| 摘 要：通过对建筑外窗气密性、水密性及抗风压性能检测运用新标准的贯标评述，阐明了在外窗生产制作过程中规范设计管理要求的紧迫性和必然性。 |
1 前言
深圳地处沿海台风气象地区，近年来，随着高层建筑的数量及建筑高度不断增加，业主及客户对建筑外窗质量问题的投诉也越来越多。窗体主要受力杆件由于结构设计和选材的不合理性，在暴风雨或伴有台风的季节，雨水渗入室内造成内部装修层损坏。为确保建设工程质量，根据深建材[2000]17号《关于对建筑外墙窗户实行用前检验的通知》和深建材[2001]19号《关于加强建筑门窗质量管理的通知》的指示精神，龙岗区工程质量检测中心于2003年5月6日开始对外窗质量进行强制性的检测业务，要求对进入施工现场的外窗的物理三项性能即空气渗透性、雨水渗漏性和抗风压性进行抽样检测，抽检比率：同一工程项目外窗面积大于5000m2的，须抽取不同类型（推拉、平开）主规格窗各一组（三樘）送检；由不同厂家生产的，须分别抽检。同一工程项目外窗面积小于5000m2的，抽取用量最大的一组主规格窗送检；由不同厂家生产的，须分别送检。
2 有关标准和规范对外窗物理三性的要求。
我国于1986年颁布了建筑外窗物理三性检测的标准，并于2002年对此标准进行了更新，即：GB/T7106-2002《建筑外窗抗风压性能分级及其检测方法》、GB/T7107-2002《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》、GB/T7108-2002《建筑外窗雨水渗漏性能分级及其检测方法》。引用的产品分类标准包括：GB8481-1987《推拉铝合金窗》、GB8479-1987《平开铝合金窗》、JG/T3018-1994《PVC塑料窗》、GB/T11793.1—1989《PVC塑料窗建筑物理性能分级》等。对照86版的检测及分级标准，新国标在以下几个主要方面进行了修改：
（1）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。
（2）增加检测负压差下空气渗透率的内容。
（3）对水密性能波动加压的使用范围作出规定。
（4）增加抗风压性能有关工程检测的内容。
值得注意的是：新颁布的检测标准对检测设备本身提出了具体的指标，如仪表的精度、测量的误差、加压的速度等；对检测设备的能力也提出了更高的要求，如要求检测附加空气渗透量、对特定地区的建筑外窗作雨水的波动性能检验，风压强度试验要求能够作压力的波动试验等。
随着空调进入家庭，提高了对建筑隔热的要求，特别是在地处亚热带的华南地区，使用空气渗透量小的外窗可较大程度地节省制冷能耗。国标或行标中规定塑料窗和铝合金推拉窗空气渗透量小于3.0m2/m﹒h， 铝合金平开窗空气渗透量须小于2.5m2/m﹒h。
外墙窗户雨水的渗漏给人们的工作和生活造成不便，因此雨水渗漏性能对于深圳地区的住户来讲也显得非常重要。已经实行的国家标准中以雨水飞溅或连续溢入室内的严重量渗漏现象所对应的风压值的前一级作为外窗等级的判定依据。塑料窗及铝合金推拉窗均要求100Pa为合格，铝合金平开窗要求250Pa为合格。
在外窗物理三性中，抗风压性能是最重要的，其关系居民的生命财产安全。由于目前大量劣质的窗用型材充斥市场，因此急需强化外窗风压的检测手段来规范产品制作的选材用料。国标或行标中规定塑料窗安全检测手段来规范产品制作的选材用料。国标或行标中规定塑料安全检测风压应≥1000Pa，铝合金推拉窗应≥1500Pa，铝合金平开窗应≥2000Pa。
外窗物理三性在一定程度上体现了外窗的整体性能，是外窗组装质量好坏的重要标志。深圳市建设局于2001年出台了有关建筑门窗的设计管理的相关地方性标准，规定我市工程中使用的建筑外窗，雨水渗漏性能不能低于2500Pa；抗风压性能按GBJ-9《建筑结构荷载规范》计算，最低抗风压指标不得低于2500Pa。同时规定外窗受力杆件的铝合金型材壁厚须≥1.4mm 。低于上述指标的建筑外窗，不准在工程中使用。
3 检测方法概述
Ａ气密性检测
空气渗透性能检测时，首先充分密封试件上的可开启缝隙和镶嵌缝隙，或用不透气的盖板将压力箱体开口部盖严，分级施加正负压风荷载，记录达到各分级正负荷载时的空气流量，即附加空气渗透量；然后将密封去除，重复上述过程，测定总的空气渗透量。以两次测量的差值即总渗透量减去附加渗透量作为试件本身的渗透量，并以窗内外压力差值为10Pa时单位开启缝长度和单位面积上的空气渗透量作为评价指标进行评级。
Ｂ水密性检测
对于深圳地区的外窗宜采用波动加压法,首先以3L/m2﹒min的淋水量对试件进行均匀的喷淋,然后分级周期性地施加风荷载,在各级波动加压过程中,观察并记录每个试件达到严重渗漏时的压力差值。以此前一级压力差值作为该试件水密性能检测值,并以一组试件窗的综合检测值作为评价指标进行评级。工程检验时加压至平均值设计指标值。
Ｃ抗风压检测
抗风压性能检测可分为变形检测、反复加压检测和安全检测三部分。变形检测时，风压载分级施加，以主要受力杆件的相对面法线挠度达到杆件长度的L/300时的风荷载值作为变形检测压力差值P1，以此来评价建筑外窗保持正常使用功能的能力。以1.5P1作为反复加压检测压力差值P2，检测在正负交替风荷载P2作用下构件的反应。以2.5P1作为定级检测压力差值P3，检测在阵风荷载P3作用下构件的反应。
工程检测是考核实际工程的外窗能否满足工程设计要求的检测。检测压力差为P3、。当工程设计值小于或等于2.5P1倍时，才按工程检测进行；并以0.6倍工程设计值（P2、）进行反复加压检测。当工程设计值大于2.5P1倍时，以定级检测取代工程检测。
在抗风压性检测时需注意一点，就是有的窗子气密性太差，而检测系统的鼓风机最大风量是一定的，当送风量已经达到极限，压力箱内还无法达到被测杆L/300面法线挠度值对应的压力差时，就没有办法计算出该窗子的抗风压性能。
4 检测设备设计功能的适用性和先进性
经过对多家门窗试验机供应厂商的考察论证，我站现采用了新三思计量技术有限公司生产的ZMC-5000微机控制门窗试验机，本机的材料试验系统具有外观造型美观，结构简单紧凑、试验功能完善、测量精度高等特点，具体性能指标如下：
（1）由微机与工控机上下两极控制系统组成，上位机主要完成数据处理、图形处理、数据管理、控制试验过程，下位机完成采集数据，动作执行，根据上位机的指令，控制动力系统正、负向的加压。可进行手动试验与自动试验的切换；
（2）微机控制系统实时动态显示压力值、三路变形、挠度、试验时间、温度值、空气的渗透量和试验状态；空气渗透性能、雨水渗漏性能、风压变形性能三个试验可分步完成，也可全程自动完成；
（3）采用微机进行数据处理，试验结果可自动保存，并提供了数据分析辅助工具。全中文的Windows平台下的试验软件，可即时打印出完整的试验报告和试验曲线；
（4）设备标定功能。本机具有简单的标定功能，可方便地通过软件对设备进行标定工作。
5 不同种类外窗三项性能的比较
建筑外窗综合物理性能等级按标准共分为高性能（A1-A3）、中性能（B1-B3）、低性能（C1-C3）三大类九个等级。下面将铝合金黄色窗和塑料窗的物理三性做一综合比较分析：
Ａ空气渗透性
空气渗透性简称气密性，主要与框扇之间的密封程度有关，即框扇之间缝隙大小及密封材料的性能有关。平开塑料窗框扇之间的缝隙小，且又采用橡胶密封条，因此气密性最好。铝合金推拉窗框扇之间的缝隙较大，框扇之间的密封条又采用毛刷，因此气密性相对较差。塑料推拉窗框架之间的缝隙较大，但多用橡胶密封条，密封性能较毛刷好，因此气密性较铝合金推拉窗好。
Ｂ雨水渗漏性
雨水渗漏性能主要由框扇之间缝隙、框扇密封材料和玻璃密封材料性能决定。平开塑料窗框扇构件是焊接的，框扇之间缝隙小，玻璃密封材料多是PVC条，框扇密封材料是橡胶条，密封较好，且玻璃与窗框扇之间，及窗框与扇之间大都是内外两道密封，因此雨水渗漏性能最好。而推拉铝合金窗框扇之间的底部有导轨，缝隙大，因此雨水渗漏性差。
Ｃ抗风压性能
抗风压性能是框扇刚性和框扇密封材料性能的综合反映。塑料窗的密封材料一般是硅胶加橡胶密封条，其窗框（扇）达到一定长度必须加衬增强型钢，以提高窗体本身的强度和刚度。铝合金窗由于其型材壁厚较薄，采用平开窗刚度不足，且接头处不易处理，因此多采用推拉窗。铝合金推拉窗一般是硅胶加毛刷密封，但由于塑料窗的衬钢并未在其型材内腔角部联接成完整的框架体系，窗框、扇四角及丁字节点的塑料焊接角强度比较低，因此铝合金窗的抗风压能优于塑料窗。
6 物理三性对外窗设计者的具体要求
目前，很多建筑设计单位对外窗的设计仅限于建筑立面的效果，确定外窗的形式和规格，而很少对外窗进行结构计算和对空气渗透、雨水渗漏、抗风压以及保温、隔声、采光等重要性能提出具体要求，更无节点详图。这一方面使施工单位在制作加工和安装时无依据；另一方面也使建设单位和质量监督部门在质量检查验收时，无质量检查依据。而作为质检部门对外窗的测试也只能依据是否达到国标或行标中的最低级C3级予以判定，无法对是否满足实行工程需要作出评价。由此生产企业提供的外窗也难以满足不同区域、不同楼层的质量要求，使外窗在使用过程中存在隐患。因此设计单位必须根据工程使用功能的要求，结合本地区的气候特点，确定外窗的物理三项性能指标。对于深圳来讲，一方面要注意选用优质的密封材料和选择合理的制造工艺，保证建筑外窗的空气渗透性能和雨水渗漏性能。另一方面，也就是最重要的一点，要考虑台风的平均度，按不同的建筑高度、建筑体型计算出本地的风荷载标准值后，确定建筑外窗的抗风压性能。P3值与工程的风荷载标准值WK值相对比，应大于或等于WK。
目前，各省市在控制建筑外窗的质量方面所采取的措施各不相同。如上海实行准用证与生产许可证制度，即当地企业获得由技术监督部门核发的生产许可证后，当地建设部门发予准用证。武汉从1999年开始实行准用证及针对每项工程的抽样送检制度。对于我区的情况，按着深圳市已出台的地方性法规，我们建议采取如下政策：
（1）建立建筑外窗产品图纸和施工图纸的审查制度，及早发现和解决产品设计中的缺陷。特别是高层建筑使用的建筑外窗，更应严格审查。
（2）行政主管部门应加大对该行业的管理力度。对承包单位的建筑外窗业务实行资质等级管理制度和生产许可证制度。对好的生产企业及型材产品实行扶持政策。
（3）强化建筑市场铝合金和塑料窗用型材的监督、检测。我站已开展铝材的壁厚、氧化膜厚度、韦氏硬度和封孔质量的检测业务。PVC塑料窗应进行角度的检测。
目前我区门窗制造行业存在着现场拼装小作坊的生产方式。因此必须加强从生产厂原料开始，经安装施工到竣工交付全过程的质量管理。相关检测站应充分发挥物理三性检测在外窗工程质量中的监督作用，为人们提供一个优美、安全的居住环境。
深圳地处沿海台风气象地区，近年来，随着高层建筑的数量及建筑高度不断增加，业主及客户对建筑外窗质量问题的投诉也越来越多。窗体主要受力杆件由于结构设计和选材的不合理性，在暴风雨或伴有台风的季节，雨水渗入室内造成内部装修层损坏。为确保建设工程质量，根据深建材[2000]17号《关于对建筑外墙窗户实行用前检验的通知》和深建材[2001]19号《关于加强建筑门窗质量管理的通知》的指示精神，龙岗区工程质量检测中心于2003年5月6日开始对外窗质量进行强制性的检测业务，要求对进入施工现场的外窗的物理三项性能即空气渗透性、雨水渗漏性和抗风压性进行抽样检测，抽检比率：同一工程项目外窗面积大于5000m2的，须抽取不同类型（推拉、平开）主规格窗各一组（三樘）送检；由不同厂家生产的，须分别抽检。同一工程项目外窗面积小于5000m2的，抽取用量最大的一组主规格窗送检；由不同厂家生产的，须分别送检。
2 有关标准和规范对外窗物理三性的要求。
我国于1986年颁布了建筑外窗物理三性检测的标准，并于2002年对此标准进行了更新，即：GB/T7106-2002《建筑外窗抗风压性能分级及其检测方法》、GB/T7107-2002《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》、GB/T7108-2002《建筑外窗雨水渗漏性能分级及其检测方法》。引用的产品分类标准包括：GB8481-1987《推拉铝合金窗》、GB8479-1987《平开铝合金窗》、JG/T3018-1994《PVC塑料窗》、GB/T11793.1—1989《PVC塑料窗建筑物理性能分级》等。对照86版的检测及分级标准，新国标在以下几个主要方面进行了修改：
（1）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。
（2）增加检测负压差下空气渗透率的内容。
（3）对水密性能波动加压的使用范围作出规定。
（4）增加抗风压性能有关工程检测的内容。
值得注意的是：新颁布的检测标准对检测设备本身提出了具体的指标，如仪表的精度、测量的误差、加压的速度等；对检测设备的能力也提出了更高的要求，如要求检测附加空气渗透量、对特定地区的建筑外窗作雨水的波动性能检验，风压强度试验要求能够作压力的波动试验等。
随着空调进入家庭，提高了对建筑隔热的要求，特别是在地处亚热带的华南地区，使用空气渗透量小的外窗可较大程度地节省制冷能耗。国标或行标中规定塑料窗和铝合金推拉窗空气渗透量小于3.0m2/m﹒h， 铝合金平开窗空气渗透量须小于2.5m2/m﹒h。
外墙窗户雨水的渗漏给人们的工作和生活造成不便，因此雨水渗漏性能对于深圳地区的住户来讲也显得非常重要。已经实行的国家标准中以雨水飞溅或连续溢入室内的严重量渗漏现象所对应的风压值的前一级作为外窗等级的判定依据。塑料窗及铝合金推拉窗均要求100Pa为合格，铝合金平开窗要求250Pa为合格。
在外窗物理三性中，抗风压性能是最重要的，其关系居民的生命财产安全。由于目前大量劣质的窗用型材充斥市场，因此急需强化外窗风压的检测手段来规范产品制作的选材用料。国标或行标中规定塑料窗安全检测手段来规范产品制作的选材用料。国标或行标中规定塑料安全检测风压应≥1000Pa，铝合金推拉窗应≥1500Pa，铝合金平开窗应≥2000Pa。
外窗物理三性在一定程度上体现了外窗的整体性能，是外窗组装质量好坏的重要标志。深圳市建设局于2001年出台了有关建筑门窗的设计管理的相关地方性标准，规定我市工程中使用的建筑外窗，雨水渗漏性能不能低于2500Pa；抗风压性能按GBJ-9《建筑结构荷载规范》计算，最低抗风压指标不得低于2500Pa。同时规定外窗受力杆件的铝合金型材壁厚须≥1.4mm 。低于上述指标的建筑外窗，不准在工程中使用。
3 检测方法概述
Ａ气密性检测
空气渗透性能检测时，首先充分密封试件上的可开启缝隙和镶嵌缝隙，或用不透气的盖板将压力箱体开口部盖严，分级施加正负压风荷载，记录达到各分级正负荷载时的空气流量，即附加空气渗透量；然后将密封去除，重复上述过程，测定总的空气渗透量。以两次测量的差值即总渗透量减去附加渗透量作为试件本身的渗透量，并以窗内外压力差值为10Pa时单位开启缝长度和单位面积上的空气渗透量作为评价指标进行评级。
Ｂ水密性检测
对于深圳地区的外窗宜采用波动加压法,首先以3L/m2﹒min的淋水量对试件进行均匀的喷淋,然后分级周期性地施加风荷载,在各级波动加压过程中,观察并记录每个试件达到严重渗漏时的压力差值。以此前一级压力差值作为该试件水密性能检测值,并以一组试件窗的综合检测值作为评价指标进行评级。工程检验时加压至平均值设计指标值。
Ｃ抗风压检测
抗风压性能检测可分为变形检测、反复加压检测和安全检测三部分。变形检测时，风压载分级施加，以主要受力杆件的相对面法线挠度达到杆件长度的L/300时的风荷载值作为变形检测压力差值P1，以此来评价建筑外窗保持正常使用功能的能力。以1.5P1作为反复加压检测压力差值P2，检测在正负交替风荷载P2作用下构件的反应。以2.5P1作为定级检测压力差值P3，检测在阵风荷载P3作用下构件的反应。
工程检测是考核实际工程的外窗能否满足工程设计要求的检测。检测压力差为P3、。当工程设计值小于或等于2.5P1倍时，才按工程检测进行；并以0.6倍工程设计值（P2、）进行反复加压检测。当工程设计值大于2.5P1倍时，以定级检测取代工程检测。
在抗风压性检测时需注意一点，就是有的窗子气密性太差，而检测系统的鼓风机最大风量是一定的，当送风量已经达到极限，压力箱内还无法达到被测杆L/300面法线挠度值对应的压力差时，就没有办法计算出该窗子的抗风压性能。
4 检测设备设计功能的适用性和先进性
经过对多家门窗试验机供应厂商的考察论证，我站现采用了新三思计量技术有限公司生产的ZMC-5000微机控制门窗试验机，本机的材料试验系统具有外观造型美观，结构简单紧凑、试验功能完善、测量精度高等特点，具体性能指标如下：
（1）由微机与工控机上下两极控制系统组成，上位机主要完成数据处理、图形处理、数据管理、控制试验过程，下位机完成采集数据，动作执行，根据上位机的指令，控制动力系统正、负向的加压。可进行手动试验与自动试验的切换；
（2）微机控制系统实时动态显示压力值、三路变形、挠度、试验时间、温度值、空气的渗透量和试验状态；空气渗透性能、雨水渗漏性能、风压变形性能三个试验可分步完成，也可全程自动完成；
（3）采用微机进行数据处理，试验结果可自动保存，并提供了数据分析辅助工具。全中文的Windows平台下的试验软件，可即时打印出完整的试验报告和试验曲线；
（4）设备标定功能。本机具有简单的标定功能，可方便地通过软件对设备进行标定工作。
5 不同种类外窗三项性能的比较
建筑外窗综合物理性能等级按标准共分为高性能（A1-A3）、中性能（B1-B3）、低性能（C1-C3）三大类九个等级。下面将铝合金黄色窗和塑料窗的物理三性做一综合比较分析：
Ａ空气渗透性
空气渗透性简称气密性，主要与框扇之间的密封程度有关，即框扇之间缝隙大小及密封材料的性能有关。平开塑料窗框扇之间的缝隙小，且又采用橡胶密封条，因此气密性最好。铝合金推拉窗框扇之间的缝隙较大，框扇之间的密封条又采用毛刷，因此气密性相对较差。塑料推拉窗框架之间的缝隙较大，但多用橡胶密封条，密封性能较毛刷好，因此气密性较铝合金推拉窗好。
Ｂ雨水渗漏性
雨水渗漏性能主要由框扇之间缝隙、框扇密封材料和玻璃密封材料性能决定。平开塑料窗框扇构件是焊接的，框扇之间缝隙小，玻璃密封材料多是PVC条，框扇密封材料是橡胶条，密封较好，且玻璃与窗框扇之间，及窗框与扇之间大都是内外两道密封，因此雨水渗漏性能最好。而推拉铝合金窗框扇之间的底部有导轨，缝隙大，因此雨水渗漏性差。
Ｃ抗风压性能
抗风压性能是框扇刚性和框扇密封材料性能的综合反映。塑料窗的密封材料一般是硅胶加橡胶密封条，其窗框（扇）达到一定长度必须加衬增强型钢，以提高窗体本身的强度和刚度。铝合金窗由于其型材壁厚较薄，采用平开窗刚度不足，且接头处不易处理，因此多采用推拉窗。铝合金推拉窗一般是硅胶加毛刷密封，但由于塑料窗的衬钢并未在其型材内腔角部联接成完整的框架体系，窗框、扇四角及丁字节点的塑料焊接角强度比较低，因此铝合金窗的抗风压能优于塑料窗。
6 物理三性对外窗设计者的具体要求
目前，很多建筑设计单位对外窗的设计仅限于建筑立面的效果，确定外窗的形式和规格，而很少对外窗进行结构计算和对空气渗透、雨水渗漏、抗风压以及保温、隔声、采光等重要性能提出具体要求，更无节点详图。这一方面使施工单位在制作加工和安装时无依据；另一方面也使建设单位和质量监督部门在质量检查验收时，无质量检查依据。而作为质检部门对外窗的测试也只能依据是否达到国标或行标中的最低级C3级予以判定，无法对是否满足实行工程需要作出评价。由此生产企业提供的外窗也难以满足不同区域、不同楼层的质量要求，使外窗在使用过程中存在隐患。因此设计单位必须根据工程使用功能的要求，结合本地区的气候特点，确定外窗的物理三项性能指标。对于深圳来讲，一方面要注意选用优质的密封材料和选择合理的制造工艺，保证建筑外窗的空气渗透性能和雨水渗漏性能。另一方面，也就是最重要的一点，要考虑台风的平均度，按不同的建筑高度、建筑体型计算出本地的风荷载标准值后，确定建筑外窗的抗风压性能。P3值与工程的风荷载标准值WK值相对比，应大于或等于WK。
目前，各省市在控制建筑外窗的质量方面所采取的措施各不相同。如上海实行准用证与生产许可证制度，即当地企业获得由技术监督部门核发的生产许可证后，当地建设部门发予准用证。武汉从1999年开始实行准用证及针对每项工程的抽样送检制度。对于我区的情况，按着深圳市已出台的地方性法规，我们建议采取如下政策：
（1）建立建筑外窗产品图纸和施工图纸的审查制度，及早发现和解决产品设计中的缺陷。特别是高层建筑使用的建筑外窗，更应严格审查。
（2）行政主管部门应加大对该行业的管理力度。对承包单位的建筑外窗业务实行资质等级管理制度和生产许可证制度。对好的生产企业及型材产品实行扶持政策。
（3）强化建筑市场铝合金和塑料窗用型材的监督、检测。我站已开展铝材的壁厚、氧化膜厚度、韦氏硬度和封孔质量的检测业务。PVC塑料窗应进行角度的检测。
目前我区门窗制造行业存在着现场拼装小作坊的生产方式。因此必须加强从生产厂原料开始，经安装施工到竣工交付全过程的质量管理。相关检测站应充分发挥物理三性检测在外窗工程质量中的监督作用，为人们提供一个优美、安全的居住环境。
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