外開窗安全性檢測解讀

■ 王 驊 Wang Hua

1 概述

2 標(biāo)準(zhǔn)編制背景

近年來，隨著建設(shè)用地的稀缺及城市地價的飆升，中高層建筑大量涌現(xiàn)，建筑外窗所承受的風(fēng)荷載也隨之增加。另一方面，建筑節(jié)能的大力推進和用戶對通透大空間的需求，導(dǎo)致建筑外窗所用玻璃的尺寸及厚度都不斷增加，工程上大量使用多層中空玻璃替代原來的單層玻璃，進一步增加了建筑外窗的自重。因此，以前的一些關(guān)于民用建筑外開窗的相關(guān)規(guī)定和要求，已遠遠滿足不了技術(shù)的發(fā)展和社會的進步。2017年12月1日，上海市工程建設(shè)規(guī)范《民用建筑外窗應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（DG/TJ 08—2242—2017） 正式實施，旨在解決民用建筑外開窗的社會需求，并確保外開窗的安全使用。

2.1 外開窗質(zhì)量事故案例介紹

本文在上海建科院等科研機構(gòu)的研究數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，收集了部分外開窗的質(zhì)量事故案例。

（1）2011年1月6日，常州晚報報道：窗戶高空掉落砸傷清潔工，全樓業(yè)主都有責(zé)任。據(jù)常州市民反映，該市某小區(qū)9樓和31樓的開啟窗玻璃掉落砸傷清潔工，而他們小區(qū)居民家的窗戶掉落已經(jīng)不是一兩次了，所幸再沒有人員傷亡。

（2）2013年10月22日，廣西防城港北部灣新聞網(wǎng)報道：因新裝窗戶掉落砸中樓下停放轎車而引起的一起民事糾紛。外窗系一家不銹鋼經(jīng)營部訂做的，因質(zhì)量問題引發(fā)事故。

（3）2014年9月21日，北京晨報報道：窗戶砸落傷人，房主租客一起賠。由于事發(fā)后，房東已將窗戶更換，因此對于窗戶玻璃墜落系因老化還是使用原因無法確定。

（4）2014年11月2日晚，四川成都某小區(qū)34層發(fā)生一起窗戶連框帶玻璃墜落，砸在停車場的頂棚上，幸好無人員和車輛過往。經(jīng)物業(yè)工程部檢查，窗戶掉落原因確認是窗戶高度沒有填滿，再之樓高風(fēng)大，結(jié)果窗戶就掉落了。

從上述案例中，我們發(fā)現(xiàn)，民用建筑外開窗存在的安全使用隱患主要表現(xiàn)為面板脫落、開啟窗扇墜落、五金件缺失等多項問題。

2.2 相關(guān)政策法律法規(guī)

關(guān)于外開窗的相關(guān)政策法律法規(guī)，因南北方地區(qū)居民使用習(xí)慣的問題而略有差異，但總體上要求應(yīng)確保外開窗的安全可靠，且需具備防墜落安全的保障措施。

（1）原建設(shè)部第218號公告《建設(shè)部推廣應(yīng)用和限制禁止使用技術(shù)》中規(guī)定：采用中空玻璃形式的建筑平開窗（包括塑料窗、斷熱型材鋁合金窗、斷熱型材鋼窗），外平開窗僅適用于多層房屋建筑。該文件于2004年3月頒布，此后各地方先后出臺了關(guān)于外開窗的具體管理要求。

（2）北京市地標(biāo)《住宅建筑門窗應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（DB J01—79—2004）規(guī)定：建筑外窗宜為內(nèi)平開下懸開啟方式，中高層、高層及超過100m高度的住宅嚴禁采用外平開窗。該標(biāo)準(zhǔn)于2004年首發(fā)，并于2014年修訂時關(guān)于外開窗的內(nèi)容升級為強制性條文，從安全角度嚴禁7層（含7層）以上建筑采用外平開窗。

（3）天津市地標(biāo)《建筑節(jié)能門窗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（DB29—163—2013）規(guī)定：住宅建筑外窗開啟扇不應(yīng)外開，其他建筑宜采用內(nèi)平開形式。采用塑料窗和玻璃鋼窗時，平開窗應(yīng)采用角部鉸鏈，7層及以上嚴禁采用外平窗；鋁合金窗采用外開形式時，7層及以上應(yīng)采用上懸開啟形式，并設(shè)置限位支撐，其開啟角度不應(yīng)大于30°，且水平開啟距離不得大于600mm。其外開窗的技術(shù)要求與天津市住宅設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相匹配。

（4）南方地區(qū)江蘇省地標(biāo)《居住建筑標(biāo)準(zhǔn)化外窗系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（DGJ 32J 157—2013）規(guī)定：居住建筑標(biāo)準(zhǔn)化外窗系統(tǒng)應(yīng)以平開外窗系統(tǒng)（包括外平開、內(nèi)平開、內(nèi)開內(nèi)倒等）為主，其他開啟形式為輔。關(guān)于外開窗如何選用，未做明確的說明。

（5）浙江省省標(biāo)《建筑門窗應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（DB 33/1064—2009）規(guī)定，7層及以上的建筑外窗宜采用內(nèi)開啟形式。對應(yīng)條文說明表述為，為了增強門窗的安全性，確需采用外開窗或推拉窗時，窗扇必須裝有防松脫裝置，產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)有檢測。

3 風(fēng)荷載計算

本著加強外開窗的技術(shù)進步、促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展、保證結(jié)構(gòu)安全、減少不必要的經(jīng)濟損失的精神，配合上海市工程建設(shè)規(guī)范項目，開展不同高度建筑的風(fēng)荷載計算。

根據(jù)民用建筑的分類特點，共設(shè)計4組不同高度、具有典型代表性的外開窗，分別為低層建筑（h=10m）、多層建筑（h=20m）、高層建筑（h=50m、h=80m）、超高層建筑（h=100m），高層建筑因?qū)痈呖缍容^大選擇了2個不同的高度。選擇有密集建筑群的城市市區(qū)，地面粗糙度統(tǒng)一取C類。外窗從屬面積A=1m2，風(fēng)荷載采用上海市50年重現(xiàn)期風(fēng)壓值。

圍護結(jié)構(gòu)（門窗、幕墻）垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列公式計算[1]：

ωk=βgzμs1μzω0

式中， ωk—風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）；

μs1—風(fēng)荷載局部體型系數(shù)；

μz—風(fēng)壓高度變化系數(shù)；

ω0—基本風(fēng)壓（kN/m2），上海地區(qū)取0.55 kN/m2。

根據(jù)風(fēng)荷載計算公式，得到上述4類不同建筑高度的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（表1），并得出以下規(guī)律。

（1）1～3層為低層住宅，高度不超過10m，風(fēng)荷載（負風(fēng)壓）標(biāo)準(zhǔn)值為1.61 kN/m2，對應(yīng)外開窗抗風(fēng)壓性能等級2級。

（2）4～6層為多層住宅，高度不超過20m，風(fēng)荷載（負風(fēng)壓）標(biāo)準(zhǔn)值為1.78 kN/m2，對應(yīng)外開窗抗風(fēng)壓性能等級2級。

（3）高度不超過50m的中小高層住宅，風(fēng)荷載（負風(fēng)壓）標(biāo)準(zhǔn)值為2.41 kN/m2，是低層建筑風(fēng)荷載的1.50倍，對應(yīng)外開窗抗風(fēng)壓性能等級3級。

總之，口語交際活動都發(fā)生在一定的語境中。在教學(xué)中，我們要利用一切可以利用的資源，創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的語境，這樣更容易激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的動力，提高學(xué)習(xí)效果。但也有一點是值得注意的，語境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)盡量避免人為創(chuàng)設(shè)帶來的造作的不真實感，真正達到較好的教學(xué)效果。

表1 不同高度建筑物風(fēng)荷載對照表

（4）高度不超過80m的高層住宅，風(fēng)荷載（負風(fēng)壓）標(biāo)準(zhǔn)值為2.85 kN/m2，是低層建筑風(fēng)荷載的1.77倍，對應(yīng)外開窗抗風(fēng)壓性能等級4級。

（5）建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑，風(fēng)荷載（負風(fēng)壓）標(biāo)準(zhǔn)值在3.07 kN/m2以上，至少是低層建筑風(fēng)荷載的1.91倍，對應(yīng)外開窗抗風(fēng)壓性能等級5級及以上。

因此，上海市工程建設(shè)規(guī)范《民用建筑外窗應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》在充分考慮了風(fēng)荷載的作用影響下，形成了“外開窗多層建筑允許采用、高層建筑限制使用、超高層建筑禁止使用”的關(guān)鍵技術(shù)（圖1）。

4 安全性檢測技術(shù)

《民用建筑外窗應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》給出了外開窗的安全性檢測技術(shù)，主要包括3個附錄：附錄C《防人員墜落性能檢測方法》、附錄D《開啟扇動態(tài)風(fēng)壓作用下防墜落性能檢測方法》和附錄E《開啟扇防墜落裝置試驗方法》。

4.1 防人員墜落性能檢測方法

本方法主要采用滾球試驗，模擬窗扇在開啟狀態(tài)下人員從窗口墜落的可能性。首先，將開啟扇開至限位狀態(tài)下的最大開啟位置。將直徑105mm的剛性小球放入開啟縫一端，同時，在窗扇中間，沿開啟方向?qū)Υ吧仁┘?00N的推力。在此狀態(tài)下，將小球從開啟縫的一端平緩?fù)浦亮硪欢耍▓D2）。檢測過程中，小球不得從開啟縫的任意位置墜落。整個過程無墜落情況即通過檢測。

圖1 上海地區(qū)外開窗的管理要求

4.2 開啟扇動態(tài)風(fēng)壓作用下防墜落性能檢測方法

本方法主要模擬外平開窗在開啟狀態(tài)下，受動態(tài)風(fēng)壓作用后的窗扇連接安全性。

（1）將外平開窗開啟至最大開啟位置。使用螺旋槳或其他同類設(shè)備對開啟扇施加動態(tài)風(fēng)壓，動態(tài)風(fēng)壓作用范圍應(yīng)至少能覆蓋整個開啟扇的面積。動態(tài)風(fēng)壓風(fēng)速不低于33m/s，每個測試方向持續(xù)時間不小于3min。

（2）對開啟扇施加動態(tài)風(fēng)壓共4次，其順序及方向為：①平行于窗框所在平面，由轉(zhuǎn)軸向開啟縫方向；②垂直于窗框所在平面，由外向內(nèi)；③平行于窗框所在平面，由開啟縫向轉(zhuǎn)軸方向；④垂直于窗框所在平面，由內(nèi)向外（圖3）。

（3）記錄試驗過程中可能發(fā)生的損壞（玻璃破裂、五金件損壞、窗扇掉落及可以觀察到的不可恢復(fù)的變形等）和功能障礙（外窗的啟閉功能發(fā)生障礙、膠條脫離等）。外平開窗的窗扇不應(yīng)在任何一次試驗后發(fā)生損壞和功能障礙，即通過檢測。

4.3 開啟扇防墜落裝置試驗方法

本方法主要模擬外平開窗在承重五金連接失效情況下，窗扇的防墜落裝置的工作能力。

（1）開啟扇應(yīng)按其使用狀態(tài)進行安裝固定，并打開、關(guān)閉開啟扇5次。

（2）將框扇之間的承重五金及限位裝置拆除。

（3）將開啟扇提升至最高位置，松開開啟扇，使其在自然狀態(tài)下墜落。重復(fù)該步驟3次，記錄試驗過程中發(fā)生的損壞（如玻璃破裂、防墜裝置損壞、窗扇掉落等）。

（4）將開啟扇玻璃取掉，換裝配重。配重應(yīng)為原玻璃重量的2倍。

試驗過程中，防墜裝置不應(yīng)損壞，防墜裝置與窗扇、窗框之間的連接不應(yīng)發(fā)生松動或脫落，窗扇玻璃不應(yīng)發(fā)生碎落；若開啟扇下方有玻璃，則窗扇墜落后不應(yīng)將下方玻璃擊碎。重復(fù)上述步驟，整個過程無損壞即通過檢測。

圖3 動態(tài)風(fēng)壓加載順序示意圖

5 結(jié)語

綜上所述，本文針對民用建筑的外開窗，開展了4類不同高度建筑的風(fēng)荷載計算，為編寫上海市工程建設(shè)規(guī)范《民用建筑外窗應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》提供了理論依據(jù)；根據(jù)民用建筑不同高度的風(fēng)荷載值，形成了“外開窗多層建筑允許采用、高層建筑限制使用、超高建筑層禁止使用”的關(guān)鍵技術(shù)；并提供了外開窗的防人員墜落、防窗扇墜落和防墜落裝置的安全性檢測技術(shù)，希望對規(guī)程的理解和準(zhǔn)確執(zhí)行有所幫助。

[1]中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會.GB 50009—2012 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2012.