建筑門窗幕墻工業化的演變之路

一、建筑門窗幕墻的發展及現狀

　　建筑門窗真正意義上的工業化產品出現在上世紀70年代末期，之前雖然有木窗、實腹鋼窗的應用，但是并沒有形成標準化、工業化生產。我國現代門窗工業的發展大致經過了以下幾個階段：

　　鋼窗階段：七十年代后期，國家大力實施以鋼代木"的資源配置政策，全國掀起了推廣鋼門窗、鋼腳手、鋼模板(簡稱“三鋼代木”)的高潮，大大推進了鋼門窗的發展。

　　鋁合金窗階段：鋁合金門窗七十年代末傳入我國，由國內飛機制造企業率先引進，代表產品有38系列平開窗、90系列推拉窗。鋁合金窗以其優良的加工性能、耐久性能、新穎的外觀、相對良好的氣密、水密性能，深受用戶的青睞，在國內迅速的發展并簪代了鋼窗，形成了較為先進的鋁合金門窗產品體系，確立了其支柱產品地位。

　　塑料窗階段：而隨著國民經濟水平的提高，建筑節能逐漸引起重視，為了解決門窗保溫問題，我國于1983年開始從德國引進塑料門窗的生產技術。塑料門窗始于上世紀五十年代末，采用由德國研制開發的改性聚氯乙烯UPVC塑料型材。90年代國內涌現出了一批設備、模具、型材、組裝設備等生產廠商。塑料窗不僅生產過程中能耗少、工藝成熟，而且材料導熱系數小，多腔體結構密封性好，因而保溫性能優于其他門窗，逐步形成了以50-60系列平開、80系列塑料推拉窗為代表的巨大產業，在上個世紀末形成了高峰。

　　節能型鋁合金門窗：進入新的世紀，建筑行業進入飛速階段，建筑節能被列入國策，采用型材隔熱的節能技術得到廣泛應用，各種節能型鋁合金門窗被采用，既保留了鋁合金門窗的傳統優勢，又可以滿足建筑節能的要求。同時新型的節能型玻璃及其制品被廣泛應用。

　　木門窗及復合型建筑節能門窗：經過一個輪回，傳統的木材又進入人們的視線，其不僅有著優良的性能，而且是可再生材料。新型木門窗已不是傳統意義上的實木門窗，而是采用深加工的集成材，避免了木材的易變形、不耐久的缺陷。在此基礎上還產生了鋁木復合、鋁塑復合、鋼塑復合等新型復合工藝的門窗，充分發揮了各自材料的優勢，因而具有優異的性能，成為將來門窗發展的方向。

　　建筑幕墻的發展：從八十年代開始，建筑幕墻在中國得到大范圍的應用。國內建筑幕墻從1982年開始起步，歷經20多年的發展，已經成為世界第一幕墻生產大國。到2012年我國建成了約一億平方米各式建筑幕墻(包括采光屋面)工程，占世界總量的一半還多，產值超過千億。

二、建筑門窗存在的問題

　　在國家科技支撐計劃十一五、十二五的門窗科研課題研究及建筑外門窗推廣應用過程中，通過深入調研，總結了門窗行業存在的以下問題：

　　1.由于建筑外門窗研究推廣滯后建筑節能工作要求，目前外門窗產品不能充分滿足節能工程的需要，節能外門窗比例偏低。

　　2.建筑外門窗的研發體系多以型材廠為龍頭企業，型材廠往往不了解門窗的工程應用技術;門窗廠以組裝門窗為主，研發技術力量不足。國外引進的產品不能滿足我國大面積氣候條件，很難形成完善的產品體系。

　　3.建筑外門窗設計、制作、安裝和施工驗收環節缺乏系統性，標準不配套。缺少統一的設計要求，產品標準不考慮安裝要求，而驗收規范要求過于簡單，使門窗生產廠家無所適從。

　　4.惡劣的市場環境導致低價競爭，劣質產品充斥市場。

三、建筑門窗的工業化

　　1.建筑門窗工業化的定義

　　建筑門窗幕墻工業化就是采用現代工業的生產和管理手段替代傳統的、分散式手工業的生產方式，從而達到降低成本、提高質量的目的。其基本特征在于以門窗幕墻系統的設計標準化為前提、工廠生產集約化為手段、現場施工裝配化與標準化化為核心、組織管理科學化為保證。

　　2.建筑門窗工業化的前提

　　(1)標準系列化;

　　建筑門窗標準經過近三十年的發展，逐步形成了一個完整的體系，包括設計、基礎、性能及檢測、加工及制作、安裝驗收規范等，但仍舊不夠完善：

　　(2)門窗產品系統化;

　　建筑門窗系統是指某類建筑門或窗自成體系的構造形式，是根據門窗的使用特征、結合技術要求特點及其相互關聯措施的集成。門窗系統可以是廣義的概念，但是通常我們所說的系統是門窗產品、安裝及使用的范疇。完整的建筑門窗的系統應該包括以下幾個方

　　1)門窗的設計要求：主要指符合建筑設計、美學、舒適等要求;

　　2)性能要求及評價：滿足相應的技術性能要求，強調建筑及地域的適用性;

　　3)材料：配套齊全并符合要求的型材、面材、五金、密封件等;

　　4)組裝：易于實現工廠化的成熟生產工藝;

　　5)檢測：采用標準的檢測方法以確定最終技術水平;

　　6)安裝驗收：安全可靠的安裝工藝及完善的驗收手段;

　　7)產品優化：經過個階段的驗證使之完全滿足工程使用要求;

　　8)服務：包括使用培訓、維護措施及配件供應。

　　其核心是性能要求與評價，其余的措施與手段圍繞著性能的要求，實現建筑門窗生命周期內的安全性、節能性、適用性及耐久性。

　　3.建筑門工業化的實現

　　(1)設計標準化

　　包括標準門窗的標準體系及標準門窗系統。即將發布的國家強制標準《建筑門窗洞口尺寸協調標準》考慮了建筑門窗規格尺寸與安裝洞口之間存在不協調，土建施工誤差過大，導致建筑門窗性能下降，甚至影響到安全性能。實現建筑門窗規格的標準化、工業化生產是解決安裝質量的關鍵措施。該標準對建筑門窗洞口尺寸進行分類，采用GB/T5824中規定的14個門、25個窗的基本規格作為標準規格門窗產品，基本可以覆蓋90%以上的住宅類建筑。

　　(2)生產工廠化

　　對具備條件的標準規格門窗產品，應在完成全部五金、玻璃安裝后整樘門窗出廠。既可以保證所有配件的安裝質量，又減少了現場安裝工作量，通常情況下，整樘門窗的尺寸可以采用工地的垂直運輸工具，較大尺寸的外門窗應采用組合方式。

　　(3)安裝施工標準化

　　建筑標格外門窗應采用標準附框或專用附框進行安裝。附框內口的寬、高構造尺寸應與門窗洞口標志尺寸一致。在洞口裝修階段或裝修完成后采用標準的方法進行整體安裝，便于建筑門窗大批量工業化生產及保證加工質量的穩定，為后續更換維修提供方便;同時簡化了安裝過程，極大的推動建筑門窗的技術進步。

　　(4)管理科學化

　　1) 全面引入計算機管理，從設計到集成制造，并優化管理過程;

　　2)原材料管理的科學化，確保進場的材料符合要求;

　　3)強調后期維護的重要性。

　　4. 建筑門窗工業化面臨的問題

　　(1)標準體系不健全，特別是對于標準門窗缺少系統的標準;

　　(2)門窗系統需要進一步完善，鼓勵系統技術的整合;

　　(3)成本增加導致的困難;

　　(4)建筑市場的不規范導致的無序競爭，需要加強知識產權保護;

　　(5)與土建交叉施工導致的技術性障礙;

　　(6)需要得到國家及行業的政策性支持。

四、P-BIM:建筑幕墻行業的未來

　　1.建筑幕墻發展面臨的問題

　　(1)標準化產品與建筑設計統一協調的矛盾;

　　(2)專業化施工與協調的問題;

　　(3)技術要求與造價的矛盾;

　　(4)使用維護與改造的需求。

　　2.建筑幕墻與門窗的差異

　　(1)門窗屬于產品，更容易實現工業化生產;

　　(2)幕墻屬于工程，更容易體現建筑特性。

　　3.建筑幕墻如何實現工業化

　　(1)標準體系的完善;

　　(2)設計施工專業一體化;

　　(3)新材料、新技術、新工藝的采用;

　　(4)科學的管理。

　　4.BIM-建筑幕墻行業的未來

　　(1)BIM及標準

　　BIM的英文全稱是Building Information Modeling,國內較為一致的中文翻譯為：建筑信息模型。BIM技術是一種應用于工程設計建造管理的數據化工具，通過參數模型整合各種項目的相關信息，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括建筑運營單位在內的各方建設主體提供協同工作的基礎，在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用。2013年6月，我國成立了中國工程建設標準化協會建筑信息模型專業委員會BIM標準組，編制了中國BIM標準體系，包括規劃與設計、施工與運維階段30多項標準。

　　(2) BIM在建筑領域的應用

　　PIM在建筑領域應用具有以下特點，對于幕墻尤其適用：

　　1)可視化：在BIM建筑信息模型中，由于整個過程都是可視化的，所以，可視化的結果不僅可以用來效果圖的展示及報表的生成，更重要的是，項目設計、建造、運營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態下進行。

　　2)協調性：BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對各專業的碰撞問題進行協調，生成協調數據，提供出來。

　　3)模擬性：在設計、招投標和施工、后期運營階段，BIM可以對設計上需要進行模擬的一些東西進行模擬實驗。

　　4)優化性：BIM及與其配套的各種優化工具提供了對復雜項目進行優化的可能，包括項目方案優化和特殊項目的設計優化：例如幕墻、屋面的異型設計，可以帶來顯著的工期和造價改進。

　　5)可出圖性：通過對建筑物進行了可視化展示、協調、模擬、優化以后的圖形可以進行碰撞檢查并提出建議改進方案。

　　(3)建筑幕墻的未來發展

　　1)P-BIM：專業化BIM，通過改造原有專業(Professional, P )軟件實現PIM技術應用，既能調動各方的積極性，充分利用現有資源，有可以延續專業人員的專業習慣。

　　2)軟件：REVIT、NAVISWORKS 軟件。

　　3)不是初級階段簡單的三維設計，而是信息系統的集成。

　　住建部編制的建筑業“十二五”規劃明確提出要推進BIM協同工作等技術應用，普及可視化、參數化、三維模型設計，以提高設計水平，降低工程投資，實現從設計、采購、建造、安裝到運行維護的全過程集成運用。當BIM同國內的建筑幕墻市場特色充分相結合，將會給國內建筑幕墻行業帶來一次巨大變革。

　　來源：中國幕墻網