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建筑门窗传动器锁闭性能分析

来源:建筑门窗配套件委员会专家组 　作者:王洪涛 姚建宁 　日期:2007-4-23 　页面功能【字体：大 中 小】【打印】【投稿】【评论】
　　通过对门窗三性的大量检测工作，作者发现，影响门窗抗风压性能、气密性能以及水密性能的因素有很多，但是对于使用传动锁闭器的门窗系统而言，锁闭器在其中起到了相当重要的作用。门窗的整体性能，不仅与锁闭器锁点个数有关，而且其锁闭位置的选择对提高性能也至关重要。本文通过对传动锁闭器实际使用中的受力状态进行力
　　按照连续梁理论，分别计算悬端与相邻跨中及远端跨中的挠度值，为：


　　 （7）


（8）

　　（9）

　　联立（7）式和（8）式，（8）式和（9）式，解方程组得：

　　　　　　b1 = 0.2889×l，b2 = 0.2111×l （10）

　　此关系式说明，当传动器存在三个锁点时，端部锁柱位于边缘的距离为总长的0.2889倍，中间锁柱位于传动器中心时，可以达到最佳效果。但是，在实际应用中，由于传动器的特殊构造，使锁柱不可能完全位于传动器的中心位置。因此，在上述公式的指导下，应该使中部锁柱尽可能地靠近中心位置。


　　3、传动锁闭器有四个锁点时的情况：


　　建立力学模型，如图三所示：


　　

图三 四锁点传动器力学模型图


　　按照连续梁理论，分别计算悬端与相邻跨中及远端跨中的挠度值，为：

　　　　（11）

　　　　（12）

　　　　（13）

　　式中：

　b1 ：端部锁柱距端部距离，小于l/2；

　b2 ：次端部锁柱距端部锁柱距离，小于l/2；

　l ：杆件长度；

　　同理，联立（1）式和（2）式，（2）式和（3）式，解方程组得：

　　　　　b1 = 0.11850*l，b2 = 0.25117*l （14）
　　此关系说明，当传动锁闭器存在四个锁柱时，锁柱对称分布在传动器的两边，端部锁柱距端部距离为总传动器长度的0.11850，次端部锁柱距端部锁柱距离为总传动器长度的0.25117时，传动器性能最佳。


　　可见，当传动器有不同的锁点时，为了得到最佳的使用效果和功能要求，其布置方式起到了很关键的作用。但是，除了锁点的布置位置之外，锁点的个数，同样是决定其性能的重要因素，因此，本文下面将对不同规格传动器的锁点个数做一个简单的讨论。（参考资料2、3）


　　二、传动锁闭器锁点个数的分析

　　依据中国建筑金属结构协会建筑门窗配套件委员会制定的《建筑门窗配件推荐产品技术评定规则》中规定，当传动锁闭器长度大于400mm时，必须有两个以上的锁柱，当长度大于1200mm时，必须有三个以上的锁柱，当长度大于2000mm时，必须有四个以上的锁柱。同时，单个锁柱承受垂直于锁柱方向的800N静拉力时，不应损坏。


　　对于平开窗为例，风压作用在开启扇上的压力通过开启扇的玻璃面板传递给五金配件，各个配件分担该压力值。假设开启扇上有n个传动锁闭器锁点，门窗安全压力为q。门窗简图见图四，其开启部分的高度为H，宽度为W，风压值分布见图五。根据GB7106-86中的计算，传动锁闭器所承担的压力值为 。结合单个锁点承受800N作用力的极限值，则有如下关系式：

　　　 （15）

　　根据（15）式，可以计算出具体的窗型在一定安全压力的要求下，所需配置的锁点个数。


　　三、总结

　　本文问题的提出是基于对门窗三性的大量检测工作的实践和研究。工作中发现，影响门窗抗风压性能、气密性能以及水密性能的因素有很多，但是传动锁闭器在其中的影响不容忽视。首先，虽然锁点个数与性能一定意义上成正比关系，但是靠无限增加锁点来提高性能是不现实的，同时也失去了锁闭器的意义。其次，锁闭位置也有它的重要性，如果集中在锁闭器的中间位置，虽然在风压变形检测中会得到较好的结果，但对气密性能和水密性能会造成不好的影响。相反，如果锁闭位置分散在端部，则会对三项性能均产生不良影响。因此如何根据不同的窗型正确的选择锁点的数量和位置，最大限度发挥锁点的作用，对这个问题的研究具有一定的现实意义。文章对以上两个问题的计算分析结果，给出了传动锁闭器在门窗使用中的一些定量的结论。可惜的是，由于时间问题，没有经过实践验证，因此，这里仅供参考。


参考资料：

1、《中点挠度计算塑钢的抗风压强度》，姚春贵 孔榕，《塑料异型材》，03年第2期；

2、《材料力学》，上、下册，刘鸿文，高等教育出版社，1993年9月；

3、《建筑结构工程师手册》，袖珍系列工程师手册，郭秉山，中国建筑工业出版社，2004年3月；

4、《建筑门窗配件推荐产品技术评定规则》，中国建筑金属结构协会建筑门窗配套件委员会，2004年2月。

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