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第六章建筑門窗的使用性能和物理性能

建筑門窗作為建筑圍護結(jié)構(gòu)中的部件，對維持建筑物內(nèi)部適宜環(huán)境條件起著重要作用；而且與建筑物外界環(huán)境存在著密切而又錯綜復(fù)雜的關(guān)系。建筑門窗不但在建筑的外觀、立面處理以及室內(nèi)裝飾中起重要作用，而且必須滿足建筑房屋的保溫、隔聲、防火等不同的使用要求。

因此，對建筑門窗的使用功能提出了很多項目。以人類活動最集中的溫帶地區(qū)的冬季和夏季為例，門窗能夠防止冷風(fēng)滲透與利用自然通風(fēng)；防止熱量損耗與傳入；利用太陽熱量和防止太陽熱進入室內(nèi)；抵抗強風(fēng)吹襲與防止暴風(fēng)雨襲擊；利用天然采光與防止太陽光直射；隔絕噪聲；防止塵砂進入與防止昆蟲進入；防止火災(zāi)蔓延，在操縱和清洗中保證安全；防止盜竊；遮斷外界視線等。

為了適應(yīng)不同類型建筑對門窗的要求和使用功能的特點，我國已經(jīng)建立了一整套建筑門窗物理性能標(biāo)準(zhǔn)，作為設(shè)計、選用和制作門窗的依據(jù)。其中主要是抗風(fēng)壓、氣密、水密、隔聲、保溫、防火、采光等七項性能。

在建筑門窗的物理性能各項指標(biāo)中，抗風(fēng)壓強度、氣密性、水密性作為基本性能的關(guān)鍵指標(biāo)，而門窗的保溫、隔聲、防火性能是根據(jù)建筑物環(huán)境要求進行考核的。

6.1 建筑門窗抗風(fēng)壓性能

建筑門窗安裝在建筑物上，因其所在位置不同，由于風(fēng)載荷的作用，建筑物的迎風(fēng)面承受正風(fēng)壓、背風(fēng)面及側(cè)面承受負風(fēng)壓；同時由于建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，在內(nèi)部也可能產(chǎn)生正風(fēng)壓、負風(fēng)壓，導(dǎo)致在同一時間受到正、負風(fēng)壓重疊作用。風(fēng)壓的作用結(jié)果可使窗戶構(gòu)件變形，拼接縫隙變大，影響到正常的氣密、水密性能。當(dāng)風(fēng)荷載產(chǎn)生的壓力超過其承受能力時，可產(chǎn)生永久變形，玻璃破碎、五金零件損壞導(dǎo)致窗扇脫落現(xiàn)象，造成安全事故。因此，抗風(fēng)壓性能的優(yōu)劣會影響到氣密、水密性能的穩(wěn)定，也是關(guān)系到人身安全的關(guān)鍵性指標(biāo)。

6.1.1風(fēng)壓外窗構(gòu)件本身要求承受由主體建筑所施加的直接荷載,主要承受風(fēng)壓和使用中所施加的開關(guān)力等項作用力。其中風(fēng)壓作用是影響窗戶結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要因素之一。

6.1.2門窗抗風(fēng)壓性能測算影響門窗抗風(fēng)壓性能包括基本風(fēng)壓、風(fēng)壓高度變化系數(shù)、地面粗糙度、風(fēng)荷載體型系數(shù)、陣風(fēng)系數(shù)等，具體可見 GB50009《建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定。固然，在測算門窗抗風(fēng)壓性能時，就必須提供工程所在地、外門(窗)標(biāo)高、該地基本風(fēng)壓、主要受力桿件長度以及所采用的型材結(jié)構(gòu)等相關(guān)信息，方可進行測算。

6.1.3外窗抗風(fēng)壓性能分級及檢測現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)“建筑外窗抗風(fēng)壓性能分級及其檢測方法”（GB/T7106-2002）適用于建筑外窗（含落地窗）的抗風(fēng)壓性能分級及其檢測方法。檢測對象只限于窗試件本身，不涉及窗與圍護結(jié)構(gòu)之間的連接部位。

至于建筑外門的抗風(fēng)壓性能及其檢測方法，這里就不做介紹，具體可見GB/T13685中相關(guān)規(guī)定。

(1) 檢測使用的術(shù)語定義 a.抗風(fēng)壓性能：關(guān)閉著的外窗在風(fēng)壓作用下不發(fā)生損壞和功能障礙的能力。b.面法線位移：在窗上某點所測得的法線方向上的線位移量。 c.桿件的面法線撓度：桿件在窗法線方向上最大線位移量和兩端線位移量的平均值的差值。d.桿件相對面法線撓度：窗試件的桿件的面法線撓度和該桿件兩端測點間距離的比值。 e.壓力差：外窗室、內(nèi)外表面所受到的空氣壓力的差值。當(dāng)室外表面空氣壓力大于室內(nèi)表面空氣壓力時，壓力差定為正值，反之定為負值。

(2) 檢測項目

a.變形檢測     檢測試件在逐步遞增的風(fēng)壓作用下，測試桿件相對面法線撓度的變化，得出檢測壓力差 P1。

b.反復(fù)加壓檢測     檢測試件在壓力差 P2(定級檢測時)或 P2’(工程檢測時)的反復(fù)作用下， 是否發(fā)生損壞和功能障礙。

c.定級檢測或工程檢測     檢測試件在瞬時風(fēng)壓作用下，抵抗損壞和功能障礙的能力。

定級檢測是為了確定產(chǎn)品的抗風(fēng)壓性能分級的檢測，檢測壓力差為 P3，P3=2.5P1。 工程檢測是考核實際工程的外門、窗能否滿足工程設(shè)計要求的檢測。檢測壓力差為 P3’。 工程檢測：當(dāng)工程設(shè)計值小于或等于 2.5P1 倍時，才按工程檢測進行。

(3)抗風(fēng)壓性能檢測裝置，見下圖6-1。

(4) 檢測結(jié)果的評定包括變形檢測的評定、反復(fù)加壓檢測的評定、定級檢測的評定、三試件綜合評定。

(5) 分級建筑外窗抗風(fēng)壓性能分級表見表6.1。

6.2 建筑門窗的氣密性能

氣密性能即外門、窗在關(guān)閉狀態(tài)下，阻止空氣滲透的能力。門窗的氣密性和建筑物周圍的自然環(huán)境、人為環(huán)境和生活空間有密切關(guān)系，它直接影響隔聲、保溫和防塵效果。

門窗的氣密性能也直接影響能源的消耗。在冬季為“冷風(fēng)滲透”，在夏季為“熱風(fēng)滲透”。門窗的縫隙也是影響門窗隔音性能的重要因素之一。當(dāng)厚度相同的玻璃隔聲性能一定時，門窗隔聲性能的變化，則完全由門窗構(gòu)造的縫隙大小而不同，即縫隙小的門窗性能較好。

門窗的氣密性能對保溫也至關(guān)重要。據(jù)統(tǒng)計，在建筑物的熱損失中，通過門窗的熱損失約為整個建筑物的40%，而通過縫隙的熱損失占整個門窗熱損失的50%左右，增加門窗的氣密性能對減少熱損失、提高保溫效果具有很大作用。

同時，門窗的縫隙又是室外灰塵滲入室內(nèi)的唯一通道，提高門窗的有效密封對防止灰塵的侵入具有明顯的效果。

因此，影響門窗氣密性能的原因為縫隙、壓力差、溫度三大要素。

6.2.1外窗氣密性能分級及檢測

現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)“建筑外窗氣密性能分級及其檢測方法”（GB/T7107-2002）適用于建筑外窗的氣密性能分級及其檢測方法。檢測對象只限于窗試件本身，不涉及窗與圍護結(jié)構(gòu)之間的接縫部位。至于建筑外門的氣密性能及其檢測方法，這里就不做介紹，具體可見GB/T13686中相關(guān)規(guī)定。

(1)檢測使用的術(shù)語定義

a.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)條件為溫度293K(20℃)；壓力101.3KPa，空氣密度1.202Kg/m3。

b.整窗空氣滲透量：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，單位時間通過整窗的空氣量。單位為立方米每平方米每小時(m3/h)。

c.開啟縫隙長度：外窗開啟扇周長的總和，以內(nèi)表面測定值為準(zhǔn)。如遇兩扇相互搭接時，其搭接部分的兩段縫隙長按一段計算。

d.單位縫長空氣滲透量：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，單位時間通過單位縫長的空氣量。單位為立方米每米每小時(m3/(m*h))。

e.單位面積空氣滲透量：單位時間通過單位面積的空氣量。單位為立方米每平方米每小時 (m3/(m2*h))。

f.壓力差：外窗室內(nèi)、外表面所受到的空氣壓力的差值。當(dāng)室外表面空氣壓力大于室內(nèi)表面時，壓力差定為正值，反之定為負值。

(2)檢測項目

檢測試件的氣密性能。以在 10Pa壓力差下的單位縫長空氣滲透量或單位面積空氣滲透量進行評價。氣密性能檢測裝置。

(3) 分級

a.分級指標(biāo)：采用壓力差為10Pa時的單位縫長空氣滲透量和單位面積空氣滲透量作為分級指標(biāo)。

b.分級指標(biāo)值。

6.3 建筑門窗的水密性能

防止雨水滲漏是建筑外窗的基本功能之一。建筑門窗在使用過程中，同時受到風(fēng)雨作用，雨水通過外窗孔縫滲入室內(nèi)，會沾濕窗臺和墻壁，浸染房間內(nèi)部裝修和室內(nèi)物品，不僅影響房間的正常使用并且使居民在心理上形成不能滿足建筑基本要求的不安全感。雨水流入窗框型材中，如不能及時排出，在冬季有將型材凍裂的可能。長期滯留在型材腔內(nèi)的積水還會腐蝕金屬材料、五金配件，影響正常啟閉，縮短門窗的壽命，因此外窗或門阻止雨水滲漏的功能是十分重要的。

6.3.1雨水滲漏的主要原因

門窗發(fā)生雨水滲漏須具有三大要素：①存在縫隙或孔洞；②存在雨水；③在門窗縫隙或孔洞的兩側(cè)存在壓力差。要防止雨水滲漏必須使上述三大要素不同時存在。因此，門窗縫隙的集合形狀、尺寸和暴露狀況；雨水大?。婚T窗內(nèi)外壓力差都直接影響雨水滲漏性能的好壞。

6.3.2外門、窗水密性能分級及檢測

現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)“建筑外窗水密性能分級及其檢測方法”（GB/T7108-2002）適用于建筑外窗的水密性能分級及其檢測方法。檢測對象只限于窗試件本身，不涉及窗與圍護結(jié)構(gòu)之間的接縫部位。至于建筑外門的水密性能及其檢測方法，這里就不做介紹，具體可見GB/T13686中相關(guān)規(guī)定。

(2) 檢測使用的術(shù)語定義 a.水密性：關(guān)閉著的外窗在風(fēng)雨同時作用下，阻止雨水滲透的能力。 b.嚴(yán)重滲漏：雨水從窗外持續(xù)或反復(fù)滲入窗內(nèi)側(cè)，噴濺或溢出試件界面。 c.壓力差：外窗室內(nèi)、外表面所受到的空氣壓力的差值。當(dāng)室外表面空氣壓力大于室內(nèi)表面時，壓力差定為正值，反之定為負值。 d.嚴(yán)重滲漏壓力差值：試件發(fā)生嚴(yán)重滲漏時的壓力差值。 e.淋水量：試件表面保持連續(xù)水膜時單位面積所需的水流量。

(3) 水密性能檢測裝置。

(4) 檢測值的處理

記錄每個試件嚴(yán)重滲漏時的檢測壓力差值。以嚴(yán)重滲漏時所受壓力差值的前一級檢測壓力值作為該試件水密性能檢測值。如果檢測至委托方確認的檢測值尚未滲漏，則此值為該試件的檢測值。三試件水密性檢測值綜合方法為：將最高值降至比中間值高兩個檢測壓力級后，再進行算術(shù)平均。(3個檢測值中，較小的兩值相等時，其中任一值可視為中間值)。

最后，以此三樘窗的綜合檢測值向下套級。綜合檢測值應(yīng)大于或等于分級指標(biāo)值。

(5) 分級

a.分級指標(biāo)：采用嚴(yán)重滲漏壓力差的前一級作為分級指標(biāo)。

b.分級指標(biāo)值，建筑外窗水密性能分級。

6.4 建筑門窗的保溫性能

對于在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的建筑，在門窗的多種使用功能中，保溫功能占有突出的地位，這是因為門窗的保溫性能明顯地影響建筑物的采暖能耗及室內(nèi)正常的生活環(huán)境。如果門窗的保溫性能不佳，通過門窗的傳熱熱損失和通過門窗縫隙的空氣滲透熱損失就會顯著增加，不但引起采暖能耗增加，而且會引起室溫劇烈波動及人體感覺不適。

對于在炎熱和溫暖地區(qū)的建筑，在門窗的多種使用功能中,隔熱功能占有突出的地位,這是因為裝有空調(diào)的建筑,門窗的氣密性和熱阻值,對太陽輻射熱的阻隔能力對門窗隔熱具體決定性意義.如果門窗的隔熱性能不佳,就會引起空調(diào)制冷能耗增加及室內(nèi)溫度上升,影響人體正常生活與工作效率。

通過門窗熱量損耗的途徑有三個：

a. 通過門窗框扇及玻璃的熱傳導(dǎo)；

b. 通過玻璃的輻射，造成的熱吸收與損失；

c. 通過門窗縫隙的空氣對流而傳遞熱量。

6.4.1建筑外窗保溫性能分級及其檢測

現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)“建筑外窗保溫性能分級及其檢測方法”（GB/T8484-2002）適用于建筑外窗的保溫性能檢測和分級。

至于建筑外門的保溫性能及其檢測方法，這里不做介紹，具體可見GB/T16729中相關(guān)規(guī)定。

(1) 檢測使用的術(shù)語定義

a.保溫性能：在窗兩側(cè)存在空氣溫差條件下，窗阻抗從高溫一側(cè)向低溫一側(cè)傳熱的能力。窗的保溫性能用傳熱系數(shù)K表示。

b.傳熱系數(shù)K：在穩(wěn)定傳熱條件下，外窗兩側(cè)空氣溫差為1K，單位時間內(nèi)，通過單位面積的傳熱量，以W/(m2·K)計。

c.熱導(dǎo)率(Λ)：穩(wěn)定狀態(tài)下，通過物體的熱流密度除以物體兩表面的溫度差，以W/(m2·K)計。

(2) 分級

a.分級指標(biāo)：采用傳熱系數(shù)K值作為保溫性能分級指標(biāo)。 b.分級指標(biāo)值K，建筑外窗保溫性能分級見表6.4。

6.5 建筑門窗的隔聲性能

隔聲性能即聲音通過門窗，音的強度衰減多少的數(shù)值，就是門窗隔聲性能的衡量尺度。音的強度等級用分貝(dB)來表示。

建筑門窗的隔聲效果與門窗玻璃的厚度、門窗的層數(shù)、層間的距離，安裝的結(jié)構(gòu)形成，門窗框扇間隙大小(或密封程度)以及噪音的頻率有關(guān)。

6.5.1外窗空氣聲隔聲性能分級及檢測現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)“建筑外窗空氣聲隔聲性能分級及其檢測方法”（GB/T8485-2002）適用于建筑外窗的空氣聲隔聲性能分級及檢測。至于建筑外門的空氣聲隔聲性能及其檢測方法，這里就不做介紹，具體可見GB/T16730中相關(guān)規(guī)定。

(1) 定義

a.計權(quán)隔聲量     

將測得的構(gòu)件空氣聲隔聲量頻率特性曲線與GBJ121規(guī)定的空氣聲隔聲參與去點按照規(guī)定的方法相比較而得出的單值評價量，用Rw表示。單位為dB，取整數(shù)。

(2) 分級

a.分級指標(biāo)值以窗的空氣聲隔聲性能的單值評價值Rw 作為分級指標(biāo)值。

b.建筑外窗空氣聲隔聲性能分級見表6.5。

6.6 建筑門窗的采光性能

建筑外窗的采光性能是在漫射光照射下透過光的能力。室內(nèi)采光環(huán)境分為天然采光和人工照明兩種。建筑外窗研究和探討是天然采光。良好的采光環(huán)境是保證進行正常工作、學(xué)習(xí)和生活的必要條件。建筑外窗的采光性能的優(yōu)劣不僅對工作效率有著明顯的影響，而且直接影響到人們的視力健康。