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摘要:门窗作为建筑外围护结构,对建筑物性能及功能起到重要的作用。建筑门窗已成为与建筑设计、建筑物理学、建筑材料、机械制造、建筑节能及智能控制等学科密切相关的边缘学科。高等教育开设建筑门窗专业对于提高建筑门窗行业的技术人员素质有其必要性,对于门窗行业转型升级有其紧迫性。
关键词:建筑门窗;建筑物里学;技术设计;性能设计
1.前言
门窗作为建筑外围护结构,对建筑物的性能及功能发挥起着重要的作用。建筑节能是我国节能降耗的重点发展方向,建筑门窗能耗占建筑能耗近50%,占社会总能耗约20%。建筑节能标准的提高,推动了建筑门窗生产技术的不断提高,使得建筑门窗从材料、构造、门窗形式、技术及性能的研发设计提高到新的阶段。建筑门窗的研发设计需要包括材料、结构、建筑物理学、机械加工工艺、建筑节能及建筑设计等方面的专业知识。智能制造技术在门窗的生产加工过程的应用,提高了门窗自动化生产水平;门窗功能的智能化发展,推动了智能门窗的研究与开发。因此,建筑设计、建筑物理学、建筑材料、机械制造、建筑节能及智能控制等知识都需要门窗研发与设计技术人员需要学习与掌握的专业知识。
2.建筑门窗行业技术人员现状
我国现代建筑门窗是在20世纪才发展起来的。在过去多年的发展中,许多企业引进的是欧洲设备、工艺与技术,受欧洲影响较大。建筑门窗的发展也经历了引进、模仿、创新阶段。
目前,我国建筑门窗行业技术设计人员,包括门窗材料设计、建筑设计及加工工艺设计所需专业技术人员大多是从机械设计专业或工业与民用建筑专业转行过来,因此这些人员总是或多或少的缺少系统性的建筑门窗技术设计全面的知识。如机械专业缺少建筑设计(包括立面设计、性能设计)方面的知识,工业与民用建筑专业缺少了机械加工工艺方面的设计知识,同时这两个专业的技术人员又共同缺少了建筑门窗设计需要的建筑物理学及门窗材料和检测方面的知识。
建筑门窗行业技术人员构成中还有一种也是目前占多数的技术人员,即毕业于很多高职院校的技术人员。高职院校为适应建筑门窗行业的市场需求,大多是在机电专业基础上开设了建筑门窗课程,培养了很多建筑门窗发展急需的技术人才。但是由于高职院校的培养方向及学制安排等原因,使得学生学习的门窗设计所需的理论知识及课程不能完全满足门窗技术设计要求,存在着技术设计理论“先天不足”的缺陷。
建筑门窗行业技术人员构成中第三种情况便是其他专业转行过来进行门窗技术设计。这类技术人员存在的技术知识上的缺陷上面介绍的两种情况兼而有之。
3.建筑门窗行业发展要求
随着国家对建筑节能要求的不断提高,新的建筑材料不断研发出来。建筑门窗的技术设计,不再仅仅是门窗形式的简单拼装。目前,我国建筑门窗行业发展到了门窗企业自主创新设计的新阶段。
现代门窗的技术设计指对构成门窗的材料、构造、门窗形式、技术、性能等要素构成的相互关联的技术体系设计,其中:
(1)材料:包括型材、增强、附件、密封、五金、玻璃(词条“玻璃”由行业大百科提供)等构成门窗的各种原、辅材料;
(2)构造:包括各材料组成的节点构造、角部以及中竖框和中横框连接构造、拼樘构造、安装构造、各材料与构造的装配逻辑关系等构成门窗的所有构造;
(3)门窗形式:包括门窗的材质、功能结构(如形状、尺寸、材质、颜色、开启形式、组合、分格等)及延伸功能结构(如纱窗、遮阳、安全防护、新风及智能控制等);
(4)技术:包括系统门窗的工程设计规则、加工工艺与工装及安装工法等所有设计、加工及安装方面的技术;
(5)性能:包括安全性、节能性、适用性和耐久性。安全性主要包括抗风压性能、平面内变形性能、耐火完整性、耐撞击性能、抗风携碎物冲击性能、抗爆炸冲击波性能等;节能性能包括气密性能、保温性能、隔热性能等;适用性能包括启闭力、水密性(词条“水密性”由行业大百科提供)能、空气声隔声性能、采光性能、防沙尘性能、耐垂直荷载性能、抗静扭曲性能等;耐久性包括反复启闭性能等。
为了完成门窗的技术设计工作,门窗设计技术人员需要掌握的专业知识包括建筑设计、门窗结构设计、构造设计、加工工艺及安装工艺设计、门窗节能设计、建筑物里学(热学、声学、光学)、门窗材料(门窗框型材、玻璃、五金及密封材料)设计等密切相关的专业知识;门窗设计是一个过程,是门窗的技术设计、材料性能及门窗整体性能反复优化试验验证的过程,因此,门窗设计技术人员还要掌握门窗材料检测、性能检测与分析及门窗结构计算、热工计算软件等相关的专业知识;随着建筑门窗功能智能化趋势的发展及门窗生产加工过程的智能化应用,要求门窗技术人员熟悉机电一体、智能测控等相关知识。
为了设计出符合国家相关标准要求的建筑门窗,建筑门窗技术人员还需要熟悉相关国家建筑节能标准、门窗产品标准、安装标准、型材标准、玻璃标准、五金标准、密封材料标准、性能检验标准、行业标准、地方标准等与建筑门窗设计相关的标准、规范。
4.建筑门窗专业开设的必要性
现阶段我国高等教育尚未设置建筑门窗(幕墙)相关专业学科,而建筑门窗(幕墙)行业的快速发展使得建筑门窗逐渐成为了与建筑设计、建筑物理学、建筑材料、机械制造、建筑节能及智能控制等学科密切相关的边缘学科。因此,建筑门窗(幕墙)设置专门学科的时机已经成熟。
建筑门窗技术设计对专业知识综合性要求较强,需要技术人员掌握门窗材料、建筑设计、结构设计、构造设计、机械加工及工艺设计、建筑物理学、测控技术及相关标准规范等知识,甚至建筑门窗技术设计还需要掌握门窗型材生产成型的相关知识,如铝合金型材的挤压成型及模具设计知识,PVC塑料型材成型生产及高分子材料知识等。而现有高等教育学科专业设置不能同时满足对上述知识获取的要求。
建筑门窗行业的快速发展及门窗终端用户对门窗性能要求的不断提高,促使门窗企业不断研发新产品适应市场需求。因此,需要门窗专业技术人员从事门窗技术研发设计、工艺设计、五金设计等。
对门窗产品原创技术的重视与保护,促使门窗企业研发设计自有知识产权的产品。同时,建筑门窗产品性能及功能要求的提高,对门窗加工制作工艺要求不断提高等。这些都需要具有专业知识的技术人员进行。
通过开设建筑门窗(幕墙)专业,对建筑门窗专业的学生进行针对性的基础知识和专业知识系统性的教育,并通过适当的实践锻炼,使得学生毕业后能够承担门窗行业的产品设计与技术进步的主力军。
5.建筑门窗专业的发展展望
从我国建筑门窗行业发展的过程来看,建筑门窗从早期的建筑配套产品,发展成影响建筑物性能及使用功能、建筑物节能效果及建筑室内环境的重要功能产品。随着建筑智能化、家居智能化的普及与应用,建筑门窗的智能化是将来发展的必然趋势。智能制造是我国第四次工业革命的重点发展方向,智能制造技术在建筑门窗生产加工中的应用是门窗发展的必然结果。智能化、信息化、网络化及机械化是智能制造的核心,也是建筑门窗行业发展的方向。
6.结语
通过改革开放,我国建筑门窗行业同其他行业一样,对国外先进技术引进学习,经过消化吸收,现在到了建筑门窗行业创新发展的新阶段,通过设立建筑门窗专业学科,可以系统性的培养建筑门窗专业高级技术人才,为我国建筑门窗行业的创新发展打下坚实的基础。
参考文献
[1]王波,孙文迁.建筑系统门窗研发设计[M].北京:中国电力出版社,2022.1.
[2]孙文迁等.铝合金门窗设计与制作安装(2版)[M].北京:中国电力出版社,2022.1.
作者单位:南昌职业大学门窗学院