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玻璃幕墻將建筑美學(xué)、建筑功能、建筑結(jié)構(gòu)等因素有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，兼具建筑外圍護(hù)功能及裝飾功能，且具有自重小的特點(diǎn)，可在一定程度上降低建造成本。玻璃幕墻從二十世紀(jì)八十年代開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)，得到廣泛應(yīng)用，并迅速發(fā)展，形成建設(shè)高潮。經(jīng)歷了三十幾年的歷程，目前在中國(guó)仍然是一種主流的建筑形式。
玻璃幕墻一大優(yōu)勢(shì)是固定扇和可開(kāi)啟扇可以一體化設(shè)計(jì)，在一種系統(tǒng)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)建筑圍護(hù)體系的墻體和窗的功能。
玻璃幕墻開(kāi)啟窗形式豐富，根據(jù)外視效果和功能的需要，可以設(shè)計(jì)為上懸窗、下懸窗、平開(kāi)窗、兼具上懸/下懸和平開(kāi)功能的窗和平推窗等，其中上懸窗因成本相對(duì)較低且關(guān)閉后與固定幕墻形成一體化效果而應(yīng)用最廣泛。建筑幕墻設(shè)置開(kāi)啟扇，一般是為了滿足自然通風(fēng)和/或消防排煙兩種功能，而無(wú)論是自然通風(fēng)還是消防排煙，都有最小通風(fēng)面積的要求。上懸窗成本相對(duì)較低，但因開(kāi)啟角度、開(kāi)啟尺寸的限制，因此單扇有效通風(fēng)面積很小。按照規(guī)范要求，上懸窗開(kāi)啟角度不大于30°且開(kāi)啟尺寸不大于30cm，因此，無(wú)論上懸窗窗高度做多大，計(jì)量有效通風(fēng)面積不大于開(kāi)啟扇寬度x30cm。外開(kāi)下懸窗可以開(kāi)啟到70°，即可以按開(kāi)啟扇寬度x開(kāi)啟扇高度計(jì)量有效通風(fēng)面積，相同窗洞大小，可計(jì)量有效通風(fēng)面積大大增加，因此在消防排煙窗設(shè)計(jì)中也得到廣泛應(yīng)用。但因?yàn)殡S著外開(kāi)下懸窗開(kāi)啟扇高度增加，對(duì)窗型材、窗五金和窗開(kāi)啟機(jī)構(gòu)(電動(dòng)/氣動(dòng)開(kāi)窗器)要求大幅增加，從而也導(dǎo)致了成本的大幅度增加，經(jīng)濟(jì)性較差。
在消防排煙窗設(shè)計(jì)中，相對(duì)懸窗，平推窗的優(yōu)勢(shì)得到了極大的體現(xiàn)。因?yàn)槠潢P(guān)閉狀態(tài)與固定幕墻形成一體化效果，開(kāi)啟狀態(tài)也能夠保持立面效果比較整齊，并且利于采光、通風(fēng)，特別是因?yàn)殚_(kāi)啟時(shí)四周都有間隙，利于消防排煙，可按開(kāi)啟扇寬度x開(kāi)啟扇高度全面積計(jì)量有效排煙面積。而且，因?yàn)槠酵拼巴瞥龀叽绮淮螅闹芏伎稍O(shè)置窗滑動(dòng)鉸鏈，對(duì)窗型材、窗五金和窗開(kāi)啟機(jī)構(gòu)要求相對(duì)較低，成本也較下懸窗低很多。因此，在幕墻工程中，平推窗得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。
平推窗在窗扇四周安裝與窗框連接的平推鉸鏈，平推鉸鏈在開(kāi)啟、關(guān)閉運(yùn)動(dòng)軌跡是平行于其安裝平面（詞條“平面”由行業(yè)大百科提供）的，所以嚴(yán)格說(shuō)它們的名字叫平行鉸鏈(Parallel Opening hinges)。
只要平開(kāi)窗扇是平面的，不論它們是標(biāo)準(zhǔn)的矩形，還是不規(guī)則的多邊形，只要平推鉸鏈的安裝面都垂直于同一平面，就能保證所有平行鉸鏈的運(yùn)動(dòng)軌跡是相互平行的，就能保證窗能夠正常啟閉。(如圖1所示)
圖1
然而，當(dāng)平推窗扇要求是弧形時(shí)，常規(guī)的平推窗設(shè)計(jì)就難以滿足要求。
圖2
以圖2凸弧窗為例，如按照常規(guī)設(shè)計(jì)，鉸鏈安裝面與立柱側(cè)面平行，因兩個(gè)立柱之間存在一個(gè)夾角，則左右鉸鏈間必然存在一個(gè)夾角，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)鉸鏈間距為L(zhǎng)1，推出時(shí)，兩側(cè)鉸鏈沿各自安裝平面方向移動(dòng)，理論上需要達(dá)到大于L1的寬度L2才能保持其正常狀態(tài)。在推出距離一定時(shí)，L1和L2的差值L’，受圓弧窗半徑和分格寬度影響。
凹弧窗窗扇推出時(shí)，理論上需要達(dá)到小于L1的寬度L2才能保持其正常狀態(tài)。
推而廣之，只要是曲面幕墻，無(wú)論是用曲面玻璃來(lái)實(shí)現(xiàn)，還是用折線幕墻來(lái)近似擬合曲面，也不論是外凸曲面，還是內(nèi)凹曲面，只要平推窗推出方向與幕墻立柱中心面不平行，就會(huì)存在上述問(wèn)題。
以江蘇昆山某幕墻工程為例，該建筑為大型公共建筑，因消防排煙需要，需設(shè)置大面積開(kāi)啟扇。如按上懸窗設(shè)計(jì)，為保證排煙面積，幾乎沿建筑平面一周均需要設(shè)置為開(kāi)啟扇。而外開(kāi)下懸窗成本高，且需要設(shè)置很長(zhǎng)的推桿裝置，影響美觀。經(jīng)綜合評(píng)估，最后確定設(shè)置平推窗。該項(xiàng)目建筑外形由許多凹凸圓弧面組成，因此平推窗主要都是圓弧窗，既有凸弧，又有凹弧，而且分格寬度、圓弧半徑種類(lèi)也較多，下表對(duì)其進(jìn)行了基本的統(tǒng)計(jì)分析(分格高度對(duì)本文討論的影響較小，在此不做分析)，其中弧長(zhǎng)變化計(jì)算基于平推窗完全開(kāi)啟時(shí)外推100mm的假定。
顯然，因?yàn)橛行㎜’的數(shù)值較大，不能簡(jiǎn)單的通過(guò)鉸鏈的變形（詞條“變形”由行業(yè)大百科提供）來(lái)適應(yīng)。又因?yàn)榘霃健⒔嵌容^多，也不大可能通過(guò)設(shè)置多種角度的幕墻立柱模具來(lái)實(shí)現(xiàn)，畢竟工程設(shè)計(jì)中，成本控制是一個(gè)很重要的因素，而模具越多，生產(chǎn)成本越高。而且，型材多樣化也會(huì)增加加工和施工的管理成本。
那么，我們需要通過(guò)比較巧妙的設(shè)計(jì)，通過(guò)較少的特殊模具，實(shí)現(xiàn)本工程中多種圓弧半徑、分格寬度的凹弧、凸弧平推窗。
如前所述，我們需要解決的問(wèn)題是：如何設(shè)計(jì)，能夠保證在使用統(tǒng)一的窗框、窗扇的型材的前提下，在不同彎弧半徑、不同分格寬度的凸弧、凹弧上，都能保證平推鉸鏈安裝平面垂直于同一平面，使這些鉸鏈的運(yùn)動(dòng)軌跡相互平行，從而保證平推窗的正常啟閉。
問(wèn)題進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為如何調(diào)整窗框與窗扇之間的間距，來(lái)適應(yīng)角度的變化，以保證在不同的圓弧半徑、分格寬度的凹弧、凸弧條件下，平推窗左右側(cè)鉸鏈都能保證平行安裝。
同時(shí)，因?yàn)槠酵拼般q鏈安裝面不再平行于窗型材，則平推窗鉸鏈安裝面和窗型材之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)楔形間隙，這個(gè)間隙和平推窗對(duì)應(yīng)圓弧半徑、角度相關(guān)。
為填補(bǔ)窗鉸鏈和窗型材間的楔形間隙，必須增加輔助型材(調(diào)節(jié)墊塊)。調(diào)節(jié)墊塊尺寸一方面要盡量小，以保證經(jīng)濟(jì)性，但又不能太薄，因?yàn)橐环矫嫠枰哂凶銐虻?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>強(qiáng)度以保證鉸鏈與窗框/窗扇能夠可靠連接，另一方面它應(yīng)具有可加工性(對(duì)應(yīng)不同的彎弧半徑、不同分格寬度的凸弧、凹弧，平行窗鉸鏈與窗框/窗扇間的楔形間隙會(huì)發(fā)生變化，因此調(diào)節(jié)墊塊需要根據(jù)角度做適當(dāng)?shù)?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>切削加工（詞條“切削加工”由行業(yè)大百科提供）)。
調(diào)節(jié)墊塊的厚度設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足兩個(gè)條件：一是原始尺寸能夠滿足最大尺寸間隙的需要;二是在最小間隙尺寸時(shí)，調(diào)節(jié)墊塊的厚度能滿足構(gòu)造與受力的要求。
窗框與窗扇之間的間距，需要滿足同時(shí)安裝平推窗鉸鏈和調(diào)節(jié)墊塊。
窗框與窗扇間間隙大小，影響到窗框的寬度尺寸，從而影響視覺(jué)效果。這個(gè)寬度，建筑師希望盡量做得比較小。
正常(平面)平推窗鉸鏈安裝空間，也就是窗框與窗扇間間隙為21mm。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬不同半徑、不同角度的凹/凸平推窗，確定在該間隙擴(kuò)大至27mm時(shí)，可以保證本項(xiàng)目所有的不同半徑、分格寬度的凹弧窗、凸弧窗鉸鏈都有足夠的空間安裝，同時(shí)又足夠的間隙安裝調(diào)節(jié)墊塊。
凸弧安裝見(jiàn)圖3。
圖3
凹弧安裝見(jiàn)圖4。
圖4
在窗角度變化的過(guò)程中，平行窗鉸鏈與窗框/窗扇間的角度不斷變化，對(duì)于凹弧和凸弧的過(guò)渡點(diǎn)，是正常(平面)平推窗，只不過(guò)此時(shí)鉸鏈安裝空間不是普通的21mm，而是27mm，平行窗鉸鏈與窗框/窗扇間的間隙變成均勻的尺寸，如圖5。
圖5
圓弧窗上下橫是平行的，窗框和窗扇間的間隙也始終是不變的。但為了保證觀感和型材的一致性，上下窗框窗扇間的間隙也一同擴(kuò)大到27mm，鉸鏈安裝空間為21mm，因此上下兩側(cè)也需要加墊塊，如圖6。
圖6
平推窗設(shè)計(jì)涉及的方面較多，如窗框、窗扇型材截面（詞條“截面”由行業(yè)大百科提供）、膠條斷面、型材連接構(gòu)造、平推鉸鏈選型、加工組裝等，不是本文討論的重點(diǎn)，不在此贅述。
本圓弧平推窗方案，已經(jīng)經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐的檢驗(yàn)，得到了很好的驗(yàn)證。
推而廣之，通過(guò)調(diào)整窗扇、窗框間隙，保證鉸鏈安裝滿足運(yùn)動(dòng)軌跡要求的設(shè)計(jì)思路不限于圓弧平推窗，它可以應(yīng)用于任何曲面幕墻上的開(kāi)啟窗，無(wú)論是曲面幕墻用曲面玻璃來(lái)實(shí)現(xiàn)，還是用折線幕墻來(lái)近似擬合，也不論是外凸曲面，還是內(nèi)凹曲面，同時(shí)也不限于平推窗。
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