《福建省民用建筑外窗工程技术规范》关键技术解读

陈仪育 李光旭

(1.福建省建筑科学研究院； 2.福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350025)

《福建省民用建筑外窗工程技术规范》关键技术解读

陈仪育 李光旭

(1.福建省建筑科学研究院； 2.福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350025)

为有助于相关技术人员对规范内容的正确理解和执行。文章详细介绍了《福建省民用建筑外窗工程技术规范》的编制研究情况，并着重对建筑外窗节能、抗风压、水密等关键性能指标的制定和提升外窗工程质量的关键技术条款深入解读。

标准化外窗；干法安装；标准化附框

0 引言

外窗是建筑的“眼睛”，是建筑中人与自然沟通不可替代的载体，是建筑重要的外围护结构。外窗具有遮风挡雨、采光、通风、隔声、保温、隔热、防蚊虫、防盗等主要功能，担负着调节室内舒适环境的重要作用。同时，建筑外窗节能是建筑节能的关键。在高能耗建筑中，门窗幕墙对能源的消耗占了近一半。提高建筑外窗节能性能是降低建筑物能耗的有效、快捷的措施之一，将是今后我省建筑节能实施的重要技术措施。

我国地域广大，南北气候差异非常大。福建省地处东南沿海，台风多发且暴雨强度大、夏季日照强烈、空气湿度大、盐分含量高等气候特点，具有明显的地域特殊性。而我省建筑外窗应用普遍存在着性能偏低、节能性能差，特别是雨水渗漏和台风时整窗破坏、窗扇坠落等现象，已经引起社会广泛关注。为了确保我省建筑外窗的安全使用，提升外窗的节能性能，提高外窗工程质量，推进我省外窗产品的标准化、工业化进程，根据福建省住房和城乡建设厅的闽建办科函[2016]5号文的要求，编制了省地方标准《福建省民用建筑外窗工程技术规范》(以下简称《规范》)，以规范我省建筑外窗工程设计、生产制作、安装施工、工程验收及保养维护。

2016年12月20日，福建省住房和城乡建设厅发布闽建科[2016]47号文，《福建省民用建筑外窗工程技术规范》批准为福建省工程建设地方标准，编号为DBJ 13-255-2016，福州、厦门、泉州和漳州自2017年5月1日起实施，其它设区市自2018年5月1日起实施。其中，第3.0.4、3.0.5、6.1.4、6.12.1、7.1.1条为强制性条文，必须严格执行。

1 规范简介

《规范》遵循有利于用户、有利于行业、有利于社会的3个有利原则，协调了外窗产品标准、工程技术规范和通用技术标准等之间的差异，并吸取省内外先进的成熟技术，认真总结了我省实际工程的施工经验，编制适合福建特殊区域气候、建筑类型、经济技术条件的地方特色外窗工程技术规范。

《规范》适用于福建省新建、改建、扩建的民用建筑外窗工程设计、生产制作、安装施工、工程验收及保养维护。《规范》内容包含10章和4个附录，各章内容分别为：第1章总则，第2章术语符号，第3章基本规定，第4章外窗性能要求，第5章材料配件，第6章外窗设计，第7章生产制作，第8章安装施工，第9章工程验收，第10章保养维修。4个附录分别为：附录A典型标准化外窗物理性能表，附录B附框材料性能试验方法，附录C常用材料的物理力学性能参数，附录D福建省各县市不同重现期的风压值。

2 外窗关键性能指标制定解读

根据国家标准《建筑幕墙、门窗通用技术条件》GB/T 31433-2015规定，建筑外窗的性能主要包括安全性、节能性、适用性和耐久性[1]。其中安全性主要是指抗风压性能。节能性能主要是指气密性能、保温性能、遮阳性能等。适用性主要是指启闭力、水密性能、空气声隔声性能 、采光性能等；耐久性是指反复启闭耐久性能。当前，我国建筑外窗性能、品质与国外发达的欧美国家还有一定的差距，外窗性能普遍不高，特别是节能性能。外窗正常使用寿命也普遍偏低，与建筑主体不同寿命。建筑主体设计使用年限为50年，而外窗的设计使用年限只有25年。因此国家政策层面上要求大幅提高我国建筑外窗的标准。而我省的建筑外窗在全国范围内，与北京、山东、江苏、上海等先进省市相比也相对落后，高性能建筑外窗应用水平低，特别是外窗抗台风能力有待进一步提高，特别是2015年的“苏迪罗”和2016年的“莫兰蒂”台风，给福建沿海地区的建筑外窗造成极大的破坏。因此《规范》根据福建省的气候特点，将大幅提高我省建筑外窗的抗风压性能、节能性能、水密性能等关键性能标准。

2.1提高建筑外窗抗风压安全性能要求

近年来，受厄尔尼诺现象影响，极端气候变得更加频繁。 2015年的“苏迪罗”台风，最大阵风15级，中心附近最大风力13级(38m/s)。2016年的“莫兰蒂”台风以强台风级别登陆，最大阵风17级以上，中心最大风力达15级(48m/s)，为建国以来厦门遭遇的最强台风。根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)的规定，福建省主要沿海地区的宁德、福州、泉州、厦门等50年重现期基本风压为0.70kPa～0.80kPa，按照风压w和风速v之间的近似关系w=v2/1600，当风速为48m/s时，风压为1.44 kPa。可见，2016年的“莫兰蒂”台风中心附近建筑的实际风压约是50年重现期设计风压的2倍。图1为2016年14号“莫兰蒂”台风给厦门某海景房的圆弧外窗造成毁灭性破坏。因此针对福建省地区台风强度大的气候特点，提高建筑外窗的抗风压安全性能，即增强建筑外窗抗台风能力是非常有必要的。该《规范》从两个方面提升外窗抗风压性能标准。

图1 某海景房外窗玻璃大量破损

(1)提高建筑外窗抗风压性能的最低限值要求

根据现行国家行业标准《铝合金门窗工程技术规范》JGJ 214-2010规定，建筑外窗的抗风压性能指标值(P3)应不低于外窗所受风荷载标准值(Wk)，且不应小于1.0kPa[2]。该《规范》对最低限值作较大的提升，要求抗风压性能指标值“单多层建筑不应小于2.0kPa，高层建筑不应小于2.5kPa”的最低限值。作用于外窗上风荷载标准值Wk，根据《建筑结构荷载规范》GB50009中Wk=βgzusluzW0的公式计算，对于高层和超高层建筑，风荷载计算值大部分在2.5kPa以上。但对于单、多层建筑，风荷载计算值大部分在0.6kPa～2.5kPa之间，因此最低限值对单、多层建筑具有较大提高。一般情况下，地面风速随着高度的增加而增加。但台风对建筑的荷载作用非常复杂，与地面粗糙度、建筑物体型、建筑物之间的相互干扰等有着非常大的关系，同时台风具有旋转特性，因此台风时，中低层建筑的外窗受损情况往往较为严重，如图1所示。因此，对大幅提高单、多层建筑外窗抗风压性能的最低限值要求是非常有必要的。在建筑外窗抗风压性能设计时，作用于外窗上风荷载标准值Wk，如果风荷载计算值大于最低限值要求，风荷载标准值应取实际计算值。如果计算结果小于最低限值要求，风荷载标准值应取最低限值。

(2)协调不同规范对主要受力构件挠度限值的要求

由于不同规范对主要受力构件挠度限值要求不一致，对外窗工程设计和检测造成很大困扰。如《铝合金门窗》GB/T8478-2008、《塑料窗》GB/T28886-2012和《铝合金门窗工程技术规范》JGJ 214-2010对门窗镶嵌中空玻璃时主要受力构件在风荷载标准值作用下产生的最大挠度限值是u≤l/150，但检测标准《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》和《塑料门窗工程技术规程》JGJ103-2008对最大挠度限值是u≤l/180，不同的规范要求不一致。为了统一标准，同时增强外窗主要受力杆件抗台风能力，该《规范》将u≤l/150统一提升到u≤l/180。

2.2大幅提高我省建筑外窗节能性能指标

从国家政策层面上，针对当前我国建筑外窗节能性能普遍不高，要求因地制宜地提高我国外窗绿色节能性能指标。建筑外窗的节能性能主要指保温性能、隔热性能和气密性能3个性能指标。福建省地处夏热冬冷和夏热冬暖两区，气候特征表现为夏季漫长，冬季寒冷时间较短，外窗的节能设计主要以夏季的隔热为主，冬季的保温为辅，以及良好的气密性能。因此，在选择外窗产品时，要综合考虑传热系数K值和遮阳系数SC值。依据国家标准《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2015的要求，公建建筑项目夏热冬冷地区执行K值≤3.0，夏热冬暖地区K值≤4.0[3]。依据福建省地方标准《福建省居住建筑节能设计标准》DBJ 13-62-2014的要求，居住建筑项目夏热冬冷地区K值≤4.7，夏热冬暖地区的K值≤5.0，福州、厦门执行4.5标准[4]。参考省外一些先进省市对外窗的节能要求，北京、江苏、上海等地区已率先执行75%的节能标准，寒冷地区北京、天津已执行K值≤2.0的标准，夏热冬冷地区江苏省执行K值≤2.4的标准、上海市执行K值≤2.2的标准，夏热冬暖地区深圳执行K值≤3.2的标准等。可见，我省建筑外窗对保温性能的要求相对省外一些先进省市还是有一定的差距。大幅提升外窗保温性能，将会增加很大的成本。由于福建省宁德、南平和三明属夏热冬冷地区，外窗保温性能要求较高，但经济欠发达，而福州、厦门、泉州、莆田、龙岩属夏热冬暖地区，经济较发达，节能主要以夏季的隔热为主。因此，该规范综合考虑我省的气候特点、建筑类型，平衡不同地区的经济条件，淘汰单层玻璃，制定我省外窗保温性能统一提升到K值≤3.0的标准。

外窗的气密性对整窗综合传热系数的影响很大。提高外窗的气密性能，减少对流热损失，是降低整窗综合传热系数，改善外窗节能性能的重要措施。建筑外窗各项性能指标具有一定的关联性，外窗的水密性能和抗风压性能提升了，气密性能同样也会得到提升，满足了外窗的水密性能和抗风压性能最低限值要求，外窗气密性能达到5级也不是问题。因此，《规范》将居住建筑10层以下建筑外窗的气密性不应低于4级提升到不应低于5级要求。

2.3提高建筑外窗水密性能要求

我省是台风暴雨多发地区，外窗渗水现象最为普遍，如图2所示，也是用户投诉量最大的外窗工程质量问题，严重影响建筑室内舒适性，因此水密性能也是我省建筑外窗应用最关注的一项性能指标。该《规范》从以下两个方面提高对外窗水密性能要求。

图2 外窗严重漏水

(1)设计适合我省的水密性能计算公式

继续延用我省地方标准《铝合金门窗工程技术规程》DBJ13-57-2004中水密性能计算公式，但Ww的重现期由5年提升为8年。相对《铝合金门窗工程技术规范》JGJ 214-2010，采用该《规范》的水密性能计算公式，水密性能设计指标将有所提高，也更真实反应我省外窗水密的实际情况。

该《规范》水密性能计算公式采用：

△P=μzWw

式中：

△P为任意高度Z处水密性能风压力差值；

μZ为风压高度变化系数；

Ww为8重现期的水密设防风速对应风压值(可查规范附录D)。

国家行业标准《铝合金门窗工程技术规范》JGJ214-2010水密性能计算公式采用：

△P=CμzW0

式中C为水密性能设计计算系数，对于热带风暴和台风地区取值为0.5，W0为基本风压。相比两个计算方法，按该《规范》计算得到的水密性能设计指标将有所提高。例如以厦门地区地面粗糙度为A类，高度为100m建筑为例，按该规范计算的水密性能指标为1026Pa，按行标JGJ 214-2010计算的水密性能指标为892Pa。

(2)对外窗水密性能提出最低限值要求

外窗的气密、水密性能与外窗生产工艺及加工质量有着再直接关系。质量较差的外窗水密性能常在100Pa～200Pa之间，气密性能也在3级、4级左右，如普通的推拉窗。质量较好的推拉窗，水密性能可以做到300Pa以上，外开窗可以做到500Pa以上。因此，为提升建筑外窗的整体质量，《规范》提出了外窗水密性能最低保证要求，即“水密性能设计指标即外窗不发生严重雨水渗漏的最高压力差值ΔP应根据具体工程设计来确定，且不应小于300Pa”。

3 提升建筑外窗工程质量的关键技术条款解读

3.1明确建筑外窗“工业产品”的定位

对建筑外窗定位为“工业产品”还是建筑的一个“构件”，目前行业定位模糊不清。部分外窗还是在工地现场或在周边临时租赁场地进行随意加工制作，条件简陋，加工精度差。有的企业加工装备差，加工过程质量控制不到位，产品质量无法保证。《规范》明确建筑外窗作为“工业产品”定位。强条规定“外窗产品的生产制作应在工厂内完成，不得在施工现场进行”，以保证外窗产品的加工质量。 同时，外窗作为“工业产品”的属性，应有产品标识。当前市场上所用建筑外窗基本上没有标识，外窗出现质量问题无法追溯，产品质量好也不知道是谁家的产品。因此，规范强条规定“外窗产品必须在明显位置设置永久性标识，内容至少应包括生产企业名称、联系电话，产品品种系列规格”。这样可实现客户对外窗质量问题可追溯性，同时也可树立外窗产品品牌效应，让用户有选择权，通过市场机制优胜劣汰，倒逼建筑外窗行业健康发展。

3.2提高外窗铝合金主型材壁厚要求

铝合金型材是铝合金外窗的骨架，是直接关系外窗强度、刚度及耐久性等关键指标的重要主材。《规范》对外窗主要构配件的设计使用年限由《住宅性能评定技术标准》GB/T50362-2005的20年提升到25年，与《建筑幕墙、门窗通用技术条件》GB/T31433-2015要求相一致。为确保铝合金外窗耐久性要求。《铝合金门窗工程技术规范》(JGJ214-2010)第3.1.2条强制规定：“外窗主型材的壁厚应经计算或试验确定，且主型材截面主要受力部位基材截面最小实测壁厚不应小于1.4mm”。该《规范》将基材实测壁厚的最小限值由1.4mm提高到1.6mm，也与正在修订的国家标准《铝合金门窗》GB/T8478的要求相协调一致。

3.3淘汰单层玻璃，选用节能中空玻璃

单层玻璃节能性能和隔声性能均非常差，应淘汰使用。为提高外窗安全使用，强条规定外窗玻璃应使用安全玻璃。中空玻璃在节能外窗中起到非常关键的作用，提高外窗的节能性能指标必须设计使用性能良好的中空玻璃。不同玻璃空气层厚度对传热系数和隔声量的影响如表1所示。单中空层中空玻璃随气体层厚度的增加，传热系数和隔声性能也越好。单中空层中空玻璃的气体层厚度为12mm时，具最佳性价比，因此《规范》规定单中空层中空玻璃的气体层厚度不应小于12mm要求。

表1 不同玻璃空气层厚度对传热系数和隔声量的影响

3.4推行标准化外窗

推行标准化外窗是实现外窗作为“工业产品” 定位的关键。标准化外窗是指外窗生产工厂化，规格尺寸标准化，组成外窗的材料配件定型化和性能标准化。《规范》根据国家标准《建筑门窗洞口尺寸协调要求》GB/T30591和我省实际情况，规定22种常用的标准化洞口尺寸，并要求民用建筑中标准化外窗应用量不应小于外窗面积总量的60%。考虑到一些公共建筑的特殊性，对于体育建筑(如体育场馆、游泳馆)、交通运输建筑(机场、火车站)、文化建筑(展览馆、影剧院)等具有特殊使用功能的公共建筑，其标准化外窗的应用比例可不受限制。只有实行标准化外窗，才能实现外窗产品工业化批量生产，有效提高生产效率、降低成本，产品质量稳定。

3.5强制推行干法安装

当前外窗的施工安装主要采用传统的湿法安装方法，湿法安装指是将外窗直接安装在未经表面装饰的墙体洞口上，在墙体表面湿作业装饰时对外窗洞口间隙进行填充和防水密封处理的安装方法。该安装方法主要存在缺点有以下几点：

(1)洞口尺寸偏差大，窗框与洞口的填充质量差，易造成渗漏，如图3～图4所示；

图3 洞口尺寸偏差大

图4 窗框与洞口处渗漏

(2)窗框与墙体之间因热胀冷缩和施工质量等因素容易形成通缝，导致渗水；

(3)收口塞缝往往造成外窗框变形，影响外窗质量；

(4)外窗是在现场组装，产品质量无法保证；

(5)土建施工与窗安装交叉施工造成窗框污染、损坏；

(6)外窗不易更换，易对洞口产生破坏。

干法安装是指墙体外窗洞口预先安置附框并对墙体缝隙进行填充和防水密封处理，在墙体洞口表面装饰湿作业全部完成后，将外窗固定在附框上的安装方法。采用干法安装避免了湿法安装的缺点，可实现建筑外窗生产工业化、安装施工的装配化和外窗的可更换。因此，《规范》强制推行干法安装，淘汰落后的湿法安装工艺。

3.6推广应用节能型标准化附框

标准化附框是标准化外窗重要组成部分，是标准化外窗干法安装的关键。当前，建筑外窗干法安装使用的附框材料大部分为钢附框，但钢附框存在以下几个方面的局限性：

(1)耐腐蚀性能差，不能与建筑同寿命，甚至比门窗的寿命短；

(2)导热系数高；

(3)线膨胀系数高于窗与墙体间的各种材料，导致膨胀伸缩后变形尺寸不一致，而形成裂缝；

(4)当铝合金隔热窗双腔分别与其连接时，又形成了热桥；

(5)因热胀冷缩会引起响动、脱胶和固定点松动的现象；

(6)如果配置高性能外窗，在冬、夏采暖和空调季节时，易在钢附框内外表面凝结水，加速其发生电化学腐蚀。

节能型标准化附框主要有木塑复合标准化附框、钢塑共挤标准化附框和玻璃钢标准化附框3种形式，该3种附框已经在江苏省强制推行使用多年，具有良好的耐腐蚀、耐久性、节能性以及安装连接性能。因此，《规范》不推荐使用钢附框，推荐使用节能型标准化附框。为了确保节能型标准化附框的安全使用，《规范》对标准化附框及其型材性能技术指标和试验方法明确规定(规范表5.6.8和附录B)。同时，为保证与附框连接的可靠性，《规范》对标准化附框型材截面连接部位的壁厚做最小限值要求，如木塑复合标准化附框型材中间锁螺钉处壁厚不应小于12mm等。

4 关于开启扇-防坠落措施

建筑外开窗存在窗扇坠落的安全隐患。北京、山东、江苏等全国许多省市都规定建筑7层以上不允许使用外平开窗。与北方地区不同，福建省是多台风暴雨的气候特点，对建筑外窗的水密性能要求非常高，若使用内开窗，外窗的造价成本非常高。由于福建省特殊气候特点以及使用习惯，《规范》不限制外开窗的使用，但为确保建筑外开窗的安全使用，《规范》针对使用外开窗提出相应的3种安全保证措施要求：

措施1：限制外平开窗扇的尺寸、开启角度及重量；规定“采用外平开窗时，窗扇尺寸应与滑撑的承重相匹配，窗扇尺寸最大宽度不应大于650mm，高度不宜大于1500mm，窗扇开启角度不应大于80°”。避免因窗扇尺寸太大、太重易导致五金件变形，开关操作不安全等隐患。

图5 加铆螺母 图6 局部壁厚加厚 图7 设计成C槽

措施2：加强外开窗扇与窗框连接的可靠性，《规范》给出了3种连接加强措施，可选用之一的加强措施。

(1)与窗框、窗扇型材连接处增加铆螺母增强其机械连接强度，如图5所示。

(2)与窗框、窗扇连接处的框、扇型材局部壁厚加厚，增加与机丝螺钉的丝扣数，如图6所示。

(3)与窗框、窗扇连接处的框、扇型材结构设计成C槽结构，在槽内增加一个铝合金垫块，该垫块与滑撑同长，然后用机丝螺钉连接，增加其连接可靠性，如图7所示。

措施3：外开窗强制要求设置防坠落装置，且装置的最小破坏力不应小于6000N，确保即使窗扇与窗框连接失效，窗扇也不会坠落，如图8～图9所示。

5 结语

相比国家、行业标准，《规范》大幅提升了建筑外窗质量标准，是我省建筑外窗的一次“大革命”。《规范》淘汰了单层玻璃等低性能外窗的应用，大幅提升外窗的节能、抗风压、水密等性能指标，推广高性能外窗的应用。为提高外窗工程质量，推进我省外窗产品的标准化、工业化和施工安装的装配化进程，《规范》明确了外窗 “工业产品” 的定位，推行标准化外窗，强制干法安装，增加外窗工程安装后的现场气密、水密检测的监管手段等措施，确保我省建筑外窗工程质量。当然，随着建筑外窗的新材料、新结构、新工艺的不断涌现，今后需要不断修订和补充完善。

[1] GB/T31433-2015 建筑幕墙、门窗通用技术条件[S].北京:中国标准出版社,2015.

[2] JGJ214-2010 铝合金门窗工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[3] GB 50189-2015 公共建筑节能设计标准 [S].北京:中国标准出版社,2015.

[4] DBJ 13-62-2014 福建省居住建筑节能设计标准[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

陈仪育(1971.9- )，男，高级工程师。

E-mail:574832282@qq.com

2017-06-10