建筑外门窗物理性能检测方法及控制策略——以抗风压性能检测为例

杨 靖

(山西建工建筑工程检测有限公司，山西 太原 030000)

在新时代发展背景下，我国建筑外门窗呈现出了种类多，功能差异大等特点，有效保障了人类生活与生产空间需求，同时外门窗具备防火、防火、隔热以及保温等性能，可有效提高人类的生活居住质量。但在建筑外门窗具体施工中，经常因施工失误问题造成外门窗质量存在隐患，降低了外门窗防水以及抗风等性能，影响建筑的使用安全。当前我国针对建筑外门窗工程施工颁发了《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》(GB/T 7106-2019)、《铝合金门窗》(GB/T 8478-2020)以及《建筑门窗工程检测技术规程》(JGJ/T 205-2010)等相关检测标准规范。因此，在本次研究中旨在检测建筑外门窗抗风压性能，从而采取合适的控制措施提高建筑外门窗施工质量。

1 建筑外门窗抗风压性能检测项目

根据建筑外门窗检测标准要求，结合我国《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》(GB/T 7106-2019)规范要求，对外门窗施工进行检测，分析其抗风压性能。其中检测内容有以下3方面：1)变形检测；2)反复加压检测；3)抗风压性能检测。在检测时，要求门窗建设完成，门窗处于闭合状态，以此提高外门窗检测结果的准确性，确保其使用性能达到标准要求。具体如图1所示。为此，本文对以下外门窗检测内容进行详细介绍。

图1 外门窗抗风性能检测顺序

1.1 变形检测

本文通过利用分压方式进行变形检测。该方式主要是通过利用不同风机风荷载，对建筑外门窗结构承受性能进行检测，以此掌握承力杆件结构的实际受力能力，以此通过检测结果分析外门窗变形状况，同时完成对面法线扰度差异进行具体分析，具体如表1所示。

表1 外门窗不同试件最大面法线扰度

参见表格1，其中的参数L定义了结构的长度。根据表格1中的数据观察，不同类型的建筑外门窗结构试件在最大面法线的扰度上表现出不同程度的差异。进一步，实际应用中允许的扰度与检测过程中的扰度测量值之间也存在不同，因此在检测过程中需要特别关注最大面法线的扰度。例如，对于单层玻璃的门窗面板，最大允许的扰度标准是L/120，而在变形检测实践中，这一值可能高达L/300。通常情况下，外门窗的材料在外力作用下会产生变形，如果外力未超出材料的弹性极限，那么材料将仅发生弹性变形，并不会造成永久性的塑性变形。在材料弹性变形的范围内，变形量与受到的压力成正比，构件的最大面法线挠度与其承受的压力差呈正比例关系，因此在检测过程中，施工人员需要准确理解并控制外门窗构件的压力与扰度的线性关系，以此来预测构件的最大扰度值。此外，在进行外门窗材料的变形检测时，应利用这种线性关系来确保数据的准确性，从而保障检测结果的真实有效性。

1.2 反复加压检测

在进行建筑外门窗的物理性能反复加压测试时，通过多次对建筑外门窗施加压力来模拟实际使用中的压力情况，从而深入探讨其功能障碍或损坏的具体原因。此处P2表示设定的检测压力值，而P2则指实际施工检测中记录的压力差异。测试过程中，试件需承受至少五轮的连续加压，随后对门窗试件进行密封处理，这一步骤是为了深入分析试件的损坏程度、是否发生塑性变形以及门窗的密封性能。此方法旨在全面评估外门窗在重复压力作用下的稳定性和可靠性。

1.3 安全检测

在执行建筑外门窗的安全性评估时，此项工作划分为工程及定级两种检测方法。定级检测旨在评定门窗性能并进行分类，而工程检测则确保其符合设计的质量标准。安全评估过程包括对门窗进行至少五次的开闭操作，以此检验其性能，随后确保门窗紧闭，以评估其安全特性。此过程强调检测的精确性和系统性。

2 建筑外门窗抗风压性能检测方法

2.1 建筑外窗抗风压性检测

2.1.1 确定抗风压性能检测点

在外窗抗风压性能检测中，要确定好检测位置，通常在最大相对挠度的杆件中安装位移计，以此控制检测点。杆件中点位置可作为检测点，在杆件两端相距10mm的位置可设置监测点。但在建筑外窗属于单扇窗的情况下，则需要在玻璃结果中设置检测点，以玻璃中心位置为基准，上下监测点与边框距离保持10mm左右即可，从而对杆件最大扰度进行综合判断，并选择多根测试赶紧，安装多个位移计，最终根据检测值，对杆件抗风性能进行具体分析。

2.1.2 预备加压

在外门窗预备加压检测中，对正负压检测前，需要对建筑外窗连续性施加3个压力，并确保压力差绝对值保持在500Pa左右，加压实践控制在3s以内，在压力差为0的情况下，再进行正负压检测。

2.1.3 变形检测

在进行建筑外窗的变形检测时，关键是控制加压差值，以确保准确评估。检测要点包括：1)确立压力差与窗体变形的线性关联，避免从零开始的压力测试；2)保障压力读数的精确性，依据最大压差和变形数据建立线性模型，同时考虑构件的实验情况和法线扰度的变化，以确定检测所需的压差P1。(参见图1相关数据)。

2.1.4 反复加压检测

在执行建筑外窗的反复加压测试中，采用P1的施压力度对窗户的损害和功能故障进行全面诊断。当外窗的设计阈值低于2.5倍P时，采用多次加压方法进行全方位测试。确保在加压次数超过五次的情况下，对外窗的开合性能也进行反复的测试，最终验证外窗的性能是否符合预定的质量标准。

2.1.5 安全检测

在安全检测中反复对外窗进行关闭与开启，操作次数控制在5次以上，在建筑外窗设计值P3小于2.5Pa的情况下，通过利用工程检测。具体检测中以30～500Pa/s的速度进行压力施加，当压力达到P1标准后，将压力降低为0，再将压力泄压到P3标准要求，再将压力升至到0，泄压时间要超出1s以上。

2.1.6 结果分析

在本次外窗抗风压检测中，最终获取到结果如表2所示。在本次检测中主要采取了3种不同类型的外窗试件，并在定级检测中选择了最小值，每一个试件都达到了外窗施工设计质量要求，结合表2可以看出大窗抗风压等级小于小窗抗风压等级，推拉窗抗风压等级低于平开窗抗风压，为此在建筑外窗施工中，不同外窗结构、材质以及规格抗风压性能也存在一定差异。为了确保建筑外窗抗风压性能得到有效提高，应当根据建筑抗风压值要求，选择合适的外窗，并确保外窗构件质量达到标准要求。同时严格做好外窗施工安装细节，确保外窗堆成安装。最后，应当针对外窗风格进行优化设计工作，以此提升外窗抗风压性能。

表2 不同外窗抗风压检测结果

2.2 建筑外门抗风压性检测

建筑外门与外窗检测的方式以及检测过程相同，但在实际检测中，最终结果发现外门抗风压性能低于外窗，难以达到建筑工程外窗抗风压等级标准要求。而造成该问题的主要原因包含了以下2方面。

2.2.1 外窗和外门的结构不同

由于外窗结构属于多分隔设计，具备固定的横杆构件与竖杆构件，结构较为固定稳重，而外门结构则缺乏固定支撑杆件，无横杆与竖杆等构件，而且外门与外窗的结构也存在一定差异。

2.2.2 检测挠度值的准确真实性

由于外门门扇与门框滑道之间存在一定间隙，在进行受力杆件测点定位后，检测出的最大面法线扰度值存在一定差异，偏离真实检测数据。具体如图2所示。

图2 外门测点扰度值变化

图2中，a0、b0、c0作为测点初始值，a、b、c作为测点在压力差作用下的数值，l为测试杆件两侧的测点，并获取外门抗风压性能等级(如表3所示)。

表3 建筑外门抗风压性能检测等级

为了有效提高建筑外门抗风压性能，在选择合适的外门材料基础上，还需要把控好外门施工作业的工艺细节，减少门窗与窗框之间的距离以及缝隙，进一步对建筑外门抗风压性能进行改进检测。

3 建筑外门窗抗风压性能检测控制策略

3.1 控制位移传感器安装

在执行建筑外门窗的抗风压性能评估时，关键是准确选定受力点以安装位移传感器。选择正确的测点来固定位移计是至关重要的，这有助于完成精确的检测任务。同时，确保位移传感器的安装水平，以防误差影响数据准确度，从而保证外门窗抗风压性能的测量结果不受偏差影响。

3.2 控制受力杆件质量

在建筑外门窗的施工中，确保使用的受力杆件符合所需的承载强度是关键。这意味着在施工阶段，必须保证杆件的弯曲和变形水平不得超过规定的标准。对于外门窗受力杆件的抗风压测试，关键是确保杆件在承受外部风力时的变形不超过预定的设计标准。如果杆件无法达到设计的质量标准，可以通过增加门窗材料的外壁厚度来改善其承载能力，进而优化门窗的整体结构稳定性。

3.3 控制门窗的尺寸

在考虑建筑外门窗的尺寸时，其对抵抗风压的能力具有重要影响。通过对外门窗尺寸的精确设计，可以显著增强其对抗风压的性能，保证各个部件在受到各种外力作用时能维持其结构和功能的稳定性。因此，在设计外门窗的尺寸时，不仅需要对承受力的构件进行精确的计算，还可以考虑增加支撑构件的数量，从而提升外门窗的抗风性能，达到预防变形的目的。

3.4 明确建筑所处区域与开阔程度及自身高度

鉴于地理位置、地形开放性及建筑物本身的高度对风荷载有着显著影响，例如沿海区域相较内陆的风荷载要大，同一地区不同区域的风力也会因地形而异，高层建筑受风力影响也大于低层建筑，这些因素均会对建筑外门窗的抗风性能提出不同要求。因此，在进行建筑外门窗抗风压性能的检测时，必须综合考虑所在地的区域特点、周边环境的开放性及建筑物的高度等因素。

4 结语

综上所述，在建筑外门窗物理性能检测中，以抗风压性能检测为基础，则需要明确抗风压性能检测方法。根据外窗与外门施工实际情况，从确定抗风压性能检测点、变形检测、反复加压检测以及安全检测等环节完成外窗与外门抗风压检测工作，并对最终的检测结果进行具体分析并控制位移传感器安装质量、受力杆件质量以及门窗的尺寸，保障外门窗抗风压性能检测效果得到全面提高。