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建筑外窗亟需解决的安全问题(上)

来源:* 作者:杨仕超 石民祥 日期:2005-3-28
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    摘   要：本文对造成既有建筑外窗安全事故的隐患问题进行了技术分析，根据有关标准规范，阐述了窗的设计使用年限问题，论述了对既有建筑外窗安全检查鉴定的必要性和迫切性，以及安全检查鉴定依据，提出解决建筑外窗安全问题的建议及措施。
    关键词：建筑外窗；使用年限；安全问题；鉴定；措施。
    （一）、前言
    建筑是人类赖以生存和工作的空间载体，窗户是建筑躯体上的重要器官。它担负着采光日照、通风换气、视野观景、保温隔热的重要功能，既为人们屏蔽噪声尘虫，又使人们听闻到自然界的鸟语花香，调节舒适的室内环境。窗户起着建筑中人与自然沟通的不可替代的重要作用。
    然而，窗户既然是建筑躯体上的器官之一，它也会同旧建筑本身一样，会“衰老”而有“病患”。窗户是轻质、薄壁结构的可动易损部件，是建筑围护结构中最薄弱的环节。老旧建筑中年久失修的窗户，特别是城市高楼大厦的外窗，其存在的安全隐患已经造成危害人们生命安全的重大问题。
    （二）既有建筑的“问题窗户”造成安全事故。
    据报道，高楼大厦林立的香港，在2004年元月中春节前后的短短10天里，发生9宗坠窗共造成2死5伤的人身伤亡事件。新加坡在2003年一年中平均每星期都要发生两三起窗户从高楼坠落的事件，虽然没有造成重大伤亡，但造成的破坏也不小。因此，新加坡建设局已经决定，将立法要求所有高层住宅和商业楼的业主，定期聘请合格的技术人员检查和维修窗户，并支付每次约40新元（约200元人民币）的检查费。新加坡窗户管理的新条例将在2004年9月生效执行。该条例将规定每个屋主有责任保养及维修窗户并承担所有费用。这个新条例还将强制要求住户将所有外开式窗户的铝铆钉更换成不锈钢铆钉。因为铝铆钉易腐蚀，是不少窗户从高楼坠落的“罪魁祸首”。
    有问题的不止是老建筑的旧窗户。2003年下半年广州一栋新建成的高层住宅楼还未制作使用，刚安装不久的中空玻璃外平开铝合金窗就出现窗扇险些坠落的安全问题。目前该工程经安全技术鉴定后正在进行整改，以彻底消除安全隐患。
    （三）既有建筑外窗的主要品种及结构形式。
    目前我国既有建筑外窗的主要品种是铝合金窗和PVC塑料窗。它们分别是于上世纪80年代中期和90年代后期开始在我国大面积应用的。广东省建筑外窗绝大多数是铝合金窗，塑料窗近几年在广东省才开始较多应用。
    既有建筑铝合金窗和塑料窗的主要结构形式是外平开窗和左右推拉窗。由于我国经济发展水平和人民生活习惯以及思想认识原因，38（50）系列类型的外平开式铝合金窗和90（70）系列类型的推拉式铝合金窗，这二种结构简单、使用方便、制作容易、价格便宜的窗型（型材壁厚1.2mm左右），至今还在全国许多地区和广东省大量使用。
    （四）既有建筑外窗的安全隐患何在。
    建筑外窗的安全隐患问题，关键在于开启窗的扇与框连接铰链及锁固点的构造形式和承载力是否具有足够的可靠度。
    1、铝合金窗的安全隐患问题
    38（50）系列类型的外平开式铝合金窗，其连接铰链大部分采用不锈钢滑撑，上悬窗采用单锁点的七字执手（单动旋压型），平开扇采用上下扳动的双头联动执手。这二种执手是锌铝合金压铸件，承载能力较低，且均无防松动措施。多年的窗户性能检测和台风实际检验证明，这种平开窗最危险的情况有二种：（1）执手在动态负风压（负风压是正风压2倍）下松动脱开或断裂，造成窗扇锁固失效（2）不锈钢滑撑与窗框、扇挺连接固定的螺钉或抽芯铆钉（有铝、防锈铝合金和不锈钢三种材质）由于生锈、腐蚀或材质强度低而失效。今年1月香港九宗事故中二起窗户坠落砸死二人的惨剧，都是春节前夕屋主开启窗户搞清洁时不锈钢滑撑与框、扇的连接固定失效而使窗扇飞落造成的。
    90（70）系列类型的推拉式铝合金窗，其扇与框连接铰链就是每个窗扇下的二个滑轮，锁固窗扇的月牙和钩锁只承受窗平面内的启闭力，不受垂直于窗平面的风荷载等外力。尼龙滑轮与铝合金型材导轨的凹凸槽配合尺寸只有3.5mm左右。实际经验证明，这种推拉窗最危险的就是滑轮脱轨：（1）在负风压作用下窗扇脱轨（2）推拉窗扇时不顺畅而使窗扇跳起脱轨。而且，这种推拉窗是“日本式”窗型，窗下框无外翼缘挡板，正常的设计应是“半推拉”，即室外侧是固定扇，挡住室内滑轨上的活动扇。然而，人们却大部分采用“全推拉”窗型，二扇都是活动的，一旦脱轨必然飞出坠落。
    2、塑料窗的安全隐患问题。
    近几年来在广东省应用较多的PVC塑料窗主要是60系列外平开窗和80系列推拉窗。这二种窗型的开启形式和结构配合原理与同类开启形式的铝合金窗基本是一样的，铰链和锁固配件大同小异，其安全隐患问题基本相同。而且，与壁厚1.2mm左右的薄壁铝型材相似，塑料窗大多采用壁厚2.0mm左右的PVC型材。
    然而，由于材质的巨大差异，这种高分子的热塑性塑料窗与无机的轻金属铝合金窗相比，又增加了更严重的安全隐患。其一，塑料型材中插入的加强衬钢在窗角部是断开的，窗框、扇连接的强度完全靠型材本身的焊接强度来保障。型材壁厚较薄，框、扇角部剪切强度低，再加之塑料在北方寒冷地区易低温冷脆，在南方炎热地区易高温老化和紫外线光照射老化，旧的塑料窗必然存在焊缝开裂、玻璃破碎、窗扇下坠的安全事故隐患（我国北方地区已有此类事故发生）。其二，塑料窗的铰链和锁固五金配件的安装，是采用自攻螺钉与塑料型材内1.2mm厚的衬钢联接紧固（衬钢与塑料型材的线膨胀系数相差很多），如果自攻螺纹联接不牢或根本未固定在衬钢上，则很容易发生连接失效窗扇坠落的事故（同样面积的窗扇，塑料窗要比铝合金窗重）。
    （五）、既有建筑外窗安全检查鉴定的必要性。
    我国自上世纪70年代末改革开放后从国外引进铝合金窗和塑料窗以来，铝合金窗已使用20年以上，塑料窗使用至少有10年以上。广东省对塑料窗的较多应用也有5年多，而铝合金窗则是全国应用最早、最多的，早已“超期服役”，应该进行检查、维修和更换。
而且，我国的铝合金窗及塑料窗从国外引进后，铝合金型材壁厚从国外的2.0mm左右减薄到1.2mm左右，塑料窗型材壁厚从国外的3.0mm左右减薄到2.0mm左右；单玻窗的全包单价才250元/㎡左右，整窗和五金配件的造价只是国外造价的1/10。这样的窗户适合当时我国经济发展水平，价格便宜能够承受，但产品材料质量和档次低，结构简单，性能不高，耐久性差，使用多年来，至今已经既不能保证安全可靠，也不能保证必需的气密、水密等正常使用性能，而且不符合目前我国建筑节能的可持续发展要求。
    根据GB 50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》规定，门窗作为易于替换的非结构件，其设计使用年限应为10年（设计基准期可为50年）。新修订的国家标准GB/T 8478-2003《铝合金门》和GB/T 8479-2003《铝合金窗》规定门窗反复启闭性能，门为10万次，窗为1万次，就是参照日本工业标准JIS A 4706-1996。
    《金属窗》的同样规定，按照门每天开启30次、窗每天开启3次的10年设计使用寿命确定的。超过设计使用年限后，门窗还可使用，但是已不能保证原设计的可靠度。
    香港、新加坡的铝合金门窗比我国大陆的造价和质量水平高，但应用得早，使用至今都开始出现不少窗户坠落的事故。因此，如果我们不尽快解决既有建筑外窗安全隐患问题，可能我们比香港、新加坡出现的窗户坠落的事故还要多。