山西大同鋼結(jié)構(gòu)建筑所用塑料門窗的特點和類型都有哪些?
山西大同鋼結(jié)構(gòu)建筑所用塑料門窗的特點和類型有以下這些內(nèi)容:
1、山西大同鋼結(jié)構(gòu)簡介
1.1山西大同鋼結(jié)構(gòu)以鋼材為主,用鋼板和熱扎、冷彎或焊接型材通過連接件連接而成的能承受和傳遞荷載的結(jié)構(gòu)形式。是主要的建筑結(jié)構(gòu)類型之一。鋼材的特點是強度高、自重輕、剛度大,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜;材料勻質(zhì)性和各向同性好,屬理想彈性體,更符合一般工程力學的基本假定;材料塑性、韌性好,可有較大變形,能很好地承受動力荷載;其工業(yè)化程度高,可進行機械化程度高的化生產(chǎn);加工精度高、效率高、密閉性好。山西大同鋼結(jié)構(gòu)體系具有自重輕、工廠化制造、安裝快捷、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環(huán)境污染少等綜合優(yōu)勢,與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,更具有在“高、大、輕”三個方面發(fā)展的獨特優(yōu)勢,在全球范圍內(nèi),特別是發(fā)達和地區(qū),山西大同鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程領(lǐng)域中得到合理、廣泛的應用。
1.2山西大同鋼結(jié)構(gòu)類型及應用
山西大同鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)通常分為輕型山西大同鋼結(jié)構(gòu)、高層山西大同鋼結(jié)構(gòu)、住宅山西大同鋼結(jié)構(gòu)、空間山西大同鋼結(jié)構(gòu)和橋梁山西大同鋼結(jié)構(gòu)5大子類。
1.2.1輕型山西大同鋼結(jié)構(gòu)主要是采用輕型H型鋼(焊接或軋制;變截面或等截面)做成門形剛架,C型、Z型冷彎薄壁型鋼作檁條和墻梁,壓型鋼板或輕質(zhì)夾芯板作屋面、墻面圍護結(jié)構(gòu),采用高強螺栓、普通螺栓及自攻螺絲等連接件和密封材料組裝起來的低層和多層預制裝配式山西大同鋼結(jié)構(gòu)房屋體系。隨著幾十年不斷發(fā)展,相應生產(chǎn)了一系列的配套構(gòu)件,如防水堵頭、防水膠帶、保溫棉及各種天溝、門窗節(jié)點收邊等。因此已經(jīng)形成了一個比較完整的建筑系統(tǒng)即輕鋼建筑系統(tǒng)。輕鋼建筑廣泛應用于工廠、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑。
1.2.2高層山西大同鋼結(jié)構(gòu)主要是采用型鋼、鋼板連接或焊接成構(gòu)件,再經(jīng)連接而成的結(jié)構(gòu)體系。高層山西大同鋼結(jié)構(gòu)常采用鋼框架結(jié)構(gòu)、鋼框架—支撐結(jié)構(gòu)、鋼框架—混凝土核心筒(剪力墻)結(jié)構(gòu)等形式,后者在現(xiàn)代高層、超高層建筑中應用較為廣泛,屬于鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu),使鋼材和混凝土優(yōu)勢互補、充分發(fā)揮材料效能。隨著鋼鐵技術(shù)的不斷發(fā)展,特別是冷扎薄壁型鋼鐵理論的不斷完善,使得山西大同鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的一個分支——輕鋼建筑系統(tǒng)得到了極大的發(fā)展。
1.2.3山西大同鋼結(jié)構(gòu)住宅在歐美、日本和我國臺灣地區(qū)已廣泛采用,它具有抗震性能高、重量輕、耐久性好、施工速度快的優(yōu)點。在建筑功能上,由于梁柱截面小、開間大、凈空高、使用面積大、居住舒適度高,因此它屬于節(jié)能和環(huán)保型住宅。在工程造價方面與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本持平,因為山西大同鋼結(jié)構(gòu)住宅的施工工期比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)縮短一倍以上,其實際收益更大。因此,山西大同鋼結(jié)構(gòu)住宅是代替磚混住宅較為理想的建筑結(jié)構(gòu)體系。
1.2.4空間山西大同鋼結(jié)構(gòu)主要分為空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和空間桁架結(jié)構(gòu)兩種。
(1)空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu):寶都彩鋼利用自身人材優(yōu)勢,在網(wǎng)架新產(chǎn)品、新節(jié)點、新結(jié)構(gòu)的開發(fā)研究方面進行了卓有成效的探索,由公司生產(chǎn)的螺栓球節(jié)點、焊接球節(jié)點普通鋼網(wǎng)架、不銹鋼網(wǎng)架及其它裝飾性網(wǎng)架,已廣泛應用于工業(yè)廠房、體育場館機場、車站、寫字樓及其它公共建筑中。
(2)空間桁架結(jié)構(gòu):這是一種替代傳統(tǒng)網(wǎng)架的方案,在鋼砼柱上,或落地設計成三角型,四邊形的空間桁架,桁架的上、下弦及腹桿采用圓鋼管(弧形桁架)相貫焊接節(jié)點;或采用方鋼管,H型鋼(直線形桁架)對接焊接節(jié)點。采用必要上、下弦支撐體系,外形美觀,是建筑師喜愛的一種選擇。
1.2.5橋梁山西大同鋼結(jié)構(gòu)的主要形式有:
(1)桁架式橋(如武漢、南京長江大橋)(連續(xù)小跨距)
(2)箱形橋梁(如立交橋、鐵路橋),鋼板焊成
(3)拱形橋梁,中、小跨度
(4)斜拉橋(如上海南浦、楊浦大橋)“H”型鋼,大跨距、特大跨距
(5)懸索橋(如江陰長江大橋)桁架梁1000米跨距
2山西大同鋼結(jié)構(gòu)建筑所使用的門窗類型
在山西大同鋼結(jié)構(gòu)工程中,輕鋼型山西大同鋼結(jié)構(gòu)、高層山西大同鋼結(jié)構(gòu)、住宅山西大同鋼結(jié)構(gòu)中都有相應的門窗,山西大同鋼結(jié)構(gòu)中門窗的選材主要是考慮外觀協(xié)調(diào)性、整體性,使用性、抗風壓性,施工合理性等幾個方面的因素,由于山西大同鋼結(jié)構(gòu)工程中的門窗項目用量不大(單個工程),而且山西大同鋼結(jié)構(gòu)工程跨地區(qū)施工較多,增加了運輸和管理費;門窗行業(yè)產(chǎn)品沒有被山西大同鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的市場所重視,不及其他類似房地產(chǎn)業(yè),學校,工廠等建筑領(lǐng)域有優(yōu)勢。所以目前我國山西大同鋼結(jié)構(gòu)工程中的門窗,主要是采用鋁合金門窗和塑料門窗和彩鋼門窗三種。
2.1鋁合金門窗鋁合金建筑用窗是采用一種以鋁為主的輕有色金屬,通過擠壓(出)成形的中空型材組成杠架體系,采用機械聯(lián)接框、扇構(gòu)件,表面經(jīng)陽極氧化,配套五金件、密封毛條、膠條、玻璃等成為成品,裝上五金件、密封毛條、膠條、玻璃等成為成品鋁合金門窗。鋁窗早在二十世紀三十年代就在歐美等工業(yè)開始試制應用。第二次世界大戰(zhàn)后,由于鋁工業(yè)技術(shù)的進步,給鋁門窗和幕墻的發(fā)展提供了豐富的建筑材料,從而使鋁門窗、幕墻自五十年代開始得到了系統(tǒng)的發(fā)展。鋁合金以其優(yōu)良的特性成為現(xiàn)代建筑工業(yè)中除鋼以外應用得廣泛的金屬材料,鋁門窗成為主要的建筑金屬門窗。
2.2塑料門窗一般是指以未增塑聚氯乙烯樹脂(PVC)為主要原料,按比例加入光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、改性劑、填充劑,通過機械混合、塑化、擠出成型為各種不同斷面結(jié)構(gòu)的型材,作為門窗桿件。按設計尺寸切割型材,放入增強型鋼,焊接,裝上五金件、密封毛條、膠條、玻璃等成為成品塑料門窗。塑料窗是聯(lián)邦德國于二十世紀五十年代開始研制,六十年代投產(chǎn),七十年代世界能源危機后發(fā)展成熟的高分子化學建材門窗。歐、美、日等大部分的塑窗技術(shù)主要是從德國引進的,德國塑料窗的質(zhì)量和產(chǎn)量世界。塑料窗近二十多年來在歐美迅速發(fā)展,除其本身材料特性外,主要原因,一是1973年中東戰(zhàn)爭引發(fā)世界石油危機,使石油和木材價格飛漲,塑料的生產(chǎn)能耗低;二是塑窗保溫節(jié)能好;三是各國采取經(jīng)濟補帖政策,鼓勵和刺激塑窗行業(yè)發(fā)展,塑窗價格比鋁窗便宜30%左右。
2.3彩鋼門窗彩鋼門窗——彩色涂層鋼板門窗,是我國80年代末從意大利引進并被科委列入重點科技星火計劃項目。建設部、經(jīng)貿(mào)委、質(zhì)量技監(jiān)局、建材局四部委重點推廣使用的節(jié)能產(chǎn)品(建住房[1999]295號文件),被評為新產(chǎn)品,符合《民用建筑節(jié)能設計標準》中要求的建筑門窗產(chǎn)品。彩鋼門窗原材料為TSt02G優(yōu)質(zhì)鍍鋅涂色鋼板軋制成型。鋼板強度為鋁合金的三倍,表面漆層厚度高,再加化學轉(zhuǎn)化層、初涂層和罩光漆,經(jīng)高溫烘烤成型。涂料種類為外用聚酯,耐高溫、耐腐蝕,經(jīng)180度折彎漆層不脫落。其技術(shù)要求符合:GB/T12754中的有關(guān)規(guī)定。彩鋼門窗不靠傳統(tǒng)焊接工藝成型,而是用幾十種零配件以及自攻螺絲膠粘劑等組成型。組裝玻璃膠條其原料先用丁基橡膠添加部分低于聚異丁烯經(jīng)硫化而成,不僅具有很好的隔熱、隔音、保溫、節(jié)能性能,并能極好地防凝霜、防灰塵污染。組角、拉手和內(nèi)插件等都是采用純尼龍材料制成,硬度高、耐磨損、不易折斷。彩鋼門窗改變金屬門窗的傳統(tǒng)制作方法,建立全新而科學的制作工藝,具有不怕風吹、日曬、雨淋、不褪色、保溫、隔音性能好、氣密性、水密性好,在鹽霧、酸霧實驗中750小時不起泡、不銹蝕、高強度,使用中不需任何保養(yǎng)等獨特優(yōu)點,徹底克服了普通門窗的密封問題,氣密性、水密性和抗風強度等基本物理性能達到了建筑門窗的水平;窗型可以根據(jù)使用功能變化,顏色可以根據(jù)設計選擇,裝飾效果好;產(chǎn)品品種多、經(jīng)濟適用,能滿足住宅工程配套需要;特別是抗風強度與其它門窗相比,有更大的優(yōu)勢,彩鋼門窗以較高的性能、豪華的外觀、精湛的工藝、可靠的防腐獨樹一幟,是一種中、產(chǎn)品,是目前建筑行業(yè)更新理想新產(chǎn)品。90年代未,彩鋼門窗技術(shù)上逐步發(fā)展成熟,奠定了在門窗行業(yè)的位置,全國各地建筑行業(yè)廣泛采用。
3.塑料門窗在山西大同鋼結(jié)構(gòu)中的應用
3.1塑料門窗的技術(shù)特點塑鋼門窗在材質(zhì)上,除了有玻璃和少量金屬配件(扣、鎖)外,主要是專門配方的硬質(zhì)PVC(聚氯乙烯)型材,具有以下技術(shù)特點:
1.由于型材是PVC在熔融狀態(tài)下通過模具擠出成型、定型。因此可以形成實現(xiàn)各類功能的精細構(gòu)造,如有提高強度放置增強型鋼的主型腔,提高保溫、隔聲性能的多腔構(gòu)造,排水通道,安裝五金件的結(jié)構(gòu),可以有力的保證門窗功能要求。
2.通過放置不同規(guī)格、形狀的增強型鋼,可使塑料窗獲得不同的抗風壓強度。除了滿足普通風壓要求外,也可有很高的抗風壓強度。2003年委員會曾組織了一次對高風壓區(qū)的上海、深圳、廈門三個城市高層建筑使用塑料窗的情況的調(diào)研,調(diào)查結(jié)果表明,幾個城市都曾經(jīng)歷過多次強風吹襲,所使用的塑料窗均完好無損,其中特別值得一提的是,大連實德公司38層的廈門光明大廈安裝的塑料窗在1990年經(jīng)歷了一場12級以上的臺風,臺風過后,窗依然保持了完好的初始功能。
3.塑料窗的隔聲效果好,據(jù)日本資料介紹,要達到同樣的降低噪聲的要求,安裝鋁窗的建筑物與交通干道的應大于50米,而安裝塑料窗后,可縮短到16米。在日益噪雜的城市環(huán)境中,使用塑料窗可使室內(nèi)環(huán)境更舒適。
4.塑料門窗耐腐蝕性能好,可用于酸雨、沿海、化工廠等腐蝕嚴重的環(huán)境。
5.白色的塑料門窗對室內(nèi)裝修的色調(diào)要求有較大范圍的適應性,近年來相繼應用的雙色共擠、覆膜、噴涂技術(shù)可使塑料窗室外側(cè)顏色更為豐富,滿足建筑外立面的色彩要求。
6.塑料窗的框、扇角都是焊接,可以免除組角式窗因工藝不當,從縫隙處漏水的可能性。
7.塑料門窗的型材可回收,重復利用,因為PVC樹脂是熱塑性材料,因此可以反復加熱成型,成為新的制品,循環(huán)使用,符合環(huán)保要求。
8.塑料窗更大的優(yōu)點是節(jié)能,并在這方面體現(xiàn)出優(yōu)良的性能價格比。首先就材料的生產(chǎn)能耗來說,單位重量的PVC只是鋼的1/8,鋁的1/16.而且在回收重復利用時不需要重新冶煉、鑄錠,只需將型材破碎后,即可當做原料使用。能耗極少。這一點對于我國資源短缺的情況十分有利。
9.絕熱保溫:PVC塑料導熱系數(shù)只是鋁合金的11250,鋼的1400.塑料門窗對房屋散失的能量(不論是采暖還是制冷空調(diào)),只有鋼窗散失能量的26%,鋁合金窗散失能量的30%。用塑料制成的門窗的保溫隔熱功效以及隔音降噪功能都要高出30%以上,如果再配合雙層玻璃使用,那么效果更會大幅度提高。
3.2安裝門窗的山西大同鋼結(jié)構(gòu)墻架情況門窗主要安裝在建筑中的山墻和縱墻面等的圍護墻上,山西大同鋼結(jié)構(gòu)的圍護結(jié)構(gòu)主要由橫梁、墻架柱、抗風桁架、支撐、墻面板等構(gòu)成,它承受由墻體傳來的載荷,并將載荷傳遞到建筑框架或基礎(chǔ)上。在進行墻架設計時,需對墻架構(gòu)件的截面進行計算,墻架結(jié)構(gòu)主要承受的載荷有兩個方向的荷載:豎向荷載和水平風荷載。一般墻架構(gòu)件的選用,按《山西大同鋼結(jié)構(gòu)設計手冊》中國建筑工業(yè)出版社出版,第750頁表11-1〈墻梁構(gòu)件選用表〉所述的材料和規(guī)格。橫梁一般采用冷彎內(nèi)卷邊C型槽鋼,和Z型槽鋼。[3]在墻面荷載作用下繞截面的兩個主軸彎曲,如果荷載作用線不經(jīng)過剪力中心,還將產(chǎn)生扭矩。但一般墻面的拉結(jié)體系能起到阻止檁條扭轉(zhuǎn)的作用,故可不考慮扭矩的影響按雙向壓彎構(gòu)件設計。為減小檁條在使用期間和施工過程中的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn),當檁條跨度超過4米時應在檁條之間設置拉條及撐桿,拉條必須張緊,以保證傳遞拉力??缍仍?~6米時可在跨中設置一道拉條,超過6米時在三分點處設置兩道拉條。墻架柱常用的截面形式有工字鋼、H型鋼等。對有門窗的墻架設計中,還應注意盡量減少門洞、窗洞的規(guī)格和門窗的類型,要考慮門窗的標準化和互換性,同時為工廠制作創(chuàng)造有利條件,并應符合《建筑模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一標準》的規(guī)定的原則。
3.3山西大同鋼結(jié)構(gòu)墻架中門窗設計計算在山西大同鋼結(jié)構(gòu)建筑中的門窗,與一般建筑的磚混結(jié)構(gòu)和水泥框架結(jié)構(gòu)有所不同,由于門窗外框直接與墻架中的檀條聯(lián)接,而檀條的鋼材是一種理想彈性體,它有一定的材料塑性、可有較大變形,所以山西大同鋼結(jié)構(gòu)建筑中的門窗除承受基本風壓外,還承受豎向的荷載,具體承受的荷載如下1豎向荷載:包括墻體材料重量如彩鋼板等,塑料門窗的重量(型材,鋼襯、五金件,玻璃等的全部重量。)雨篷上的活荷載(屋面均布活荷載或雪荷載,有時還有積灰荷載)以及墻架的自重。
2、水平風荷載:其基本風壓、風載體型系數(shù)和風壓高度變化系數(shù),均按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50000-2001)采。根據(jù)兩個方向的荷載,和工程所在地的基本風壓、風載體型系數(shù)和風壓高度,計算墻架構(gòu)件的強度和所需的截面。對安裝塑料門窗而言,固定門窗的墻梁,除根據(jù)設計圖紙所規(guī)定的規(guī)格外,門窗生產(chǎn)企業(yè)需進一步根據(jù)所用的窗型和玻璃種類進行墻梁的校核。已確保門窗的穩(wěn)定性。校核包括墻梁的強度,墻梁的穩(wěn)定性、墻梁的撓度。
3.4山西大同鋼結(jié)構(gòu)墻架中門窗洞口尺寸的確定在山西大同鋼結(jié)構(gòu)建筑中的門窗,由于鋼材的特性和結(jié)構(gòu)類型,門窗洞口尺寸行業(yè)標準《塑料門窗安裝及驗收規(guī)程》JGJ103-96中表2.2.2<洞口與窗框間隙>的值有所不同。該值需根據(jù)固定門窗的墻梁(檁條)的跨度、規(guī)格、和檁條的撓度變化許可值來確定。常見的門窗位置有兩種,如圖1和圖2所示。圖1是門窗安裝安裝在墻面的上部或中部,四邊由墻面瓦封閉。圖2門窗安裝安裝在墻面的中部或下部,門窗下部的固定墻梁直接固定在墻上。其它由墻面瓦封閉。
撓曲線——如圖3,平面彎曲時,梁的軸線將變?yōu)橐粭l在梁的縱對稱面內(nèi)的平面曲線,該曲線稱為梁的撓曲線。
撓度——彎曲變形時橫截面形心沿與軸線垂直方向的線位移稱為撓度,用y表示。
轉(zhuǎn)角——彎曲變形時橫截面相對其原來的位置轉(zhuǎn)過的角度稱為轉(zhuǎn)角,用θ表示。
撓曲線方程——撓度和轉(zhuǎn)角的值都是隨截面位置而變的。在討論彎曲變形問題時,通常選取坐標軸x向右為正,坐標軸y向上為正。選定坐標軸之后,梁各橫截面處的撓度y將是橫截面位置坐標x的函數(shù),其表達式稱為梁的撓曲線方程,即y=f(x)山西
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