关于建筑门窗五金配件耐久性的分析

林魏新

广东合和建筑五金制品有限公司 广东 佛山 528100

前言

门窗是建筑外围护结构的开口部位，承担着建筑室内外的采光，空气的交换和对流，其必须具备采光、通风、保温隔热、防尘放水等作用。同时随着现代建筑的发展，门窗在外观立面造型上的作用也越来越突出，门窗好比建筑物的“五官”，丰富的建筑的立面形式，突出了建筑物的立面美感。正是这样的环境下，现代门窗业也快速的发展中，门窗的样式和类型也越来越多。建筑门窗是非承重的维护结构，为了实现上述的诸多功能，其自身的结构特性是有多重材料组成，或是多重不同的材料复合而成。建筑门窗的结构特性是由一定刚度的杆件材料组成的杆系结构。在多次的反复开启下，门窗五金配件受到不同的力的作用，同时门窗自身的风吹雨淋的使用环境，对其材料耐久性提出更高的要求。因此门窗五金决定这门窗的成败，五金配件的耐久性决定门窗的耐久性，乃至影响到建筑物的使用耐久性。

1 门窗五金配件概述

要分析门窗五金耐久性，就必须针对门窗这一构件特点展开分析，才能明确门窗五金在使用过程中的特点和环境，了解其对门窗构件乃至建筑物的影响。

1.1 门窗系统

门窗的设计首先是建筑物的性能设计，以满足建筑物的功能为目标，考虑外观的美观大方和抗风压要求，实现建筑物热声光的物理性能。过去的门窗作为单独的鼓励建筑产品研究，但随着现代建筑设计理念的深入，门窗开始作为一个系统体系，从材料到安装工艺，将所有的涉及的部件形成一个整体。门窗系统是门窗和相关联的一些配套材料以及结构装配、安装工艺汇总，如开启的形式，附件的系统，装配关系，部件加工工艺和尺寸要求。其性能除了建筑物基本的物理性能如热声光之外，还要防火防盗、具有较高的使用寿命，符合地区的使用环境，这些都以来门窗所配套的五金附属零件的耐久性。

1.2 门窗五金配件

门窗在使用功能的过程中经常需要开启、关闭，这一过程需要力的传递，实现室内外的有组织的通风采光，因而与五金配件的质量和配置有紧密的联系。门窗五金件的产品品种多、加工工艺复杂。目前市面上的门窗五金类产品很多，随着现代门窗形式的多样化和复杂化，有一万多类型的部件，三万多种类型的零件。通常所说的门窗部件包含了建筑门锁、执手、铰链、闭门器、窗钩、防盗链、感应启闭门装置等。这些门窗构件都是服务于门窗，没有五金配件，门窗只会变成死窗。

1.3 门窗五金配件的性能

从门窗系统的性能出发，可以分析得到五金配件的使用受力情况。

从物理指标来看，门窗性能包含气密性、水密性、保温隔热、抗风等。当外平开窗受到正风压时，门窗的框部受力，反之是负风压时，则锁点受力。如果是内开平窗形式，那么在负风压时框受力，正风压时是五金的锁点受力。

从门窗的机械性能指标来看，门窗需要长期的反复开启，这依赖于配件的性能。五金配件的锁点和锁座在整个门窗的四周，紧闭状态时，锁点和锁座紧紧地扣在一起，产生强大的密封性，提升门窗性能。而在反复的开启中，五金配件则可以满足平开下悬窗实现既平开又内倒的功能，在推拉折叠门窗中实现既推拉又折叠的功能。

因此，可以说五金配件是门窗的核心，然而长期以来人们对五金配件的认知局限，导致的众多门窗工程的质量堪忧。一些设计师对门窗五金配件的不重视，在设计上也出现诸多的不合理之处。如高层上的大尺寸外开窗。一些生产厂家也不重视，五金配件的生产小、轻、薄，与门窗产品均不能配套。

门窗五金配件的加工精度比其他的附属零件的精度要高两个数量级，但门窗五金的安装位置在边缘部位，所以其微小的尺寸变化也会造成门窗结构的较大变化：如铰链的转轴叶板和合页的转轴之间的配合间隙对门窗五金件的承受和传递力的作用影响很大，设计刚度、设计配合间隙、设计工艺装配间隙，都会在受力传力的过程中对门窗整体安装和框扇安装的位移控制起到重大影响[1]。

所以，门窗五金应被视为门窗工程的核心。

2 门窗五金配件的耐久性

耐久性问题是建筑行业关注已久的议题，但一直以来人们关注的是建筑物内部的结构耐久性，如混凝土、钢筋、防水材料等，门窗五金配件这样一个不起眼的小配件的耐久性问题一直没有得到重视。门窗五金配件在反复的开启闭合中，承受较大的反复应力而容易发生应力疲劳，造成配件的受损。从实际情况来看，众多的工程问题中，门窗的五金配件往往都是先于门窗的损坏。

图1 执手耐久性标准

2.1 门窗五金配件的耐久性要求

事实上，建筑门窗五金件行业标准中早已明确了五金配件的耐久性标准，如《JG/T212-2007建筑门窗五金件通用要求》、《JG/T125-2007建筑门窗五金件合页(铰链)》、《JG/T215-2007建筑门窗五金件多点锁闭器》、《JG/T127-2007建筑门窗五金件滑撑》、《JG/T128-2007建筑门窗五金件撑挡》等。

如执手包含传动机构用执手、旋压执手、双面执手，是实现门窗扇启闭的操纵装置。行业标准规范中对执手的反复开启的耐久性实验做出了指示，其中要求控制的变形量、实验的至少次数，操作的力或力矩等[2]。

插销是用以在门窗关闭时闩住门窗，实现对门窗扇定位、锁闭功能的装置。闭门器则是能将开启的门扇自动关闭或固定在某个位置的一种器具。分为单点锁闭器、多点锁闭器、传动锁闭器。其耐久性实验要求如下图所示：

图2 插销和锁闭器耐久性标准

合页又称之为铰链，是门与门框、窗与窗框的连接件，连接框扇两个部分，并能使之活动。撑挡用以使开启的金属窗扇定位，能使开启的窗扇固定在一个预设位置的装置滑撑用于连接窗框和扇窗，支承窗扇、实现启闭的多杆件装置。滑轮承受门窗扇重量，将重力传递到框材上，通过自身的滚动实现往复运动。

图3 合页、滑撑、撑挡、滑轮耐久性标准

2.2 门窗五金配件的耐久性的主要问题

耐腐蚀性能是建筑门窗五金重要性能之一，很容受温度、湿度和大气氛围的影响。

第一是湿度，当湿度达到某一临界值时表面形成水膜，腐蚀速度加剧。水分凝聚成液态水膜，导致腐蚀原电池的机理的形成。

第二是温度，高温高湿时，气温升高加速腐蚀，潮湿时间逾长，腐蚀也愈严重。

第三是大气污染，空气中的有害气体和粉尘如二氧化硫等气体以及氯化物和其他酸、碱、盐颗粒本身就具有腐蚀性。

门窗五金件一旦发生腐蚀门窗的整体性能降低，尤其对于追求高性能的系统门窗而言，不仅影响产品美观，而且直接导致门窗的气密性、水密性、抗风压及保温节能等性能降级。

锁具也是五金之一，其耐用度一直以来也备受关注。我国现行的锁具的耐用度的标准和国际上对比有很大的差距，这也是锁具质量较低，用户需要长期更换锁具的原因之一。

检验项目 我国标准 美国标准 英国标准球形门锁执手开启A级：20万次B级：10万次1级：80万次2级：40万次3级：20万次50万次插芯门锁执手开启 10万次 80万次 50万次插芯门锁开启呆舌 5万次1级：25万次2级：15万次3级：10万次A级：6万次B级：10万次

首先是盲目减小材料的厚度，如球形门锁锁舌上的保险柱壁厚太薄，几千次循环就断裂。其次是件材料机械性能不符合要求，如外装门锁开启呆舌的动作是靠拨杆拨动滑块.滑块带动呆舌伸缩，两个关键零件材质几千次循环就被磨掉一截。第三是门锁的结构零件设计存在应力集中点，试验中很快破坏，有的插芯门锁零件设计不合理，弹簧反复弯折幅度过大，减小了弯曲的半径造成不到1万次的循环就发生断裂。

3 门窗五金配件的耐久性的提升措施

门窗五金配件的耐久性对门窗构件十分重要，一旦发生损坏，就容易导致门窗系统整体性能的降低，因此提升门窗耐久性十分重要。

首先当然是提升工艺标准，从国标和其他国家的标准对比来看，我国的生产工艺的标准要求较低，这导致了很多产品的检验不合格。在完善国内标准检测手段的同时，积极地向国际标准和规范靠拢，从而提升工艺质量。

其次是在生产技术上提升，采用耐蚀性较好的材料，耐蚀性好的不锈钢一般是在钢中含有铬、镍、钛等成分构成，采用金属镀膜或非金属涂膜来避免腐蚀。增加绝缘层或非金属涂层，能有效地防止出现电化学腐蚀。电镀珍珠铬是市场中广泛使用的一种处理工艺，硬度高，耐磨性好，外观文雅、大方、漂亮。另外，螺丝表面镀铬层是易损坏的部位，在安装完成后用玻璃胶将螺丝密封，避免螺丝在空气中氧化。

第三是在平常的使用中及时地对五金配件进行养护，不要用湿手开启门锁。开启门锁或转动门锁把手时，不要用力过猛。经常检查旋紧螺栓、定位轴、风撑、地弹簧，合页、门锁等经常活动的五金配件，发生松动时要立即拧紧，不要在门扇上悬挂过重的物品且避免锐器磕碰、划伤。

参考文献

[1] 张娟娟,林召烽.国标和欧标在建筑门窗五金件耐腐蚀性能方面的差异比较[J].门窗,2017,(12):17-18.

[2] 孙波.对开启五金风荷载静力计算的一点探讨[J].门窗,2012,(08):42-44.