让我们看看平开窗下铰链框架上部的安装，尺寸为15mm，末端为普通垂直切口

原标题：有“类型”更多“黄金”上帝|配置文件和硬件协同研发

随着国家对建筑节能的要求和相关行业标准的提高，系统门窗逐渐得到市场的认可和接受，虽然与国外成熟的系统门窗相比我们还有很多缺点，但系统门窗的发展已经势不可挡。“系统”的核心是研发，国外大多数系统门窗公司都有非常完善的研发中心，研发资金也是其成本的最重要组成部分。研发过程不仅需要考虑门窗如何适应气候，如何设计或选择五金型材密封产品以实现最佳匹配和最佳节能，还需要应对当地的特殊气候和地理条件。

可以说，系统门窗的推广应用，在一定程度上可以有效促进国内建筑门窗企业的战略转型，以及研发方法和商业模式的创新。在研发方式上，传统门窗行业以往的研发模式已经无法满足系统门窗的需求，门窗系统结构无论哪一个组成部分的研发都不应局限于自己的小领域，应更加注重系统组件之间的适应性和凝聚力，注重协同研发。

目前，国内门窗市场主要是铝合金和塑钢，虽然断桥铝合金的市场占有率较高，但塑钢门窗仍被广泛使用，因为其廉价的耐腐蚀隔热和隔音性能，特别是在节能方面，塑钢门窗的先天优势更为显著。

塑钢门窗早在20世纪50年代末就已在德国出现，我国从1983年才开始引进，在90年代末开始普及。由于单纯使用未加塑料聚氯乙烯型材加工的门窗强度不够，通常在型腔内加增强钢来增强门窗的强度，因此该型材内部加钢线制作的塑料门窗通常称为塑钢窗。随着塑钢门窗的广泛使用，用于制作塑钢门窗用的PVC-U型材习惯上被称为塑钢型材。下面我们就塑钢型材在硬件适配和安装过程中的一些常见问题进行分析，探讨二者在结构设计中的相互影响。

1.型钢加固钢结构设计对五金安装的影响

由于PVC材料的特性，有必要在框架风机和推杆的空腔中刺穿钢筋，以防止型材变形，并满足门窗的抗风要求。然而，钢筋的另一个重要作用是增加硬件安装强度，但往往被型材设计师忽视。

在实际的五金件安装过程中，经常会出现五金件承载件撞到没有钢衬的钉子处，因为敲打钉子的情况仅与PVC型材连接。自攻钉与PVC型材连接不仅容易拧松，导致连接失败，即使安装五金件，自攻钉的强力连接在一段时间后也会松弛，无法拧紧。很多塑钢门窗质量问题甚至安全事故都是由于五金件松动造成的。

在型腔中添加钢衬是解决这一问题的有效途径。JG/T131-2000《门窗用PVC增强钢》规定，钢衬材料的机械性能不低于Q235。该材料含碳量适中，综合性能良好，广泛应用于建筑材料和工程结构中。尽管碳钢也具有应力松弛特性，但市场上防止和改善金属材料应力松弛性能的技术已经非常成熟。通过热老化、振动老化、自然老化和其他消除应力松弛的方法，可以稳定金属产品的内部结构和性能。此外，我国应力松弛机理及预防技术的研究已达到世界先进水平。因此，自攻钉与钢衬的配合可以消除五金安装不牢固的隐患，可以有效提高五金的承载能力，当然前提是确保自攻钉和钢衬的有效连接。

下面我们以几个常用硬件为例进行进一步讨论。

1.1外窗框钢筋钢结构对拉筋安装的影响

对于外平开窗，由于开启后整个窗扇完全置于室外，安全隐患远远大于其他开启方式。外平开窗坠落和受伤事故经常被报道，因此出于安全原因，相关国家标准和行业标准不提倡外平开窗户使用铰链。甚至一些地方标准，如DB11/1028-2013《北京市住宅建筑工程技术规范》也明确规定：“严禁使用七层以上的建筑外窗”。由此可以看出，对外开窗的安全性能尤为重要，而对外开窗安全具有决定性影响的是硬件和安装的选择。目前外平开窗的五金件一般采用滑动支架，滑动支架的安装通过自攻钉与型材连接。对于塑钢外窗，滑动支撑安装是否牢固完全取决于自攻钉是否打入钢衬。图1是较常见的外模钢窗框型材节点图，图中安装的摩擦位置是在钢衬的开启位置，自攻螺钉进入时不能与钢衬接触，只需与单个PVC型材连接，虽然有些型材在主体墙空腔中设计了“螺钉定位结构”，以增加螺纹咬合搭接，但这不足以确保安装时的摩擦强度。此外，我们知道，滑动支架的宽度规格从18mm到22mm不等，具体取决于承载水平和用途，因此，即使型材结构可以提高连接强度，也无法使自攻钉准确打入到位。

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图1普通外窗框

图2理想的钢筋钢结构

1.2角部钢筋对五金安装的影响

图3钢筋端部与截面端部内角之间的距离

让我们看看平开窗下铰链框架上部的安装，尺寸为15mm，末端为普通垂直切口。图中，下铰链为承重加固规范。背面专门设计了两个直径为6mm、长度约为20mm的钢销，用于插入型材，以提高承载能力。普通承重水平下铰链钢销的位置仅为普通自攻钉。从图中可以看出，在实际安装过程中，下部钢销的安装位置内没有钢衬。我们知道平开窗的下铰链几乎承担了整个窗扇的重量，下铰链的最大应力点在下钢销附近的转轴上，可以说，下部分的钢销是否嵌入钢衬对五金件的承载力和安全起着决定性的作用。目前常用的端部直角冲裁方式对硬件安装非常不利。

图4内窗下铰链架上部安装位置

切割钢筋端部时，建议切割角度为45°，与型材端部的垂直距离控制在5~10mm。这确保了硬件的有效连接，而不会影响型材的角焊，如图5所示。虽然国家和行业相关标准对钢筋切割要求不明确，但企业应从实际应用相关企业标准开始进行标准化。

图5钢筋端部的角度和距离

2.硬件设计应考虑外形结构特点

2.1锁座应与钢筋有效连接

欧标塑钢平开门门窗五金框架上部安装主要基于宽度为4mm的“锁座定位槽”。对于平口锁座的安装，自攻钉大多打入槽口位置，如图6所示。根据模型钢型材的结构特点，型腔无法使用钢筋，锁一个固定件只能通过单个PVC墙连接，而目前市场上常见的平开窗锁基本上都是由自攻螺钉连接而成，这会导致锁的安装强度，严重影响门窗的密封性能、抗风性能和安全性。

作为框架和风机连接的关键部件，锁座的结构设计应注重其与钢筋的有效连接，特别是在某些特殊场合，如高风压的开式风机，或耐火和抗冲击要求，锁座连接强度对门窗的整体性能尤为重要。图7显示了增强型锁定座，其确保了自攻钉和加强钢之间的有效连接，同时增加了自攻钉子的数量。事实上，不仅是锁座，其他承重五金件在结构设计中也应考虑是否能实现与钢筋的有效连接。

在硬件设计过程中，我们需要注意自攻钉连接中明显的“群体效应”，即自攻钉的连接强度受连接矩阵材料、自攻钉排列、排列距离等因素的影响，不一定越多越好。在有限的空间内设计过多的螺孔或不合理的螺孔布置将产生相反的效果。因此，理想的设计方案通常离不开个人实验。丰富的实践经验和充足的实验数据是产品研发的有力保障。

图6普通锁座安装示意图图7增强型锁座安装原理图

此外，在框架硬件设计中需要注意的是，不同厂家的框架型材“台面高度”不同，常见尺寸为3mm4mm6.5mm，硬件结构需要根据尺寸进行设计，以确保与型材完全配合，因此，许多五金制造商不得不为同一产品开发不同的厚度规格，以匹配不同制造商的型材，这实际上造成了极大的浪费，但也间接增加了门窗的成本。一些硬件制造商通过使用垫片来解决这个问题，虽然降低了材料成本，但也降低了硬件安装效率。因此，型材设计的普遍性对门窗的整体结构具有重要意义。当然，对于一些系统门窗制造商来说，为了提高门窗的性能，开发非常规的结构型材，但不应采用先设计型材再适应硬件的传统方式，更需要注意相互合作，同步开发。

2.2框架上硬件的结构设计，以防止槽中出现沟槽

安装在机架中的硬件通常是实现风扇打开和关闭功能的关键部件。承载能力和准确的安装位置非常重要。我们如何更好地确保硬件功能在频繁的日常外力作用下完好无损 我们仍然以普通锁座为例进行分析。

图8锁座受力示意图

由于锁座后面有一个凸台结构用于安装，因此在安装锁座时，夹紧型材槽口可以大大提高锁座的承载能力。但对于图8所示的三个方向的力，固定作用的轮廓非常有限，我们知道锁的功能是协同实现开门和关门的锁点，在锁的过程中，锁点沿槽口方向是摩擦力F2F3产生的力，可以为自攻螺钉产生较大的剪切力，频繁用力容易使自攻螺钉松动和锁紧移动。从以上分析中我们可以了解到，通过增加自攻螺钉的数量并实施和增强钢材的有效连接来提高锁的安装强度，但受安装空间材料、成本和产品设计风格等因素的影响，仍会有很多硬件供应商使用单螺钉安装锁，所以对于这种结构的锁，在安装方面需要改进和加强。

图9平开窗剖面结构图10平开门剖面结构

对于该零件型材内钢筋的设计，更重要的作用是增加型材的强度。仅从配置文件结构来看，这一动作的可能性并不明显，但安装到某些硬件上是非常重要的。下面我们以普通平开门三维铰链为例，分析平开门铰链可以说是承载了整个门扇的重量，而在门的开闭过程中，铰链的应力是一个变化的过程，特别是在门开到90°时，门框轮廓很可能在门扇强大的重力作用下局部变形，此时，型腔中的钢筋可以有效地提高型材的抗变形能力。可以说，看似难以形容的内杆不仅提高了五金安装强度，而且大大提升了整个门窗的性能。

图11平开门铰链安装示意图

通过这个例子，我们发现硬件设计的材料结构和安装是相互关联的，硬件设计不仅可以满足硬件的基本开闭功能，应根据型材材料结构的特点和工艺设计包括结构的使用寿命、性能、安装条件等满足要求的整套解决方案。如果不这样做，将破坏最终结果；任何被忽视的看似无关紧要的结构都可能产生超乎想象的蝴蝶效应。

其实不仅仅是材料和硬件，门窗行业未来的发展模式，门窗元素之间应该是协同研发，这里所指的“协同”不是两个或多个单位之间简单的合作和资源共享，而是开发商应该努力让自己站在更高的高度，放眼全球，系统考虑型材、金属橡胶条、玻璃配件乃至加工工艺之间的相互影响，放大其内在相关性，实现1加1大于2的效果，使每个产品的开发不再是简单的组件堆叠，而是系统中元素的完美组合。

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