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摘要：本文作者首先分析了我国建筑门窗生产安装技术的现状和需要解决的问题，从而提出单元式门窗的设计概念，重点介绍了单元式铝合金门窗的安装构造设计、结构构造设计、各项基本性能设计及工艺设计等内容。单元式门窗技术真正实现了成品门窗的标准化生产。
1 我国建筑门窗生产安装技术的发展现状
目前，国内的建筑外门窗产品从生产到安装存在着不利于大规模工业化生产和质量控制的因素。门窗加工完毕出厂时严格意义上讲仅为半成品，门窗框与玻璃、五金配件是分开的，工程现场需要先安装门窗框之后才能安装玻璃和五金配件，工程现场安装工序较多，受现场施工条件、季节、环境、安装工人技能等诸多方面的影响使门窗的最终成品质量很难控制，甚至会降低门窗的一些基本性能，而且安装效率偏低。例如：一些门窗产品的采购单位（房地产开发商）最关心的问题是门窗如何保证不漏水，而不是我们更应该关注的节能问题。究其原因现场安装过程中的质量控制固然是很重要的因素，但是门窗的安装工艺技术落后也是原因之一。虽然近几年行业内越来越多的采用干法安装技术，新颁布的行业规范《铝合金门窗工程技术规范》中也明确提倡门窗采用干法安装形式，虽然干法安装和传统的湿法安装相比有利于成品保护、缩短安装周期、便于维护更换、提高安装精度，但是依然没有解决根本性的问题。
2 单元式门窗概念的提出
为解决目前存在的问题，需要一种新型结构的门窗加工安装技术，能够使铝合金门窗的玻璃安装密封、五金配件安装调试等工序能够实现在工厂内的生产加工环节完成，最大程度的减少工程施工安装环节的工作。国内目前的居住建筑中门窗洞口普遍较大，落地组合窗、飘窗、阳台门联窗的设计比较普遍，这类门窗形式如果按照传统做法将门窗框整体加工，在工厂内安装玻璃后的运输搬运、施工安装都很难实现，这样就需要将门窗框架按照可实现的原则进行分拆设计，在工厂内做成独立的单元，现场进行拼装组合，最终形成一个成窗（见图1），这与单元式幕墙的技术理念非常相近，所以我们把这种门窗暂且称之为单元式门窗。
3 单元式门窗的系统设计
单元式门窗分为护框结构和整窗单元，在系统设计方面应注意以下的几个要素：
3.1 安装构造设计
安装构造设计是单元式门窗的基础设计，主要是设计与洞口墙体直接连接固定的护框结构（见图2），护框除了起到与目前普遍采用的干法施工的钢附框一样所具有的确定门窗加工尺寸、规范安装位置、室内外墙体过渡等作用以外，还要考虑满足以下要求： 
实现成品窗安装的关键在于护框构造设计，在设计时主要考虑满足以下几点要求：
① 要适应各类建筑结构形式的安装需求。
② 能够承受门窗单元的各类荷载（风荷载、自重荷载等）；
③ 护框与门窗单元的要一体化配套设计；
④ 要考虑加工安装工艺的简单化、标准化；
⑤ 不同系列、不同产品形式的通用性设计；
⑥ 可实现门窗单元在室内侧进行安装或拆卸（需设计配套的压座结构）；
⑦ 考虑门窗维修更换的便捷性；
⑧ 要具备可拓展性，考虑与其他结构配套，如外用窗台板、外遮阳系统等。
3.2 接口构造设计
门窗单元之间、门窗单元与护框的接口构造设计是单元式门窗的关键性设计，也是单元式门窗技术研发的难点所在，由于要综合考虑连接强度、门窗框立面效果、五金安装空间、单元尺寸误差等因素，在设计时主要考虑满足以下几点要求：
① 门窗单元之间的接口构造设计板块之间宜采用插接方式连接，以满足单元组合后的连接强度；（见图3） 
② 门窗单元与护框的接口构造设计要能够有效吸收层间变位及单元变形；
③ 门窗单元的与门窗各类转角的连接部位应该有完善的构造设计；（见图4）
④ 接口构造设计应考虑门窗单元连接后满足各类五金安装空间及承载力的要求；（见图4） 
⑤接口构造设计应考虑单元式门窗各种附加增强型材的有效连接；（见图5）
⑥应设计防止相邻单元之间、单元与护框之间的整体位移的锁定装置；
⑦接口构造设计应考虑如何避免门窗单元在运输、搬运及安装过程中的窗框变形；
⑧接口构造设计应考虑应满足单元连接后门窗框可视面宽度的最低要求。 3.3 各项基本性能设计
①密封设计
单元式门窗的密封设计至关重要，主要有单元之间的密封、单元与护框之间密封及护框与洞口之间的密封，单元之间及单元与护框之间的密封构造应采用两道以上的橡胶条进行连续密封（见图3）；护框与洞口之间的密封构造设计应根据建筑结构形式的不同进行有针对性的设计，通常情况下护框与洞口之间在进行保温分隔后应使用防水砂浆进行填缝处理，护框与窗洞口内外饰面之间使用防水硅胶再进行密封处理。
②防水设计
防水设计是单元式门窗的一个亮点，单元式门窗可以采取双层防水设计，即门窗单元本身的防水设计和下护框内的第二层防水的设计，除了在门窗单元上设置等压排水孔之外在下护框与单元体连接位置也开设排水孔。正常状况下进入腔室的雨水或冷凝水直接由单元体上的排水孔直接排出。若单元体与护框之间密封不严所造成的雨水渗透或因单元体排水不畅所造成的漏水以及型材腔体内部的冷凝水可经过下护框的第二层防水顺利排出。（见图6） 
③节能设计
护框、门窗单元的均使用断桥隔热型材（穿条式或注胶式均可），隔热构造的宽度可以根据节能指标的要求进行调整(见图7)。由于单元式门窗接口设计采用单腔插接结构，在门窗单元连接之前可方便的在一侧设置弹性保温材料(聚苯材料或聚氨酯挤塑材料)，能够有效的阻碍单元拼接腔体内部的空气流通，节能效果远远超过其它同类节能窗，同时也起到了隔声、降噪的作用。
④抗震设计
单元式门窗特殊的插接式安装结构使窗体适应主体结构位移能力增强，能有效吸收地震作用、温度变化、层间位移，比常规门窗更加适应不同地区的抗震要求。
3.4 工艺设计
① 护框部分
单元式门窗护框直接承受窗体传导过来的荷载，即要保证强度的需要，还要考虑施工安装的便利性，所以主体护框的角部连接采用螺接的方式（图8），这样既可以保证角部连接的强度也能够把护框分拆为杆件的形式运输至施工现场后再进行组装，安全方便快捷。 
护框角部连接使用防水胶垫+涂胶进行密封。护框与洞口之间使用特殊设计的卡持式连接固定件，无须在护框上钻孔，降低了通过护框向洞口渗水的可能。（图9）
门窗单元安装至护框的预设位置后，内侧再安装采用啮合＋螺接式双保险的铝合金压板连接构造，在正风压的荷载作用下压力越大压板与护框的啮合部分在倾斜角度的影响下就会越紧，不易松动，与护框形成一体。根据内侧洞口不同需要，压板可设计成几种常用的规格尺寸。当需要更换或需要拆卸时，只需将连接螺钉卸下，将压板下侧向外侧压同时向上侧推压板就能轻松拿下，从而达到牢固、简便、易拆卸等实用功能。（图10） 
② 门窗单元部分
门窗框采用单臂公母料的设计形式，角部连接采用螺接并使用防水胶垫+涂胶进行密封，竖向门窗框通长，单个门窗单元内部的中挺连接工艺、玻璃安装构造、五金安装构造与现有的常规门窗技术兼容。
通常情况下一个横向分格设计成一个门窗单元，单元设置以方便运输、搬运和现场安装为原则，一般不宜超过3㎡，单个单元板块体重量不宜超过100kg，单元与单元之间采取竖向插接的方式进行拼接。
4 结束语
单元式门窗技术真正实现了成品门窗的标准化生产，最大限度的减少了门窗现场安装施工工序，缩短了门窗安装周期，能够大幅减少现场安装的人工费用和管理费用。在当下劳动用工成本日益增长的情况下，单元式门窗无疑将具备极强的市场竞争力。由于绝大部分工序都在工厂内完成，使现场安装对门窗质量的影响程度降至最低，有利于门窗产品整体质量的提升。有利于门窗生产企业进行现代化、标准化、工业化的流水线生产模式，也有利于门窗行业生产制作与施工安装的专业分工调整，促进行业的技术进步和产业升级，促使门窗产品从“工厂化”向“工业化”迈进。
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