《福建省民用建筑外窗工程技術規范》關鍵技術解讀

陳儀育 李光旭

(1.福建省建筑科學研究院； 2.福建省綠色建筑技術重點實驗室 福建福州 350025)

《福建省民用建筑外窗工程技術規范》關鍵技術解讀

陳儀育 李光旭

(1.福建省建筑科學研究院； 2.福建省綠色建筑技術重點實驗室 福建福州 350025)

為有助于相關技術人員對規范內容的正確理解和執行。文章詳細介紹了《福建省民用建筑外窗工程技術規范》的編制研究情況，并著重對建筑外窗節能、抗風壓、水密等關鍵性能指標的制定和提升外窗工程質量的關鍵技術條款深入解讀。

標準化外窗；干法安裝；標準化附框

0 引言

外窗是建筑的“眼睛”，是建筑中人與自然溝通不可替代的載體，是建筑重要的外圍護結構。外窗具有遮風擋雨、采光、通風、隔聲、保溫、隔熱、防蚊蟲、防盜等主要功能，擔負著調節室內舒適環境的重要作用。同時，建筑外窗節能是建筑節能的關鍵。在高能耗建筑中，門窗幕墻對能源的消耗占了近一半。提高建筑外窗節能性能是降低建筑物能耗的有效、快捷的措施之一，將是今后我省建筑節能實施的重要技術措施。

我國地域廣大，南北氣候差異非常大。福建省地處東南沿海，臺風多發且暴雨強度大、夏季日照強烈、空氣濕度大、鹽分含量高等氣候特點，具有明顯的地域特殊性。而我省建筑外窗應用普遍存在著性能偏低、節能性能差，特別是雨水滲漏和臺風時整窗破壞、窗扇墜落等現象，已經引起社會廣泛關注。為了確保我省建筑外窗的安全使用，提升外窗的節能性能，提高外窗工程質量，推進我省外窗產品的標準化、工業化進程，根據福建省住房和城鄉建設廳的閩建辦科函[2016]5號文的要求，編制了省地方標準《福建省民用建筑外窗工程技術規范》(以下簡稱《規范》)，以規范我省建筑外窗工程設計、生產制作、安裝施工、工程驗收及保養維護。

2016年12月20日，福建省住房和城鄉建設廳發布閩建科[2016]47號文，《福建省民用建筑外窗工程技術規范》批準為福建省工程建設地方標準，編號為DBJ 13-255-2016，福州、廈門、泉州和漳州自2017年5月1日起實施，其它設區市自2018年5月1日起實施。其中，第3.0.4、3.0.5、6.1.4、6.12.1、7.1.1條為強制性條文，必須嚴格執行。

1 規范簡介

《規范》遵循有利于用戶、有利于行業、有利于社會的3個有利原則，協調了外窗產品標準、工程技術規范和通用技術標準等之間的差異，并吸取省內外先進的成熟技術，認真總結了我省實際工程的施工經驗，編制適合福建特殊區域氣候、建筑類型、經濟技術條件的地方特色外窗工程技術規范。

《規范》適用于福建省新建、改建、擴建的民用建筑外窗工程設計、生產制作、安裝施工、工程驗收及保養維護。《規范》內容包含10章和4個附錄，各章內容分別為：第1章總則，第2章術語符號，第3章基本規定，第4章外窗性能要求，第5章材料配件，第6章外窗設計，第7章生產制作，第8章安裝施工，第9章工程驗收，第10章保養維修。4個附錄分別為：附錄A典型標準化外窗物理性能表，附錄B附框材料性能試驗方法，附錄C常用材料的物理力學性能參數，附錄D福建省各縣市不同重現期的風壓值。

2 外窗關鍵性能指標制定解讀

根據國家標準《建筑幕墻、門窗通用技術條件》GB/T 31433-2015規定，建筑外窗的性能主要包括安全性、節能性、適用性和耐久性[1]。其中安全性主要是指抗風壓性能。節能性能主要是指氣密性能、保溫性能、遮陽性能等。適用性主要是指啟閉力、水密性能、空氣聲隔聲性能 、采光性能等；耐久性是指反復啟閉耐久性能。當前，我國建筑外窗性能、品質與國外發達的歐美國家還有一定的差距，外窗性能普遍不高，特別是節能性能。外窗正常使用壽命也普遍偏低，與建筑主體不同壽命。建筑主體設計使用年限為50年，而外窗的設計使用年限只有25年。因此國家政策層面上要求大幅提高我國建筑外窗的標準。而我省的建筑外窗在全國范圍內，與北京、山東、江蘇、上海等先進省市相比也相對落后，高性能建筑外窗應用水平低，特別是外窗抗臺風能力有待進一步提高，特別是2015年的“蘇迪羅”和2016年的“莫蘭蒂”臺風，給福建沿海地區的建筑外窗造成極大的破壞。因此《規范》根據福建省的氣候特點，將大幅提高我省建筑外窗的抗風壓性能、節能性能、水密性能等關鍵性能標準。

2.1提高建筑外窗抗風壓安全性能要求

近年來，受厄爾尼諾現象影響，極端氣候變得更加頻繁。 2015年的“蘇迪羅”臺風，最大陣風15級，中心附近最大風力13級(38m/s)。2016年的“莫蘭蒂”臺風以強臺風級別登陸，最大陣風17級以上，中心最大風力達15級(48m/s)，為建國以來廈門遭遇的最強臺風。根據《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)的規定，福建省主要沿海地區的寧德、福州、泉州、廈門等50年重現期基本風壓為0.70kPa～0.80kPa，按照風壓w和風速v之間的近似關系w=v2/1600，當風速為48m/s時，風壓為1.44 kPa。可見，2016年的“莫蘭蒂”臺風中心附近建筑的實際風壓約是50年重現期設計風壓的2倍。圖1為2016年14號“莫蘭蒂”臺風給廈門某海景房的圓弧外窗造成毀滅性破壞。因此針對福建省地區臺風強度大的氣候特點，提高建筑外窗的抗風壓安全性能，即增強建筑外窗抗臺風能力是非常有必要的。該《規范》從兩個方面提升外窗抗風壓性能標準。

圖1 某海景房外窗玻璃大量破損

(1)提高建筑外窗抗風壓性能的最低限值要求

根據現行國家行業標準《鋁合金門窗工程技術規范》JGJ 214-2010規定，建筑外窗的抗風壓性能指標值(P3)應不低于外窗所受風荷載標準值(Wk)，且不應小于1.0kPa[2]。該《規范》對最低限值作較大的提升，要求抗風壓性能指標值“單多層建筑不應小于2.0kPa，高層建筑不應小于2.5kPa”的最低限值。作用于外窗上風荷載標準值Wk，根據《建筑結構荷載規范》GB50009中Wk=βgzusluzW0的公式計算，對于高層和超高層建筑，風荷載計算值大部分在2.5kPa以上。但對于單、多層建筑，風荷載計算值大部分在0.6kPa～2.5kPa之間，因此最低限值對單、多層建筑具有較大提高。一般情況下，地面風速隨著高度的增加而增加。但臺風對建筑的荷載作用非常復雜，與地面粗糙度、建筑物體型、建筑物之間的相互干擾等有著非常大的關系，同時臺風具有旋轉特性，因此臺風時，中低層建筑的外窗受損情況往往較為嚴重，如圖1所示。因此，對大幅提高單、多層建筑外窗抗風壓性能的最低限值要求是非常有必要的。在建筑外窗抗風壓性能設計時，作用于外窗上風荷載標準值Wk，如果風荷載計算值大于最低限值要求，風荷載標準值應取實際計算值。如果計算結果小于最低限值要求，風荷載標準值應取最低限值。

(2)協調不同規范對主要受力構件撓度限值的要求

由于不同規范對主要受力構件撓度限值要求不一致，對外窗工程設計和檢測造成很大困擾。如《鋁合金門窗》GB/T8478-2008、《塑料窗》GB/T28886-2012和《鋁合金門窗工程技術規范》JGJ 214-2010對門窗鑲嵌中空玻璃時主要受力構件在風荷載標準值作用下產生的最大撓度限值是u≤l/150，但檢測標準《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》和《塑料門窗工程技術規程》JGJ103-2008對最大撓度限值是u≤l/180，不同的規范要求不一致。為了統一標準，同時增強外窗主要受力桿件抗臺風能力，該《規范》將u≤l/150統一提升到u≤l/180。

2.2大幅提高我省建筑外窗節能性能指標

從國家政策層面上，針對當前我國建筑外窗節能性能普遍不高，要求因地制宜地提高我國外窗綠色節能性能指標。建筑外窗的節能性能主要指保溫性能、隔熱性能和氣密性能3個性能指標。福建省地處夏熱冬冷和夏熱冬暖兩區，氣候特征表現為夏季漫長，冬季寒冷時間較短，外窗的節能設計主要以夏季的隔熱為主，冬季的保溫為輔，以及良好的氣密性能。因此，在選擇外窗產品時，要綜合考慮傳熱系數K值和遮陽系數SC值。依據國家標準《公共建筑節能設計標準》GB 50189-2015的要求，公建建筑項目夏熱冬冷地區執行K值≤3.0，夏熱冬暖地區K值≤4.0[3]。依據福建省地方標準《福建省居住建筑節能設計標準》DBJ 13-62-2014的要求，居住建筑項目夏熱冬冷地區K值≤4.7，夏熱冬暖地區的K值≤5.0，福州、廈門執行4.5標準[4]。參考省外一些先進省市對外窗的節能要求，北京、江蘇、上海等地區已率先執行75%的節能標準，寒冷地區北京、天津已執行K值≤2.0的標準，夏熱冬冷地區江蘇省執行K值≤2.4的標準、上海市執行K值≤2.2的標準，夏熱冬暖地區深圳執行K值≤3.2的標準等。可見，我省建筑外窗對保溫性能的要求相對省外一些先進省市還是有一定的差距。大幅提升外窗保溫性能，將會增加很大的成本。由于福建省寧德、南平和三明屬夏熱冬冷地區，外窗保溫性能要求較高，但經濟欠發達，而福州、廈門、泉州、莆田、龍巖屬夏熱冬暖地區，經濟較發達，節能主要以夏季的隔熱為主。因此，該規范綜合考慮我省的氣候特點、建筑類型，平衡不同地區的經濟條件，淘汰單層玻璃，制定我省外窗保溫性能統一提升到K值≤3.0的標準。

外窗的氣密性對整窗綜合傳熱系數的影響很大。提高外窗的氣密性能，減少對流熱損失，是降低整窗綜合傳熱系數，改善外窗節能性能的重要措施。建筑外窗各項性能指標具有一定的關聯性，外窗的水密性能和抗風壓性能提升了，氣密性能同樣也會得到提升，滿足了外窗的水密性能和抗風壓性能最低限值要求，外窗氣密性能達到5級也不是問題。因此，《規范》將居住建筑10層以下建筑外窗的氣密性不應低于4級提升到不應低于5級要求。

2.3提高建筑外窗水密性能要求

我省是臺風暴雨多發地區，外窗滲水現象最為普遍，如圖2所示，也是用戶投訴量最大的外窗工程質量問題，嚴重影響建筑室內舒適性，因此水密性能也是我省建筑外窗應用最關注的一項性能指標。該《規范》從以下兩個方面提高對外窗水密性能要求。

圖2 外窗嚴重漏水

(1)設計適合我省的水密性能計算公式

繼續延用我省地方標準《鋁合金門窗工程技術規程》DBJ13-57-2004中水密性能計算公式，但Ww的重現期由5年提升為8年。相對《鋁合金門窗工程技術規范》JGJ 214-2010，采用該《規范》的水密性能計算公式，水密性能設計指標將有所提高，也更真實反應我省外窗水密的實際情況。

該《規范》水密性能計算公式采用：

△P=μzWw

式中：

△P為任意高度Z處水密性能風壓力差值；

μZ為風壓高度變化系數；

Ww為8重現期的水密設防風速對應風壓值(可查規范附錄D)。

國家行業標準《鋁合金門窗工程技術規范》JGJ214-2010水密性能計算公式采用：

△P=CμzW0

式中C為水密性能設計計算系數，對于熱帶風暴和臺風地區取值為0.5，W0為基本風壓。相比兩個計算方法，按該《規范》計算得到的水密性能設計指標將有所提高。例如以廈門地區地面粗糙度為A類，高度為100m建筑為例，按該規范計算的水密性能指標為1026Pa，按行標JGJ 214-2010計算的水密性能指標為892Pa。

(2)對外窗水密性能提出最低限值要求

外窗的氣密、水密性能與外窗生產工藝及加工質量有著再直接關系。質量較差的外窗水密性能常在100Pa～200Pa之間，氣密性能也在3級、4級左右，如普通的推拉窗。質量較好的推拉窗，水密性能可以做到300Pa以上，外開窗可以做到500Pa以上。因此，為提升建筑外窗的整體質量，《規范》提出了外窗水密性能最低保證要求，即“水密性能設計指標即外窗不發生嚴重雨水滲漏的最高壓力差值ΔP應根據具體工程設計來確定，且不應小于300Pa”。

3 提升建筑外窗工程質量的關鍵技術條款解讀

3.1明確建筑外窗“工業產品”的定位

對建筑外窗定位為“工業產品”還是建筑的一個“構件”，目前行業定位模糊不清。部分外窗還是在工地現場或在周邊臨時租賃場地進行隨意加工制作，條件簡陋，加工精度差。有的企業加工裝備差，加工過程質量控制不到位，產品質量無法保證。《規范》明確建筑外窗作為“工業產品”定位。強條規定“外窗產品的生產制作應在工廠內完成，不得在施工現場進行”，以保證外窗產品的加工質量。 同時，外窗作為“工業產品”的屬性，應有產品標識。當前市場上所用建筑外窗基本上沒有標識，外窗出現質量問題無法追溯，產品質量好也不知道是誰家的產品。因此，規范強條規定“外窗產品必須在明顯位置設置永久性標識，內容至少應包括生產企業名稱、聯系電話，產品品種系列規格”。這樣可實現客戶對外窗質量問題可追溯性，同時也可樹立外窗產品品牌效應，讓用戶有選擇權，通過市場機制優勝劣汰，倒逼建筑外窗行業健康發展。

3.2提高外窗鋁合金主型材壁厚要求

鋁合金型材是鋁合金外窗的骨架，是直接關系外窗強度、剛度及耐久性等關鍵指標的重要主材。《規范》對外窗主要構配件的設計使用年限由《住宅性能評定技術標準》GB/T50362-2005的20年提升到25年，與《建筑幕墻、門窗通用技術條件》GB/T31433-2015要求相一致。為確保鋁合金外窗耐久性要求。《鋁合金門窗工程技術規范》(JGJ214-2010)第3.1.2條強制規定：“外窗主型材的壁厚應經計算或試驗確定，且主型材截面主要受力部位基材截面最小實測壁厚不應小于1.4mm”。該《規范》將基材實測壁厚的最小限值由1.4mm提高到1.6mm，也與正在修訂的國家標準《鋁合金門窗》GB/T8478的要求相協調一致。

3.3淘汰單層玻璃，選用節能中空玻璃

單層玻璃節能性能和隔聲性能均非常差，應淘汰使用。為提高外窗安全使用，強條規定外窗玻璃應使用安全玻璃。中空玻璃在節能外窗中起到非常關鍵的作用，提高外窗的節能性能指標必須設計使用性能良好的中空玻璃。不同玻璃空氣層厚度對傳熱系數和隔聲量的影響如表1所示。單中空層中空玻璃隨氣體層厚度的增加，傳熱系數和隔聲性能也越好。單中空層中空玻璃的氣體層厚度為12mm時，具最佳性價比，因此《規范》規定單中空層中空玻璃的氣體層厚度不應小于12mm要求。

表1 不同玻璃空氣層厚度對傳熱系數和隔聲量的影響

3.4推行標準化外窗

推行標準化外窗是實現外窗作為“工業產品” 定位的關鍵。標準化外窗是指外窗生產工廠化，規格尺寸標準化，組成外窗的材料配件定型化和性能標準化。《規范》根據國家標準《建筑門窗洞口尺寸協調要求》GB/T30591和我省實際情況，規定22種常用的標準化洞口尺寸，并要求民用建筑中標準化外窗應用量不應小于外窗面積總量的60%。考慮到一些公共建筑的特殊性，對于體育建筑(如體育場館、游泳館)、交通運輸建筑(機場、火車站)、文化建筑(展覽館、影劇院)等具有特殊使用功能的公共建筑，其標準化外窗的應用比例可不受限制。只有實行標準化外窗，才能實現外窗產品工業化批量生產，有效提高生產效率、降低成本，產品質量穩定。

3.5強制推行干法安裝

當前外窗的施工安裝主要采用傳統的濕法安裝方法，濕法安裝指是將外窗直接安裝在未經表面裝飾的墻體洞口上，在墻體表面濕作業裝飾時對外窗洞口間隙進行填充和防水密封處理的安裝方法。該安裝方法主要存在缺點有以下幾點：

(1)洞口尺寸偏差大，窗框與洞口的填充質量差，易造成滲漏，如圖3～圖4所示；

圖3 洞口尺寸偏差大

圖4 窗框與洞口處滲漏

(2)窗框與墻體之間因熱脹冷縮和施工質量等因素容易形成通縫，導致滲水；

(3)收口塞縫往往造成外窗框變形，影響外窗質量；

(4)外窗是在現場組裝，產品質量無法保證；

(5)土建施工與窗安裝交叉施工造成窗框污染、損壞；

(6)外窗不易更換，易對洞口產生破壞。

干法安裝是指墻體外窗洞口預先安置附框并對墻體縫隙進行填充和防水密封處理，在墻體洞口表面裝飾濕作業全部完成后，將外窗固定在附框上的安裝方法。采用干法安裝避免了濕法安裝的缺點，可實現建筑外窗生產工業化、安裝施工的裝配化和外窗的可更換。因此，《規范》強制推行干法安裝，淘汰落后的濕法安裝工藝。

3.6推廣應用節能型標準化附框

標準化附框是標準化外窗重要組成部分，是標準化外窗干法安裝的關鍵。當前，建筑外窗干法安裝使用的附框材料大部分為鋼附框，但鋼附框存在以下幾個方面的局限性：

(1)耐腐蝕性能差，不能與建筑同壽命，甚至比門窗的壽命短；

(2)導熱系數高；

(3)線膨脹系數高于窗與墻體間的各種材料，導致膨脹伸縮后變形尺寸不一致，而形成裂縫；

(4)當鋁合金隔熱窗雙腔分別與其連接時，又形成了熱橋；

(5)因熱脹冷縮會引起響動、脫膠和固定點松動的現象；

(6)如果配置高性能外窗，在冬、夏采暖和空調季節時，易在鋼附框內外表面凝結水，加速其發生電化學腐蝕。

節能型標準化附框主要有木塑復合標準化附框、鋼塑共擠標準化附框和玻璃鋼標準化附框3種形式，該3種附框已經在江蘇省強制推行使用多年，具有良好的耐腐蝕、耐久性、節能性以及安裝連接性能。因此，《規范》不推薦使用鋼附框，推薦使用節能型標準化附框。為了確保節能型標準化附框的安全使用，《規范》對標準化附框及其型材性能技術指標和試驗方法明確規定(規范表5.6.8和附錄B)。同時，為保證與附框連接的可靠性，《規范》對標準化附框型材截面連接部位的壁厚做最小限值要求，如木塑復合標準化附框型材中間鎖螺釘處壁厚不應小于12mm等。

4 關于開啟扇-防墜落措施

建筑外開窗存在窗扇墜落的安全隱患。北京、山東、江蘇等全國許多省市都規定建筑7層以上不允許使用外平開窗。與北方地區不同，福建省是多臺風暴雨的氣候特點，對建筑外窗的水密性能要求非常高，若使用內開窗，外窗的造價成本非常高。由于福建省特殊氣候特點以及使用習慣，《規范》不限制外開窗的使用，但為確保建筑外開窗的安全使用，《規范》針對使用外開窗提出相應的3種安全保證措施要求：

措施1：限制外平開窗扇的尺寸、開啟角度及重量；規定“采用外平開窗時，窗扇尺寸應與滑撐的承重相匹配，窗扇尺寸最大寬度不應大于650mm，高度不宜大于1500mm，窗扇開啟角度不應大于80°”。避免因窗扇尺寸太大、太重易導致五金件變形，開關操作不安全等隱患。

圖5 加鉚螺母 圖6 局部壁厚加厚 圖7 設計成C槽

措施2：加強外開窗扇與窗框連接的可靠性，《規范》給出了3種連接加強措施，可選用之一的加強措施。

(1)與窗框、窗扇型材連接處增加鉚螺母增強其機械連接強度，如圖5所示。

(2)與窗框、窗扇連接處的框、扇型材局部壁厚加厚，增加與機絲螺釘的絲扣數，如圖6所示。

(3)與窗框、窗扇連接處的框、扇型材結構設計成C槽結構，在槽內增加一個鋁合金墊塊，該墊塊與滑撐同長，然后用機絲螺釘連接，增加其連接可靠性，如圖7所示。

措施3：外開窗強制要求設置防墜落裝置，且裝置的最小破壞力不應小于6000N，確保即使窗扇與窗框連接失效，窗扇也不會墜落，如圖8～圖9所示。

5 結語

相比國家、行業標準，《規范》大幅提升了建筑外窗質量標準，是我省建筑外窗的一次“大革命”。《規范》淘汰了單層玻璃等低性能外窗的應用，大幅提升外窗的節能、抗風壓、水密等性能指標，推廣高性能外窗的應用。為提高外窗工程質量，推進我省外窗產品的標準化、工業化和施工安裝的裝配化進程，《規范》明確了外窗 “工業產品” 的定位，推行標準化外窗，強制干法安裝，增加外窗工程安裝后的現場氣密、水密檢測的監管手段等措施，確保我省建筑外窗工程質量。當然，隨著建筑外窗的新材料、新結構、新工藝的不斷涌現，今后需要不斷修訂和補充完善。

[1] GB/T31433-2015 建筑幕墻、門窗通用技術條件[S].北京:中國標準出版社,2015.

[2] JGJ214-2010 鋁合金門窗工程技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2010.

[3] GB 50189-2015 公共建筑節能設計標準 [S].北京:中國標準出版社,2015.

[4] DBJ 13-62-2014 福建省居住建筑節能設計標準[S].2014.

ThekeytechnologiesinterpretationoftechnicalcodeforexternalwindowsofFujiancivilbuildings

CHENYiyuLIGuangxu

(Fujian Academy of Building Research,Fujian Provincial Key Laboratory of Green Building Technology,Fuzhou 350025)

which is convenient for the relevant technicist to correct understanding and implement the specification content.This paper introduced the compilation and study of technical code for external windows of Fujian civil buildings.The formulation of key performance indicators such as energy saving performance,wind load resistance performance,watertightness performance ,and key technology for improving the quality of external windows were expounded.

Standard external windows; Installation with additional frame for fixing；Standardized auxiliary frame

TU767

A

1004-6135(2017)10-0064-06

陳儀育(1971.9- )，男，高級工程師。

E-mail:574832282@qq.com

2017-06-10