淺談深圳建筑外窗物理三性的檢測

淺談建筑外窗物理三性的檢測摘要：通過對建筑外窗氣密性、水密性及抗風壓性能檢測運用新標準的貫標評述，闡明了在外窗生產制作過程中規(guī)范設計管理要求的緊迫性和必然性。

1前言深圳地處沿海臺風氣象地區(qū)，近年來，隨著高層建筑的數(shù)量及建筑高度不斷增加，業(yè)主及客戶對建筑外窗質量問題的投訴也越來越多。窗體主要受力桿件由于結構設計和選材的不合理性，在暴風雨或伴有臺風的季節(jié)，雨水滲入室內造成內部裝修層損壞。為確保建設工程質量，根據(jù)深建材[2000]17號《關于對建筑外墻窗戶實行用前檢驗的通知》和深建材[2001]19號《關于加強建筑門窗質量管理的通知》的指示精神，龍崗區(qū)工程質量檢測中心于2003年5月6日開始對外窗質量進行強制性的檢測業(yè)務，要求對進入施工現(xiàn)場的外窗的物理三項性能即空氣滲透性、雨水滲漏性和抗風壓性進行抽樣檢測，抽檢比率：同一工程項目外窗面積大于5000m2的，須抽取不同類型(推拉、平開)主規(guī)格窗各一組(三樘)送檢；由不同廠家生產的，須分別抽檢。同一工程項目外窗面積小于5000m2的，抽取用量最大的一組主規(guī)格窗送檢；由不同廠家生產的，須分別送檢。

2有關標準和規(guī)范對外窗物理三性的要求。我國于1986年頒布了建筑外窗物理三性檢測的標準，并于2002年對此標準進行了更新，即：GB/T7106-2002《建筑外窗抗風壓性能分級及其檢測方法》、GB/T7107-2002《建筑外窗空氣滲透性能分級及其檢測方法》、GB/T7108-2002《建筑外窗雨水滲漏性能分級及其檢測方法》。引用的產品分類標準包括：GB8481-1987《推拉鋁合金窗》、GB8479-1987《平開鋁合金窗》、JG/T3018-1994《PVC塑料窗》、GB/T11793.1—1989《PVC塑料窗建筑物理性能分級》等。對照86版的檢測及分級標準，新國標在以下幾個主要方面進行了修改：(1)增加以單位面積空氣滲透率為分級指標值，與單位縫長空氣滲透率分級指標值綜合定級。(2)增加檢測負壓差下空氣滲透率的內容。(3)對水密性能波動加壓的使用范圍作出規(guī)定。(4)增加抗風壓性能有關工程檢測的內容。值得注意的是：新頒布的檢測標準對檢測設備本身提出了具體的指標，如儀表的精度、測量的誤差、加壓的速度等；對檢測設備的能力也提出了更高的要求，如要求檢測附加空氣滲透量、對特定地區(qū)的建筑外窗作雨水的波動性能檢驗，風壓強度試驗要求能夠作壓力的波動試驗等。隨著空調進入家庭，提高了對建筑隔熱的要求，特別是在地處亞熱帶的華南地區(qū)，使用空氣滲透量小的外窗可較大程度地節(jié)省制冷能耗。國標或行標中規(guī)定塑料窗和鋁合金推拉窗空氣滲透量小于3.0m2/m﹒h，鋁合金平開窗空氣滲透量須小于2.5m2/m﹒h。外墻窗戶雨水的滲漏給人們的工作和生活造成不便，因此雨水滲漏性能對于深圳地區(qū)的住戶來講也顯得非常重要。已經實行的國家標準中以雨水飛濺或連續(xù)溢入室內的嚴重量滲漏現(xiàn)象所對應的風壓值的前一級作為外窗等級的判定依據(jù)。塑料窗及鋁合金推拉窗均要求100Pa為合格，鋁合金平開窗要求250Pa為合格。在外窗物理三性中，抗風壓性能是最重要的，其關系居民的生命財產安全。由于目前大量劣質的窗用型材充斥市場，因此急需強化外窗風壓的檢測手段來規(guī)范產品制作的選材用料。國標或行標中規(guī)定塑料窗安全檢測手段來規(guī)范產品制作的選材用料。國標或行標中規(guī)定塑料安全檢測風壓應≥1000Pa，鋁合金推拉窗應≥1500Pa，鋁合金平開窗應≥2000Pa。外窗物理三性在一定程度上體現(xiàn)了外窗的整體性能，是外窗組裝質量好壞的重要標志。深圳市建設局于2001年出臺了有關建筑門窗的設計管理的相關地方性標準，規(guī)定我市工程中使用的建筑外窗，雨水滲漏性能不能低于2500Pa；抗風壓性能按GBJ-9《建筑結構荷載規(guī)范》計算，最低抗風壓指標不得低于2500Pa。同時規(guī)定外窗受力桿件的鋁合金型材壁厚須≥1.4mm。低于上述指標的建筑外窗，不準在工程中使用。3檢測方法概述A氣密性檢測空氣滲透性能檢測時，首先充分密封試件上的可開啟縫隙和鑲嵌縫隙，或用不透氣的蓋板將壓力箱體開口部蓋嚴，分級施加正負壓風荷載，記錄達到各分級正負荷載時的空氣流量，即附加空氣滲透量；然后將密封去除，重復上述過程，測定總的空氣滲透量。以兩次測量的差值即總滲透量減去附加滲透量作為試件本身的滲透量，并以窗內外壓力差值為10Pa時單位開啟縫長度和單位面積上的空氣滲透量作為評價指標進行評級。B水密性檢測對于深圳地區(qū)的外窗宜采用波動加壓法,首先以3L/m2﹒min的淋水量對試件進行均勻的噴淋,然后分級周期性地施加風荷載,在各級波動加壓過程中,觀察并記錄每個試件達到嚴重滲漏時的壓力差值。以此前一級壓力差值作為該試件水密性能檢測值,并以一組試件窗的綜合檢測值作為評價指標進行評級。工程檢驗時加壓至平均值設計指標值。C抗風壓檢測抗風壓性能檢測可分為變形檢測、反復加壓檢測和安全檢測三部分。變形檢測時，風壓載分級施加，以主要受力桿件的相對面法線撓度達到桿件長度的L/300時的風荷載值作為變形檢測壓力差值P1，以此來評價建筑外窗保持正常使用功能的能力。以1.5P1作為反復加壓檢測壓力差值P2，檢測在正負交替風荷載P2作用下構件的反應。以2.5P1作為定級檢測壓力差值P3，檢測在陣風荷載P3作用下構件的反應。工程檢測是考核實際工程的外窗能否滿足工程設計要求的檢測。檢測壓力差為P3、。當工程設計值小于或等于2.5P1倍時，才按工程檢測進行；并以0.6倍工程設計值(P2、)進行反復加壓檢測。當工程設計值大于2.5P1倍時，以定級檢測取代工程檢測。在抗風壓性檢測時需注意一點，就是有的窗子氣密性太差，而檢測系統(tǒng)的鼓風機最大風量是一定的，當送風量已經達到極限，壓力箱內還無法達到被測桿L/300面法線撓度值對應的壓力差時，就沒有辦法計算出該窗子的抗風壓性能。4檢測設備設計功能的適用性和先進性經過對多家門窗試驗機供應廠商的考察論證，我站現(xiàn)采用了新三思計量技術有限公司生產的ZMC-5000微機控制門窗試驗機，本機的材料試驗系統(tǒng)具有外觀造型美觀，結構簡單緊湊、試驗功能完善、測量精度高等特點，具體性能指標如下：(1)由微機與工控機上下兩極控制系統(tǒng)組成，上位機主要完成數(shù)據(jù)處理、圖形處理、數(shù)據(jù)管理、控制試驗過程，下位機完成采集數(shù)據(jù)，動作執(zhí)行，根據(jù)上位機的指令，控制動力系統(tǒng)正、負向的加壓?？蛇M行手動試驗與自動試驗的切換；(2)微機控制系統(tǒng)實時動態(tài)顯示壓力值、三路變形、撓度、試驗時間、溫度值、空氣的滲透量和試驗狀態(tài)；空氣滲透性能、雨水滲漏性能、風壓變形性能三個試驗可分步完成，也可全程自動完成；(3)采用微機進行數(shù)據(jù)處理，試驗結果可自動保存，并提供了數(shù)據(jù)分析輔助工具。全中文的Windows平臺下的試驗軟件，可即時打印出完整的試驗報告和試驗曲線；(4)設備標定功能。本機具有簡單的標定功能，可方便地通過軟件對設備進行標定工作。5不同種類外窗三項性能的比較建筑外窗綜合物理性能等級按標準共分為高性能(A1-A3)、中性能(B1-B3)、低性能(C1-C3)三大類九個等級。下面將鋁合金黃色窗和塑料窗的物理三性做一綜合比較分析：A空氣滲透性空氣滲透性簡稱氣密性，主要與框扇之間的密封程度有關，即框扇之間縫隙大小及密封材料的性能有關。平開塑料窗框扇之間的縫隙小，且又采用橡膠密封條，因此氣密性最好。鋁合金推拉窗框扇之間的縫隙較大，框扇之間的密封條又采用毛刷，因此氣密性相對較差。塑料推拉窗框架之間的縫隙較大，但多用橡膠密封條，密封性能較毛刷好，因此氣密性較鋁合金推拉窗好。B雨水滲漏性雨水滲漏性能主要由框扇之間縫隙、框扇密封材料和玻璃密封材料性能決定。平開塑料窗框扇構件是焊接的，框扇之間縫隙小，玻璃密封材料多是PVC條，框扇密封材料是橡膠條，密封較好，且玻璃與窗框扇之間，及窗框與扇之間大都是內外兩道密封，因此雨水滲漏性能最好。而推拉鋁合金窗框扇之間的底部有導軌，縫隙大，因此雨水滲漏性差。C抗風壓性能抗風壓性能是框扇剛性和框扇密封材料性能的綜合反映。塑料窗的密封材料一般是硅膠加橡膠密封條，其窗框(扇)達到一定長度必須加襯增強型鋼，以提高窗體本身的強度和剛度。鋁合金窗由于其型材壁厚較薄，采用平開窗剛度不足，且接頭處不易處理，因此多采用推拉窗。鋁合金推拉窗一般是硅膠加毛刷密封，但由于塑料窗的襯鋼并未在其型材內腔角部聯(lián)接成完整的框架體系，窗框、扇四角及丁字節(jié)點的塑料焊接角強度比較低，因此鋁合金窗的抗風壓能優(yōu)于塑料窗。6物理三性對外窗設計者的具體要求目前，很多建筑設計單位對外窗的設計僅限于建筑立面的效果，確定外窗的形式和規(guī)格，而很少對外窗進行結構計算和對空氣滲透、雨水滲漏、抗風壓以及保溫、隔聲、采光等重要性能提出具體要求，更無節(jié)點詳圖。這一方面使施工單位在制作加工和安裝時無依據(jù)；另一方面也使建設單位和質量監(jiān)督部門在質量檢查驗收時，無質量檢查依據(jù)。而作為質檢部門對外窗的測試也只能依據(jù)是否達到國標或行標中的最低級C3級予以判定，無法對是否滿足實行工程需要作出評價。由此生產企業(yè)提供的外窗也難以滿足不同區(qū)域、不同樓層的質量要求，使外窗在使用過程中存在隱患。因此設計單位必須根據(jù)工程使用功能的要求，結合本地區(qū)的氣候特點，確定外窗的物理三項性能指標。對于深圳來講，一方面要注意選用優(yōu)質的密封材料和選擇合理的制造工藝，保證建筑外窗的空氣滲透性能和雨水滲漏性能。另一方面，也就是最重要的一點，要考慮臺風的平均度，按不同的建筑高度、建筑體型計算出本地的風荷載標準值后，確定建筑外窗的抗風壓性能。P3值與工程的風荷載標準值WK值相對比，應大于或等于WK。目前，各省市在控制建筑外窗的質量方面所采取的措施各不相同。如上海實行準用證與生產許可證制度，即當?shù)仄髽I(yè)獲得由技術監(jiān)督部門核發(fā)的生產許可證后，當?shù)亟ㄔO部門發(fā)予準用證。武漢從1999年開始實行準用證及針對每項工程的抽樣送檢制度。對于我區(qū)的情況，按著深圳市已出臺的地方性法規(guī)，我們建議采取如下政策：(1)建立建筑外窗產品圖紙和施工圖紙的審查制度，及早發(fā)現(xiàn)和解決產品設計中的缺陷。特別是高層建筑使用的建筑外窗，更應嚴格審查。(2)行政主管部門應加大對該行業(yè)的管理力度。對承包單位的建筑外窗業(yè)務實行資質等級管理制度和生產許可證制度。對好的生產企業(yè)及型材產品實行扶持政策。(3)強化建筑市場鋁合金和塑料窗用型材的監(jiān)督、檢測。我站已開展鋁材的壁厚、氧化膜厚度、韋氏硬度和封孔質量的檢測業(yè)務。PVC塑料窗應進行角度的檢測。目前我區(qū)門窗制造行業(yè)存在著現(xiàn)場拼裝小作坊的生產方式。因此必須加強從生產廠原料開始，經安裝施工到竣工交付全過程的質量管理。相關檢測站應充分發(fā)揮物理三性檢測在外窗工程質量中的監(jiān)督作用，為人們提供一個優(yōu)美、安全的居住環(huán)境。

門窗的物理性能包括空氣滲透、雨水滲漏、抗風壓、保溫