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玻璃幕墻將建筑美學、建筑功能、建筑結(jié)構(gòu)等因素有機地結(jié)合起來，兼具建筑外圍護功能及裝飾功能，且具有自重小的特點，可在一定程度上降低建造成本。玻璃幕墻從二十世紀八十年代開始進入中國，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，目前在中國仍然是一種主流的建筑形式。
玻璃幕墻一大優(yōu)勢是固定扇和可開啟扇可以一體化設(shè)計，在一種系統(tǒng)中同時實現(xiàn)傳統(tǒng)建筑圍護體系的墻體和窗的功能。
玻璃幕墻開啟窗形式豐富，根據(jù)外視效果和功能的需要，可以設(shè)計為上懸窗、下懸窗、平開窗、兼具上懸/下懸和平開功能的窗和平推窗等，其中上懸窗因成本相對較低且關(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)置開啟扇，一般是為了滿足自然通風和/或消防排煙兩種功能，而無論是自然通風還是消防排煙，都有最小通風面積的要求。上懸窗成本相對較低，但因開啟角度、開啟尺寸的限制，因此單扇有效通風面積很小。按照規(guī)范要求，上懸窗開啟角度不大于30°且開啟尺寸不大于30cm，因此，無論上懸窗窗高度做多大，計量有效通風面積不大于開啟扇寬度x30cm。外開下懸窗可以開啟到70°，即可以按開啟扇寬度x開啟扇高度計量有效通風面積，相同窗洞大小，可計量有效通風面積大大增加，因此在消防排煙窗設(shè)計中也得到廣泛應(yīng)用。但因為隨著外開下懸窗開啟扇高度增加，對窗型材、窗五金和窗開啟機構(gòu)(電動/氣動開窗器)要求大幅增加，從而也導(dǎo)致了成本的大幅度增加，經(jīng)濟性較差。
在消防排煙窗設(shè)計中，相對懸窗，平推窗的優(yōu)勢得到了極大的體現(xiàn)。因為其關(guān)閉狀態(tài)與固定幕墻形成一體化效果，開啟狀態(tài)也能夠保持立面效果比較整齊，并且利于采光、通風，特別是因為開啟時四周都有間隙，利于消防排煙，可按開啟扇寬度x開啟扇高度全面積計量有效排煙面積。而且，因為平推窗推出尺寸不大，四周都可設(shè)置窗滑動鉸鏈，對窗型材、窗五金和窗開啟機構(gòu)要求相對較低，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，平推鉸鏈在開啟、關(guān)閉運動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，所以嚴格說它們的名字叫平行鉸鏈(Parallel Opening hinges)。
只要平開窗扇是平面的，不論它們是標準的矩形，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動軌跡是相互平行的，就能保證窗能夠正常啟閉。(如圖1所示)
圖1
然而，當平推窗扇要求是弧形時，常規(guī)的平推窗設(shè)計就難以滿足要求。
圖2
以圖2凸弧窗為例，如按照常規(guī)設(shè)計，鉸鏈安裝面與立柱側(cè)面平行，因兩個立柱之間存在一個夾角，則左右鉸鏈間必然存在一個夾角，關(guān)閉狀態(tài)時鉸鏈間距為L1，推出時，兩側(cè)鉸鏈沿各自安裝平面方向移動，理論上需要達到大于L1的寬度L2才能保持其正常狀態(tài)。在推出距離一定時，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，理論上需要達到小于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，無論是用曲面玻璃來實現(xiàn)，還是用折線幕墻來近似擬合曲面，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，就會存在上述問題。
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)置大面積開啟扇。如按上懸窗設(shè)計，為保證排煙面積，幾乎沿建筑平面一周均需要設(shè)置為開啟扇。而外開下懸窗成本高，且需要設(shè)置很長的推桿裝置，影響美觀。經(jīng)綜合評估，最后確定設(shè)置平推窗。該項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、圓弧半徑種類也較多，下表對其進行了基本的統(tǒng)計分析(分格高度對本文討論的影響較小，在此不做分析)，其中弧長變化計算基于平推窗完全開啟時外推100mm的假定。
顯然，因為有些L’的數(shù)值較大，不能簡單的通過鉸鏈的變形（詞條“變形”由行業(yè)大百科提供）來適應(yīng)。又因為半徑、角度較多，也不大可能通過設(shè)置多種角度的幕墻立柱模具來實現(xiàn)，畢竟工程設(shè)計中，成本控制是一個很重要的因素，而模具越多，生產(chǎn)成本越高。而且，型材多樣化也會增加加工和施工的管理成本。
那么，我們需要通過比較巧妙的設(shè)計，通過較少的特殊模具，實現(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，我們需要解決的問題是：如何設(shè)計，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，使這些鉸鏈的運動軌跡相互平行，從而保證平推窗的正常啟閉。
問題進一步轉(zhuǎn)化為如何調(diào)整窗框與窗扇之間的間距，來適應(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，因為平推窗鉸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產(chǎn)生一個楔形間隙，這個間隙和平推窗對應(yīng)圓弧半徑、角度相關(guān)。
為填補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)濟性，但又不能太薄，因為一方面它需要具有足夠的強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發(fā)生變化，因此調(diào)節(jié)墊塊需要根據(jù)角度做適當?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)計應(yīng)該滿足兩個條件：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，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，從而影響視覺效果。這個寬度，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。通過計算機模擬不同半徑、不同角度的凹/凸平推窗，確定在該間隙擴大至27mm時，可以保證本項目所有的不同半徑、分格寬度的凹弧窗、凸弧窗鉸鏈都有足夠的空間安裝，同時又足夠的間隙安裝調(diào)節(jié)墊塊。
凸弧安裝見圖3。
圖3
凹弧安裝見圖4。
圖4
在窗角度變化的過程中，平行窗鉸鏈與窗框/窗扇間的角度不斷變化，對于凹弧和凸弧的過渡點，是正常(平面)平推窗，只不過此時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，不在此贅述。
本圓弧平推窗方案，已經(jīng)經(jīng)過工程實踐的檢驗，得到了很好的驗證。
推而廣之，通過調(diào)整窗扇、窗框間隙，保證鉸鏈安裝滿足運動軌跡要求的設(shè)計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啟窗，無論是曲面幕墻用曲面玻璃來實現(xiàn)，還是用折線幕墻來近似擬合，也不論是外凸曲面，還是內(nèi)凹曲面，同時也不限于平推窗。
參考文獻
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