建筑外窗物理性能检测新标准浅析与对策

建筑外窗物理性能检测新标准浅析与对策常永奇陈福霞(江苏省建筑科学研究院南京210008)摘要建筑外窗三项物理性能检测和分级的2002年版本新国标已经开始实施，新标准的修订和实施，对提高产品质量，完善建筑门窗产品，开发新型门窗产品，参与国际竞争都极为有利，对我国的建筑业、房地产业和住宅建设也将产生较大的促进作用。关键词建筑外窗抗风压性气密性水密性增强密封排水中图分类号文献标识码文章编号Analysisandcountermeasureofgraduationandtestmethodforbuildingphysicalperformancesofwindows(ChangyongqiChenfuxia)GB/T7106-2002《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》、GB/T7107-2002《建筑外窗气密性能分级及检测方法》和GB/T7108-2002《建筑外窗水密性能分级及检测方法》三项物理性能检测的新国家标准（以下简称新标准）已由国家质量监督检验检疫总局于2002-04-28日发布，2002-12-01日实施。新标准是对1986年版本标准的修订，新标准的内容作了重大修改，对检测方法和检测设备提出了更高、更具体的要求，对建筑外窗型材和门窗生产行业也具有指导性和建设性。笔者在此对新标准修改的主要检测内容，对建筑门窗行业产生的深远影响以及门窗行业在型材和门窗的选用、设计、生产和安装时需要完善和改进的方面进行一些粗浅的分析，希望能对新标准的顺利实施，以及型材和门窗生产企业的发展有所帮助和启发。一《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》浅析1新标准主要修改内容1）检测顺序抗风压性能检测顺序见图1。2）抗风压性能分级顺序改为由低指标至高指标，最高分级指标值由3500Pa提高至≥5.0kPa；采用定级检测压力差为分级指标，分级指标值P3见表1。表1建筑外窗抗风压性能分级表kPa分级代号12345678×.×分级指标值P31.0≤P31.51.5≤P32.02.0≤P32.52.5≤P33.03.0≤P33.53.5≤P34.04.0≤P34.54.5≤P35.0P3≥5.0注：表中×.×表示用≥5.0kPa的具体值取代分级代号P3值与工程的风荷载标准值Wk相对比，应大于或等于Wk。工程的风荷载标准值Wk的确定方法见GBJ50009。3)将原反复检测压力差P2=0.6P1改为P2=1.5P1。检测试件在压力差P2（定级检测）或P2/（工程检测）的反复作用下，是否发生损坏和功能障碍。4）增加有关工程检测的内容。定级检测是为了确定试件的抗风压性能的分级指标值，检测压力差为P3。工程检测是考核实际工程的外窗能否满足工程设计的要求，检测压力差为P3/。5）检测与结果的评定（1）变形检测与结果的评定检测试件在逐步递增的风压作用下，测试试件杆件相对面法线挠度的变化，当主要受力杆件的相对面法线挠度达到l/300时（不超过±2000Pa），得出压力差值±P1。（2）反复加压检测与结果的评定①检测压力和过程检测压力从零升到P2（P2=1.5P1，不超过3000Pa）后降至零，反复5次。再从零降至-P2（-P2=1.5（-P1），不超过-3000Pa）后升到零，反复5次。②定级检测结果的评定经检测，试件未出现功能障碍和损坏时，得出±P2，如果试件发生损坏（主要指玻璃破裂，五金件损坏，窗扇掉落或被打开以及可以观察到的不可恢复的变形等现象）和功能障碍（主要指胶条脱落，启闭性能发生障碍等现象），则以试件出现功能障碍或损坏时的压力差值的前一级压力差值作为±P2定级。③工程检测结果的评定经检测，试件未出现功能障碍和损坏时，得出±P2/，如果试件出现损坏和功能障碍，则以试件出现功能障碍或损坏时的压力差值的前一级压力差值作为±P2/。当工程设计值小于2.5（±P1）时以0.6倍工程设计值进行反复加压检测。±P2/应大于或等于工程设计值，否则判该试件不满足工程设计要求。（3）定级检测与结果的评定①检测压力和过程检测压力从零升至P3（P3=2.5P1）后降至零。再降至-P3（-P3=-2.5（-P1））后升到零。②检测结果的评定经检测，试件未出现功能障碍和损坏时，以±P3值中绝对值较小者作为定级值。如果试件出现损坏或功能障碍，则以试件出现功能障碍或损坏时的压力差值的前一级压力差值作为±P3定级。（4）工程检测与结果的评定①检测压力和过程当工程设计值大于2.5（±P1）时，以定级检测取代工程检测。当工程设计值小于或等于2.5（±P1）时，按工程检测进行，检测压力从零升至工程设计值P3/后降至零。再降至-P3/后升到零。②检测结果的评定试件未出现功能障碍时，判该试件满足工程设计要求，否则判为不满足工程设计要求。如果2.5（±P1）值低于工程设计值时，进行定级检测，给出所属级别，但不能判为满足工程设计要求。（5）三试件综合评定①定级检测综合评定以三试件的定级值的最小值作为该组试件的综合评定定级值。②工程检测综合评定三试件必须全部满足工程设计要求，才能判为满足工程设计要求。2新标准对门窗产品抗风压性能的影响与对策我国现在的建筑门窗主要以塑料和铝合金为主，特别是塑料门窗，近年来发展非常迅速，存在的问题也较多。本文就主要以塑料推拉窗为例进行分析。随着高层和高档建筑的不断出现，对门窗产品的要求越来越高，对门窗抗风压性能的要求大大提高，铝合金门窗的刚度和强度都较高，因此只要将铝型材的梃料和拼樘料的尺寸加大或将壁厚加厚，就能满足抗风压的需要。塑料型材的弹性模量低，必须在型材的内腔合理配置增强型钢，才能保证门窗框扇具有一定的刚度和强度来满足门窗的抗风压强度要求，同时使五金配件安装牢靠。1）增强型钢的正确安装笔者在检测和工程上发现，许多门窗产品在增强型钢的计算、选用和安装时存在许多问题，有的型材特别是扇梃的型腔结构不甚合理；有的增强型钢与型材内腔配合不紧密，刚度不够；有的紧固不牢，根本起不到增强作用，造成门窗物理性能低下。（1）增强型钢的合理选用从力学计算来说，管（矩）型截面增强型钢的抗弯性能最好，因此在型材设计时应完善型腔结构，尽量使其成为矩形型腔，在门窗组装时应尽量选用管（矩）型截面增强型钢；对于尺寸大、使用高度高、风压要求高的门窗，可以通过增加增强型钢厚度和改变增强型钢结构的办法，提高增强型钢惯性矩以满足抗风压要求。对于有特殊要求和特大尺寸的门窗，还可采用在扇立梃中增加辅助增强型钢的方法来满足和提高抗风压性能要求。总之增强型钢应通过计算校核强度，然后严格保证增强型钢的厚度和型腔结构，确保门窗的抗风压和五金配件的安装要求，提高门窗使用的安全性和耐久性（2）增强型钢与型材内腔的配合增强型钢在型材内腔中与内壁配合的紧密程度对型材构件的抗弯性能有着直接的影响。理论上增强型钢的外形尺寸与型材内腔尺寸完全一致时，型材才能与增强型钢一起发挥抗弯作用，实际上增强型钢与型材内腔有较大的间隙，当塑料构件弯曲变形到一定程度时，增强型钢才起到抗弯作用。因此型材型腔内壁应多设一些三角形或小凸台式的加强筋，用于与增强型钢的紧密配合，以增强型钢能用手工穿入，穿入后不晃动、不脱落为佳；应尽量加长增强型钢在型材内腔内的长度，一般只要比型材短10~15mm，以不影响焊接为宜；两端宜采用45°斜角下料，使增强型钢和型材在整个长度上都受力，以减少焊角的断裂。（3）增强型钢的紧固为保证可靠、充分地发挥增强型钢的增强作用，除了其外形必须与内腔配合合理，还必须牢靠地结合在一起。增强型钢的紧固必须采用大头自攻螺钉或加放垫圈的自攻螺钉，许多厂商采用沉头螺钉或普通的半圆头螺钉，在反复受力时容易松动，使紧固作用大大降低。螺钉距型钢端头的距离应以50~100mm为佳，两个螺钉间的距离应以200~300mm为佳。增强型钢不得断开，对于十字和T字型部位的焊接，增强型钢应在型材焊接熔融后对接压紧时插入。绝对不能在增强型钢上切割V型口，或将增强型钢锯为几段，分头插入，这样几乎起不到增强效果。2）五金配件的正确装配（1）五金配件的合理选用我国型材厂商众多，型材的形状规格各不相同，五金配件品种繁多却配套不全，生产量大却鲜有高档精品，功能单一，色彩单调，质量参差不齐，五金配件的选用和装配工艺缺乏相应的标准和规范等，这极大地制约了门窗产品质量的提高，且留下了安全隐患，希望引起有关行业的重视，尽快考虑制订有关五金配件设计、生产、检测、选用、装配和验收的一揽子标准和规范，使得我国的五金配件质量能大幅提高，高档的产品能层出不穷，满足不断发展市场的迫切需求。因此在选用五金配件时，就应多了解、多比较，尽量选择质量有保证的产品，五金配件的质量等级应与门窗的质量等级相一致，五金配件的结构、形状应与型材相吻合，色彩协调美观、功能正确、操作灵活、安装方便。（2）五金配件的安装①五金配件安装应齐全、规范、牢靠、位置准确。安装后，门窗外形美观、开启灵活方便、不得有变形、阻碍和碰撞。②五金配件装配时，紧固件必须与增强型钢及加强钢衬板可靠连接，特别是平开窗，安全可靠尤为重要。凡安装五金配件的构件，不论长短，不论是框扇，还是梃芯，都必须加装增强型钢，以保证五金配件安装牢固。③凡受力的五金配件，在型材内腔还须加衬厚度2.5mm以上的镀锌钢衬板，加强钢衬板必须在焊接组装前装好。④五金配件的外露紧固件应优先选用不锈钢制品。⑤平开门窗和尺寸大的推拉门窗关闭时应采用多锁点，否则在负压差作用下气密性将大大降低，考虑到操作方便，最好使用多锁点执手或传动器。二《建筑外窗气密性能分级及检测方法》浅析1新标准主要修改内容1）增加负压差下气密性的检测内容。气密性能检测压差顺序见图2。2）增加以单位面积空气渗透率为分级指标值，与单位缝长空气渗透率分级指标值综合定级。3）气密性能分级顺序改为由要求低的指标至要求高的指标。分级指标采用压力差为10Pa时的单位缝长空气渗透量q1或单位面积空气渗透量q2作为分级指标值，分级指标值见表2。表2建筑外窗气密性能分级表分级代号12345单位缝长分级指标值q1(m3/(m.h))6.0≥q14.04.0≥q12.52.5≥q11.51.5≥q10.5q1≤0.5单位面积分级指标值q2(m3/(m2.h))18≥q21212≥q27.57.5≥q24.54.5≥q21.5q2≤1.54）检测结果的评定（1）分级指标值的确定为了保证分级指标值的准确度，采用由100Pa检测压差下的测定值换算为10Pa检测压差下的相应值±q1和±q2。正压和负压分别计算。（2）综合评定将三试件的±q1值和±q2值分别平均后对照表2确定按缝长和按面积各自所属级别。最后取两者中的不利级别为该组试件所属等级。正压和负压分别定级。2新标准对门窗产品气密性能的影响与对策塑料和铝合金门窗的框扇是以搭接方式密封的，两个搭接面之间嵌有软性橡胶条或毛条，以阻止空气和雨水渗漏。所以门窗气密性和水密性的高低主要取决于橡胶条和毛条的质量，以及组装工艺水平的高低。1）密封条的合理选用（1）建筑门窗用橡胶条的材质要求有良好的弹性，拉伸性，耐候性，热稳定性、耐腐蚀性、不易龟化、不易老化的品种比较理想，建议选用三元乙丙橡胶条。橡胶条规格合理，与型材相匹配。（2）建筑门窗用密封毛条应该采用丙纶纤维异性长丝，并经紫外线稳定性处理和硅化处理。非硅化毛条长期使用或遇水后，倒伏严重，漏风漏水，硅化毛条遇水后仍完好如初，几乎不影响密封效果。建议选用硅化毛条，平板加片型毛条效果更佳。毛条的规格应适宜，应根据型材的配合间隙来选择，一般应有1~2mm的压缩量。2）平开门窗的密封平开门窗的框与扇之间的密封一般采用橡胶条密封。开启扇是通过执手锁点的锁紧力将橡胶条压紧在框料上，由于框与扇的装配间隙保证橡胶条有一定的压缩量，所以在正压时，气密性较好，在负压时则可能较差。提高平开门窗气密性的方法主要有：（1）框与扇之间的搭接量一定要足够，而且四周搭接量要均匀一致。（2）橡胶条的压缩量要足够，尽量将橡胶条压紧在框与扇之间，而且四周的压缩量要均匀一致。（3）装配时不能在转角处扭曲堆积，嵌入时不能拉伸，以免装好后遇冷收缩出