玻璃幕墻開啟窗的安全性

彭小龍

（同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司 上海 200092）

近年來，玻璃幕墻安全事故頻發，社會影響極大。統計分析導致各類玻璃幕墻事故的原因，我們會發現由幕墻開啟窗的破壞及墜落所引起的事故占很大的比例。本文通過結構、構造、施工等方面分析其中的原因，為減少玻璃幕墻開啟窗事故提供一些解決方案。玻璃幕墻開啟窗絕大部分為上懸窗，本文以上懸窗為例做分析，文中提及的開啟窗無特殊說明的均指上懸窗。

1 開啟窗安全性與窗扇的尺寸

中裝協在《關于淘汰建筑幕墻落后產品和技術的指導意見》的通知中就明確規定：“開啟扇的尺寸不宜大于1.5平方”，上海的幕墻地方標準規定：“幕墻開啟扇面積不應大于1.8平方”。規范之所以對開啟扇的尺寸做明確的限制，是因為它直接決定了窗戶的重量和承受風荷載的大小，是受力分析的基礎。雖然不能說開啟窗的安全性與窗扇的尺寸有必然關系，但就規范的初衷而言，為減少開啟窗安全事故給出了一個易于操作，且行之有效的方法?；谝陨弦幏?，對幕墻立面分格是一個挑戰。舉例來說，按照立柱分格1.5m，層高4m的玻璃幕墻為例。理想方式是在立面效果上盡量弱化開啟扇的存在，如圖1（a）所示，但是這種方式窗戶的面積1.5×2.2=3.3m2，遠超過規范要求。根據建筑效果表達，退而求其次，可以選擇圖1（b）或是圖1（c）的方式布置開啟扇。但以上的選擇常常并不是建筑師和業主所樂意的，這種對面積的硬性規定應該也是暫時性的。通過相關技術水平的提高，使開啟扇運用更加成熟，隨著開啟扇安全事故的減少，這條規范會慢慢成為歷史。

圖1 布置開啟扇

2 開啟窗安全性與受力分析及五金配件選型

玻璃幕墻結構計算時往往僅對幕墻龍骨、面板、連接做計算，而不對開啟扇做驗算，即使有對開啟扇做受力分析的，也僅是針對開啟扇在關閉狀態時的桿件及面板進行核算，沒有對五金配件進行驗算。開啟窗扇按其工作狀態可分為關閉狀態和開啟狀態，但不管是處在何種狀態，其荷載都是通過五金配件傳給幕墻龍骨，五金配件的選配對整窗的安全性起決定性作用。在實際工程中往往存在因缺少五金配件詳圖及相關計算依據，施工單位僅根據自己或五金廠家經驗選配配件，導致其性能無法滿足要求而產生安全事故。在幕墻設計時應含開啟窗五金配件（圖2）及相應配件（螺釘、鎖點、鎖塊、摩擦鉸鏈、風撐等）在關閉及開啟狀態時的力學分析，杜絕施工現場在無依據的情況下盲目施工，導致開啟窗安全事故。

圖2 開啟窗五金配

3 開啟窗安全性與結構膠

開啟窗扇宜采用半隱框或明框構造，確保玻璃面板和窗扇型材間有有效地機械固定（圖3中的明框壓板）；不宜采用隱框玻璃的構造做法，因為隱框窗的抗風壓性能單純依靠結構膠承受，存在因結構膠老化（通常質保年限為20年）后承載能力下降導致玻璃脫落的風險。

開啟扇中存在結構膠受力時，應在玻璃下設置托板（圖4中的托板），避免結構膠承受永久荷載（通常是重力）。因為結構膠在永久荷載作用下的強度設計值僅約為在短期荷載（如風荷載、地震荷載）作用下的1/20。

圖3 開啟窗五金配

窗扇型材與中空玻璃內片玻璃的結構膠和中空玻璃內結構膠應內外連續（圖3、圖4中的結構膠），防止因內片玻璃自爆（鋼化玻璃自爆在目前的玻璃生產工藝下是不可避免）后導致外片玻璃整體脫落風險。

圖4 開啟窗五金配

4 開啟窗安全性與構造

開啟窗作為可活動的構件，使用一段時間后，常會出現因螺釘松動導致窗扇打不開或關不嚴等問題，嚴重時可能導致整窗脫落。究其原因，很多時候都是由于螺釘連接處的型材壁厚太薄，型材絲牙破壞所致。鋁合金龍骨和窗框窗扇型材常規的壁厚均為2～3mm，以M5螺釘（螺距約0.8mm）和2.5mm壁厚型材連接為例，與型材咬合的螺牙數僅約3個絲牙，在窗戶頻繁開閉后極易導致螺釘松動。故與螺釘連接處，型材截面應局部加厚（圖3中的型材局部加厚）。當螺釘連接處的型材沒有按要求進行局部加厚的，也可在型材背面增加不銹鋼襯墊，螺釘與不銹鋼板連接固定（圖4中的不銹鋼襯墊）。

5 開啟窗安全性與玻璃

按規范要求，開啟扇面積常規均不會大于2平方，驗算玻璃的強度、剛度等力學性能，可以發現6mm厚的玻璃完全能滿足結構計算。玻璃幕墻中的固定玻璃，根據具體工程及板塊大小可能需要8mm、10mm甚至更厚的玻璃。為提高開啟扇的安全性，玻璃幕墻中的固定部分和開啟扇的玻璃可以選用不一樣的厚度，盡量減少開啟扇的重量，降低相應的荷載，提升安全性。

6 開啟窗安全性與施工

開啟窗扇安裝時應使左右兩側五金配件（如摩擦鉸鏈）對稱布置，確保整窗協同工作。如兩側摩擦鉸鏈高度不一致，即窗戶使用過程中其左右行程不協調，會產生五金配件被扭曲或被扯斷的情況，導致開啟窗安全事故。

7 開啟窗安全性與風撐使用

日常使用中常會出現因錯誤操作而無法關閉窗戶的情況，更有因無法關閉窗扇而使用蠻力導致風撐折斷或窗戶脫落的事故，因此在幕墻投入使用前應對開啟窗做必要的使用說明。這是因為幕墻開啟窗最常用的伸縮風撐的使用方法與普通門窗的使用是有區別的。伸縮風撐的操作方式為：窗戶打開使風撐到達最大行程時，風撐頂住窗扇起到固定作用。當需要關閉窗戶時，要先將窗扇往外推一下使風撐打開卡扣，再往回關閉窗扇。直接往回拽，是關不了窗扇的。這與人們的常規思路有區別，需要給使用者提供使用說明。

8 開啟窗其他安全措施

幕墻開啟扇不推薦采用掛鉤式連接，實際工程中掛鉤式上懸窗常因使用不當、限位塊安裝偏差、橫梁彎曲等因素導致整窗掉落的安全事故。當不得已采用掛鉤式時，宜在窗戶邊沿設置防墜落鋼絲鎖，其可在掛鉤失效后拉住窗扇，不至于窗扇掉落造成其他損失。

9 結語

開啟窗是在幕墻設計過程中容易被忽視，但對玻璃幕墻安全性能有重要影響的部分，實際工程中常出現安全事故。本文通過對開啟扇的分格尺寸、力學模型、五金配件、節點構造、施工與使用等各方面進行探討，希望能破除開啟扇安全事故頻發的困局。