，固定側較小時(見圖4.3)。這樣配置方案既可以提高材料利用率也可以一定程度上增加整窗采光面積。同轉接框安裝在固定側與開啟側排水通道設置方法一致，同樣需注意轉接框與邊框/中梃連接位置的氣密性設計。
5.2 拼接框梃
拼接框梃方案在實際應用較少，主要原因就是加工比較復雜(見圖4.4)。因為需要采用通用框梃結構加工成框架體系，根據開啟和固定的分格按照懸臂方向做相應拼接。這種產品方案在批量加工時會增加較多拼接打螺釘的工序，較多的拼縫破壞了產品結構的完整性，容易造成漏水、漏氣問題從而破話整窗氣密性與水密性影響整窗性能。
5.3 Z字中梃
Z字中梃的方案應用可以很大程度上節省材料以及降低開啟與固定位置的看面尺寸(見圖4.5)。Z字中梃的應用主要難度在加工工藝，因為采用Z字中梃結構等于把開啟側邊框與固定側邊框翻轉，這樣固定與開啟分界位置邊框需斷開，邊框固定側與開啟側均與Z字中梃相連。這種連接工藝增加了邊框與中梃連接拼縫，且破壞了整體橫/豎邊框的連貫性，連接組裝工藝控制不到位極易造成整窗氣密、水密的喪失。
6 外平開窗安裝
鋁合金門窗行業內經常聽到“三分制作七分安裝”的說法，不探究說法的正確與否，但可以看出門窗的上墻安裝至關重要。安裝的工藝工法有多種多樣，根據不同建筑類別、不同項目要求等，可分為：干法安裝、濕法安裝、外掛式安裝、洞口內安裝(內嵌式、半內嵌式)等。從上文提到的四種外平開窗結構設計方法來看，對安裝的影響有哪些。常規采用附框的安裝方式，窗框下方與結構安裝關系較大，不同結構需考慮窗框與附框的穩定連接。常規產品方案為轉接框在開啟側，這樣四周邊框小面在室內側邊框大面在室外側。轉接框在固定側時四周邊框大面在室內側邊框小面在室外側，這樣需注意邊框與附框的有效連接以及固定位的排水設計。拼接框梃邊框四周為相同邊框，是通過改變拼接懸臂來實現轉換，所以對安裝方法無影響。Z字中梃因開啟側與固定側邊框翻轉，影響門窗安裝調整件的選配因邊框小面及邊框大面在固定側和開啟側翻轉，這樣不能保證槽口的完整性這樣且破壞了邊框上下的完整性，容易造成滲水、漏水現象。
7 結論
通過結構類型、結構設計組合、結構設計組合加工、外平開窗安裝綜合分析可得。四種方案優缺點明顯。拼接框梃與Z字中梃產品方案的應用可以提高材料的利用率，并且減小外平開窗開啟側與固定側中間轉換尺寸，提升采光通透性。但缺點就是加工工藝復雜且不可控，容易影響整窗產品性能。采用轉接框方案雖然一定程度上造成材料使用以及看面尺寸的增加，但可以有效保證整窗性能，簡化加工工藝。所以根據實際情況應用選擇不同的外平開窗結構類型以對應不同的產品需求才是正確的選擇。
參考文獻
[1] GB/T 8478-2020《鋁合金門窗》
[2] GB/T 31433-2015《建筑幕墻、門窗通用技術條件》
[3] JGJ 214-2010《鋁合金門窗工程技術規范》
[4] DG/TJ 08-2242-2017《民用建筑外窗應用技術規程》
[5] DB11/ 1028-2013《居住建筑門窗工程技術規范》
[6] DB11/T 1028-2021《民用建筑節能門窗工程技術標準》
作者單位：北京和平鋁業有限公司
