千偌门窗:安岳4.11飓风建筑外门窗破坏分析
“13级狂风伴随暴雨冰雹!四川安岳遭遇强对流天气”的资讯上了热搜。据当地气象部门发布的数据,安岳县2022年4月11日晚上强对流天气造成飓风暴雨。
21时57分瞬时风速达37.4m/s(13级),持续风力达11级,突破安岳气象观测史纪录,安岳县单小时降水量达到66.2mm,位居同时段全国降水量第一。飓风暴雨造成当地很多建筑外门窗出现破坏和坠落。

(图片来源:千偌门窗供稿,侵删)
针对此次大量建筑外门窗在飓风中破坏脱落的情况,很多人将其归根于飓风的作用,但是“罪魁祸首”真的就是飓风吗?
NO!答案是否定的!
建筑外门窗作为建筑外围护构件,需要按照建筑结构荷载规范进行设计,设计基本风压以“空旷平坦地面10m高度处50年一遇最大10min平均风速”为基准。标准大气压下基本风压与风速代换公式为:w0=0.5ρv02≈v02/1600。建筑外门窗设计考虑的风荷载需考虑建筑局部造型的体型放大系数,高度风振放大系数。该设计标准是考虑到国内安全性及经济性权衡下做出的设计指标,同时考虑一定安全系数(荷载分项系数1.5、铝合金材料极限安全系数fu/fa=1.78、塑性安全系数 fs/fa=1.22、钢化玻璃材料安全系数f95%/fa=1.43),按照交付使用操作指南,正常使用情况不会出现安全隐患。
以下对本次安岳异常大风下外门窗围护结构进行分析:
根据荷载规范风力分级如下:

(图片来源:千偌门窗供稿,侵删)
部分风力等级在设计时对应基本风压如下:

(图片来源:千偌门窗供稿,侵删)
我国内陆无台风地区基本风压大多为0.3~0.5kPa,对应10级风以下;沿海地区如深圳为0.75kPa,对应12级台风;舟山市嵊泗为1.65kPa,对应15级台风,即风越大基本风压越大。
安岳当地设计基本风压0.4kPa,而4.11当晚实测最大瞬时风压对应为0.874kPa,持续风压对应为0.66kPa。
瞬时风压与基本风压比值:
0.874÷0.4=2.18
持续风压与基本风压比值:
0.66÷0.4=1.65
铝型材的极限破坏安全系数:
1.5×1.78=2.67>2.18 安全!
铝型材的塑性安全系数:
2.18>1.5×1.22=1.83>1.65 安全!
钢化玻璃材料安全系数:
1.5×1.43=2.15>1.65 安全!
通过以上分析可知,只要外门窗严格按照规范设计和施工安装,本次安岳的极端天气瞬时大风可能会给门窗铝型材龙骨带来不可恢复的局部塑性变形。但不至于使门窗大量破坏甚至整体脱落,玻璃面板也不会出现破坏。即在铝合金支撑框基本完好的情况下,若面板不脱槽,且面板面积满足安全玻璃许用面积,则玻璃面板不会出现破坏。
简单的讲,就是如果外门窗按规范设计制作安装,即使是在这种异常大风下,也是安全的。反过来讲,现在出现大量建筑外门窗破坏脱落,显而易见是门窗质量达不到规范要求!
所以说,“罪魁祸首”不是飓风,而是劣质门窗!

(图片来源:千偌门窗供稿,侵删)

(图片来源:千偌门窗供稿,侵删)
家装门窗行业有个蛮流行的观点:家装门窗主要看外观,看样式,看颜色,不关注是否符合规范和标准,不关注门窗结构强度是否满足规范要求,不关注门窗物理力学性能高低,并且持这种观点的企业还不在少数。而这次的安岳4.11飓风,让这样的门窗原形毕露无可遁形!证明了按规范设计,按标准生产制造和安装有多重要!这也是千偌一直坚持门窗结构、性能与外观并重的根本原因!

(图片来源:千偌门窗供稿,侵删)
通过观察破坏和脱落的窗户照片,在门窗设计和安装中需要重点关注下面几点:
第一、门窗设计要严格按门窗规范和标准来进行设计,铝型材壁厚要达到规范要求的1.6mm以上,以确保窗户的结构强度和连接强度,避免强度不够而破坏脱落;
第二、选用的材料和五金配件及密封材料一定要符合标准要求;
第三、固定玻璃或窗扇玻璃入槽深度按规范要求最小深度是15mm,如果达不到这个入槽深度,在极限风压作用下玻璃变形或者型材变形,玻璃就容易脱落。如果因为设计或者构造原因玻璃达不到15mm的入槽深度,需要采取结构胶固定玻璃,而不能用胶条或者普通密封胶固定玻璃;
第四、从照片看,推拉窗扇脱落的比较多,说明在极限风压下,推拉窗扇普通的防坠设置安全性还是不够,需要在设计中重点考虑怎么加强防坠装置;
第五、安装合页的开启扇被吹落的不少,合页安全性还是没有铰链强,因此在实际使用中应尽量给客户推荐使用铰链,不能单纯考虑成本而选用合页;
第六、照片显示出现整窗脱落的情况,看得出来窗框完全靠发泡剂或者打胶固定,这是绝对的偷工减料,这是应该绝对禁止的。窗框安装必须通过膨胀螺钉和墙体连接,并且连接的位置和间距必须严格按安装规范要求来做,这是门窗安装最基本的要求。
第七、当风力达到四级或以上时,开启扇必须要关闭,否则再好的铰链,再好的门窗也可能出现损坏甚至坠落。

(图片来源:千偌门窗供稿,侵删)
铝合金门窗规范要求“雨天或4级以上风力的天气情况下不宜使用开启窗,6级以上风力时,应全部关闭开启窗”。
根据《建筑结构荷载规范》计算:如果在大风天气时,门窗处于开启状态,风压最大会提高80%,故即使按规范设计和安装的门窗,但未按使用手册使用依旧可能会发生结构破坏。
其次,窗户在开启状态时受力状态与闭合时差别很大,合页/铰链将窗扇与窗框相连,窗扇采用风撑或铰链限位。在开启状态,窗扇所受风压变大,同时需考虑开启的窗扇小幅度冲击对风撑或铰链有1.5的冲击荷载系数,即力放大了1.5倍,在开启状态下风撑或铰链所受荷载会是闭合状态下锁点所受荷载的2.37倍(假设锁点数量也是两个,但大多数时候锁点数量>2)。一旦限位装置受到破坏,窗扇在飓风中来回冲撞很大可能会坠落,故建议4级或5级风以上时,应做好防护,关闭门窗。

(图片来源:千偌门窗供稿,侵删)
建筑外门窗作为建筑外维护结构的一部分,涉及到建筑安全和第三者安全,其设计和施工安装必须符合规范,其生产必须符合标准。这是对门窗企业、对门窗人最基本的要求!这点在极端天气频发的今天显得尤其重要。
(文章来源:千偌门窗供稿,侵删)





















