進入21世紀(jì)以來,隨著建筑技術(shù)的更新迭代,新建建筑外立面造型更是日新月異。為迎合當(dāng)前的潮流趨勢,設(shè)計師追求通透,大氣的建筑風(fēng)格,要求門窗的分格尺寸越來越大,開啟扇規(guī)格也隨之增大,加上采用中空玻璃,甚至采用中空夾膠玻璃,每個窗扇重量達100多公斤,大面積、高重量的窗扇更是常見。常規(guī)的五金承重機構(gòu)已經(jīng)不能滿足要求,框、扇的安裝連接固定方式良莠不齊,近年臺風(fēng)頻發(fā)的惡劣天氣,給外立面門窗的應(yīng)用帶來嚴峻的挑戰(zhàn),隨之而來,更是頻頻聽聞高樓窗戶墜落事件,給人們的生活和社會的穩(wěn)定帶來了巨大影響和不可挽回的損失。
門窗墜落的原因有多種,但主要有如下的幾個原因:
設(shè)計或安裝問題:門窗的設(shè)計或安裝可能存在問題,例如不穩(wěn)固的連接件、不合適的尺寸或不正確的安裝方法。這些問題可能導(dǎo)致門窗無法正確固定,增加了墜落的風(fēng)險。
操作使用不當(dāng):如果門窗被錯誤地使用,例如過度施加力量、過度拉扯或操作不當(dāng)?shù)拈_關(guān)方法,可能會導(dǎo)致門窗松動或脫離軌道,從而引發(fā)墜落事故。
材料老化或破損:長時間的使用和自然風(fēng)化可能導(dǎo)致門窗材料老化或破損,如金屬腐蝕、玻璃破裂、塑料變形等。這些問題可能削弱門窗的結(jié)構(gòu)強度,增加了門窗墜落的風(fēng)險。
強風(fēng)或地震:強風(fēng)或地震可能會對建筑物施加巨大的力量,這可能導(dǎo)致門窗受力過大而脫落或破碎。
意外撞擊:門窗可能會被意外的撞擊或沖擊力量所破壞,例如被移動的家具、交通事故等。這種情況下,門窗可能會破碎或脫離固定點,導(dǎo)致墜落。
維護不當(dāng):缺乏定期的維護和保養(yǎng)可能導(dǎo)致門窗部件磨損、松動或失效。這些問題可能導(dǎo)致門窗不穩(wěn)固,增加了墜落的風(fēng)險。
影響門窗壽命的因素有很多,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料選用、加工組裝、施工安裝,操作使用等,本文主要從門窗產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計確切的說從五金部件設(shè)計及安裝方面思考,如何提高門窗的耐久性、安全性。由于篇幅有限,主要從外開窗的窗框與窗扇連接固定角度,論述五金構(gòu)件是門窗耐久性和安全性的主要影響因素。
3.1窗扇的連接與固定
滑撐也稱摩擦鉸鏈,它在《JG/T 127-2017 建筑門窗五金件 滑撐》中是這樣定義的:用于連接窗框和窗扇,支承窗扇,實現(xiàn)向室外產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)并同時平移開啟的多桿件裝置。在鋁合金外開窗中起到支撐、固定、調(diào)節(jié)開啟角度和減少摩擦力等重要作用。它能夠保證窗扇的穩(wěn)定性和平穩(wěn)的開啟關(guān)閉操作,提供良好的通風(fēng)效果,同時也增加窗戶的安全性和耐久性。
從上我們知道外開窗的窗扇是通過滑撐連接固定于窗框上的,但滑撐又是如何與窗框、窗扇連接固定的呢?通過對過往窗扇墜落的事件分析(如下圖一、圖二),發(fā)現(xiàn)所掉落的外開窗普遍采用只有螺釘連接的方式,這種連接方式存在重大的安全隱患。所以滑撐與窗框、窗扇的連接固定很關(guān)鍵也很重要。
目前多地方規(guī)范明確規(guī)定,中高層建筑不應(yīng)使用外開窗,當(dāng)采用外開窗時,應(yīng)有加強窗扇牢固、防脫落措施。貝克洛外開窗專用的摩擦鉸鏈,以一種創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)降低窗扇脫落的隱患,且安裝更快捷,準(zhǔn)確度更高。如下從貝克洛的滑撐結(jié)構(gòu)設(shè)計及應(yīng)用方面和大家分享如何提高門窗的耐用性和安全性。下圖三為貝克洛滑撐的結(jié)構(gòu)功能圖示。
首先,滑撐與扇的連接采用的是背板夾持C槽的結(jié)構(gòu),代替?zhèn)鹘y(tǒng)的螺釘連接結(jié)構(gòu)(如下圖四、圖五)。背板夾持最大特點是把螺釘?shù)狞c固定轉(zhuǎn)換為線固定或面固定,大大的提高扇端連接的牢固新、穩(wěn)定性。
背板的邊部帶有鋒利的凸筋,中間部位設(shè)置一頂絲(如下圖七),凸筋通過螺釘收緊后咬緊型材,頂絲頂破扇型材將背板緊固于扇C槽內(nèi),從而有效地提高滑撐與窗扇的固定能力及防松脫能力。
背板端部設(shè)置有滑槽安裝定位筋(如下圖八)。作為滑撐扇端的快速插裝定位,不僅快速確定滑槽的安裝位置,保證安裝精度,而且大大提高滑撐的安裝效率。
其次,滑撐在框端的連接采用“螺釘+不銹鋼抽芯鉚釘” 固定的組合方式,其中鉚釘是固定及兼作防松脫作用,螺釘是固定鎖緊滑撐用途,這種組合方式實現(xiàn)了固定和防止框端滑撐脫落功能;滑撐的端部集成框、扇間隙調(diào)節(jié)的功能模塊,可以微調(diào)窗扇在框洞口的相對位置,使其左、右間隙均勻,實現(xiàn)框扇更好,更完整的密封;框端安裝提供標(biāo)準(zhǔn)的工裝夾具,實現(xiàn)快速定位鉆孔加工,提高車間生產(chǎn)效率;最后,滑撐連接框、扇的固定螺釘、頂絲均采用SUS304不銹鋼材質(zhì),且有效連接的螺紋處均涂有耐落膠(如下圖九),保證耐腐蝕的同時有效的防止螺釘松動。
根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:《GB/T 8478-2020 鋁合金門窗》第“5.6.12 反復(fù)啟閉耐久性”:平開旋轉(zhuǎn)類窗反復(fù)啟閉次數(shù)不少于1萬次;《JG/T 127-2017 建筑門窗五金件滑撐》第“5.3.6 反復(fù)啟閉”:反復(fù)啟閉過程中各桿件應(yīng)正?;匚唬?.5萬次后,各部件不應(yīng)脫落。經(jīng)查閱貝克洛檢測中心提供的測試報告,采用該滑撐的外開窗反復(fù)啟閉次數(shù)可達30萬次,遠超國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
滑撐安裝固定的螺釘緊固件,采用SUS304/SUS316材質(zhì),耐腐蝕性能測試不低于480h,有效保證連接穩(wěn)固及耐久性能。杜絕門窗在使用過程中因螺釘腐蝕生銹發(fā)生墜落的隱患。
檢測方法:參考《GB/T 8478-2020鋁合金門窗》條款5.6.11.3耐軟物撞擊性能要求,采用《GB/T 14115-2008 整樘門 軟重物體撞擊試驗》方法檢測。砂袋重量50kg,下落高度2m(參考皮球0.1s撞擊時間,撞擊力計算約為3160N)。
檢測結(jié)果:經(jīng)兩次撞擊后,窗扇無脫落,并且啟閉正常。
檢測方法:參考《DG/TJ 08-2242-2017民用建筑外窗應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》附錄D,“開啟扇動風(fēng)壓防墜落性能檢測方法”。采用螺旋槳,分別從四個方向,對開啟扇施加33m/s風(fēng)速(12級風(fēng))的動態(tài)風(fēng)壓荷載。
檢測目的:模擬外開窗在使用中,滑撐緊固螺釘松脫且失效的情況下,開啟扇的防風(fēng)墜落性能。(門窗滑撐安裝狀態(tài):滑撐與框部份只保留抽芯鉚釘,滑撐與扇部份只保留緊定頂絲,滑撐的其他螺釘不安裝,僅靠框上鉚釘、扇上緊定頂絲連接的情況下(見下圖十三)。
檢測地點:廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測總站
測試結(jié)果:窗扇與窗框連接完好,無脫落(見下圖十四)。
從檢測結(jié)果得出,貝克洛外開窗用滑撐,具備一定的防脫落功能。即使在最極端的使用情況:外開窗鉸鏈擰緊螺釘都發(fā)生松動脫落,只有框上鉚釘和扇上緊定頂絲連接。開啟扇在開啟狀態(tài)下,仍能承受不低于12級風(fēng)(風(fēng)速33m/s)的動態(tài)風(fēng)荷載,不出現(xiàn)脫落。
通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計、優(yōu)質(zhì)的材料選用和五金構(gòu)件的質(zhì)量與表面處理,可以提高鋁門窗的耐久性并延長其使用壽命。同時,定期檢查、維護和保養(yǎng)門窗也是必不可少的,可以及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施,確保門窗的正常運行和長久使用。
門窗屬于可動易損、易于替換的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,相關(guān)規(guī)定其設(shè)計使用年限不低于25年,即使按21世紀(jì)初期建成的建筑,其外窗也接近設(shè)計使用年限,加上近年來持續(xù)增多的臺風(fēng)天氣,加速縮短建筑外窗的使用壽命,同時增加更多的安全隱患,導(dǎo)致高樓墜窗傷人事件頻發(fā),加強既有建筑外窗的安全維護和管理已變得十分迫切。
早在2005年新加坡政府就頒布實施《窗戶安全法》,每年6月6日和12月12日定位“窗戶安全日”,以提醒業(yè)主每半年檢查一次窗戶,強化民眾的窗戶安全意識。我們的香港特區(qū)政府也于2012年6月30日通過《建筑物(檢驗及修葺)條例》并全面實施強制驗樓計劃和驗窗計劃,從機制上消除香港舊樓的安全隱患。
正如2022年廣東省人民政府參事王如荔對當(dāng)前國內(nèi)的既有房屋數(shù)據(jù)調(diào)查分析后提出:盡快建立我省對既有建筑外窗進行強檢制度的建議。所以作為一個門窗品牌或門窗行業(yè)從業(yè)者,呼吁國家相關(guān)監(jiān)管部門盡快完善建筑外窗的安全維護管理法規(guī),及時推進和實施針對有一定樓齡的既有建筑外窗的檢查和維護工作,維護社會穩(wěn)定和消除市民的人身安全隱患。
[4]DG/TJ 08-2242-2017民用建筑外窗應(yīng)用技術(shù)規(guī)程
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