某塑鋼推拉窗變形原因分析及預(yù)防措施

周慶松

（1.安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院綠色建筑與裝配式建造安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽合肥230031；2.安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督檢測(cè)站，安徽合肥230031）

1 引言

塑鋼窗是以聚氯乙烯（PVC）樹(shù)脂為主要原料，加上一定比例的穩(wěn)定劑、著色劑、填充劑、紫外線吸收劑等，經(jīng)擠出成型材，然后通過(guò)切割、焊接或螺接的方式制成門窗框、扇，配上密封膠條、毛條、五金件等，同時(shí)為增強(qiáng)組合型材的截面抗彎剛度，在外框空腔內(nèi)增加鋼內(nèi)框后制成的窗。塑鋼窗因其良好的水密、抗風(fēng)壓、氣密和隔聲性能而在國(guó)內(nèi)民用建筑窗戶領(lǐng)域應(yīng)用較廣。但因其制作門檻條件較低，生產(chǎn)和安裝工藝比較簡(jiǎn)單，使得市場(chǎng)上出現(xiàn)眾多生產(chǎn)廠家，這也導(dǎo)致塑鋼窗質(zhì)量參差不齊。文獻(xiàn)研究表明隨著2010年門窗許可證的取消，我省出現(xiàn)了門窗生產(chǎn)制造的監(jiān)管漏洞，許多企業(yè)瞄準(zhǔn)節(jié)能產(chǎn)品有利可圖準(zhǔn)入門檻降低，低價(jià)劣質(zhì)產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場(chǎng)；文獻(xiàn)將當(dāng)前塑鋼窗主要質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行歸類總結(jié)，從技術(shù)、管理學(xué)方面給出建議，同時(shí)結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)給出了塑鋼窗質(zhì)量問(wèn)題防治措施。本文通過(guò)對(duì)某變形塑鋼窗的實(shí)地檢測(cè)和窗框撓度計(jì)算，綜合分析得出窗框變形主要原因是截面抗彎剛度不足，同時(shí)給出了塑鋼窗變形防治措施。

2 工程概況

某廠房外窗采用88系列塑鋼推拉組合窗，頂標(biāo)高+7.00m，立面尺寸為1500mm×3000mm，組合窗分別由上端2樘塑鋼固定窗750mm×1500mm和下端1樘塑鋼推拉窗1500mm×1500mm組裝成，與墻體采用干法安裝。工程所在地基本風(fēng)壓w=0.35kN/m，C類場(chǎng)地，抗震烈度7度，地震峰值加速度為0.1g。

3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)內(nèi)容

通過(guò)超聲波測(cè)厚儀、電子數(shù)顯千分尺、艾尼提內(nèi)窺鏡、鋼尺、游標(biāo)卡尺和游標(biāo)塞尺等設(shè)備對(duì)窗節(jié)點(diǎn)及構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，部分檢測(cè)結(jié)果如下。

3.1 窗構(gòu)造節(jié)點(diǎn)調(diào)查

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，塑鋼組合窗中上部固定窗與下部推拉窗之間僅用1mm厚塑料拼接板分隔，未設(shè)置拼樘料。窗框和窗扇型材角部均采用45°熱熔焊接方式連接。鋼內(nèi)框與外框固定腔室僅通過(guò)2個(gè)螺釘固定，螺釘間距為1050mm，不滿足規(guī)范鋼內(nèi)框緊固件數(shù)量應(yīng)≥3個(gè)和間距應(yīng)≤300mm的要求，且鋼內(nèi)框有輕微松動(dòng)現(xiàn)象。中空玻璃面板四邊均通過(guò)壓條與窗框固定。

3.2 窗外觀質(zhì)量及變形檢查

抽查的變形窗中空玻璃未見(jiàn)破損，空氣層未見(jiàn)明顯灰塵和水汽，隔熱條未見(jiàn)翹起；塑鋼型材可視面平整，未見(jiàn)明顯色差、凹凸不平和明顯劃傷缺陷；鋼內(nèi)框外觀未見(jiàn)明顯銹蝕缺陷。抽檢的塑鋼推拉窗上框?qū)崪y(cè)平面內(nèi)最大撓度變形為24.2mm。

3.3 窗構(gòu)件截面尺寸檢測(cè)

抽檢的中空玻璃面板單片玻璃厚度為6.0mm；抽檢的窗框主型材可視面實(shí)測(cè)壁厚為2.4mm，非可視面實(shí)測(cè)壁厚為1.7mm；鋼內(nèi)框?qū)崪y(cè)壁厚為1.8mm。

4 窗框撓度計(jì)算

4.1 窗橫框截面特性

根據(jù)門窗生產(chǎn)廠家提供的資料知塑料外框材料參數(shù)為：抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f=37N/mm，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：τ=18.5N/mm，型材彈性模量：E=2200N/mm；鋼內(nèi)框參數(shù)為：內(nèi)框的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f=215N/mm，內(nèi)框的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：τ=125N/mm，內(nèi)框型材彈性模量：E=206000N/mm。

通過(guò)CAD軟件繪制橫框截面示意圖，并計(jì)算截面特性，塑料外框截面特性參數(shù)詳見(jiàn)表1，鋼內(nèi)框截面特性參數(shù)詳見(jiàn)表2。

表1 塑料外框截面特性

表2 鋼內(nèi)框截面特性

4.2 窗橫框荷載分配系數(shù)

窗橫框采用組合型材，按等撓度原則，總荷載分別按比例分配到外框和內(nèi)框截面上，自重分配系數(shù)分別為：

4.3 窗橫框撓度計(jì)算

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)窗橫框在平面內(nèi)向下變形明顯，平面外未見(jiàn)明顯變形，因此窗框撓度暫不考慮風(fēng)荷載和地震作用。由于組合型材是按等撓度原理進(jìn)行的荷載分配，所以在此僅以外框?yàn)槔M(jìn)行撓度計(jì)算：

按規(guī)范要求，窗橫框撓度的限值取桿件總長(zhǎng)的1/180，即8.333mm。

21.057mm＞8.333mm

因此，窗橫框在自重標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度不滿足要求。

5 窗框變形原因分析

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)組合窗拼接部位未安裝拼樘料，鋼內(nèi)框與外框固定腔室僅通過(guò)2個(gè)螺釘固定，螺釘間距為1050mm，不滿足規(guī)范鋼內(nèi)框緊固件的數(shù)量應(yīng)≥3個(gè)和間距應(yīng)≤300mm要求，且鋼內(nèi)框有輕微松動(dòng)現(xiàn)象。采用塑鋼窗生產(chǎn)廠家提供的型材參數(shù)經(jīng)撓度計(jì)算，發(fā)現(xiàn)窗橫框在自重標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度不滿足要求，但稍小于實(shí)測(cè)撓度值。綜上分析，塑鋼推拉窗上框出現(xiàn)較大撓度變形主要是由于上框截面抗彎剛度不足造成。

6 結(jié)論

①塑鋼推拉窗上框彎曲撓度計(jì)算值小于實(shí)測(cè)值主要是因?yàn)殇搩?nèi)框與外框連接用緊固件數(shù)量和間距不滿足規(guī)范要求，導(dǎo)致鋼內(nèi)框與外框連接不緊密。

②塑鋼推拉窗上框出現(xiàn)較大撓度變形主要是由于上框截面抗彎剛度不足造成。

③塑鋼窗框內(nèi)部鋼框與外框應(yīng)緊密連接，緊固件數(shù)量和間距應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。

④塑鋼組合窗拼接部位桿件應(yīng)進(jìn)行承載能力計(jì)算，對(duì)承載力不夠的拼接部位桿件應(yīng)增加相匹配的拼樘料，且拼樘料安裝質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。