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刘翼，蒋荃
（中国建筑材料检验认证中心，国家建材工业铝塑复合材料及遮阳产品质量监督检验测试中心，北京，100024）
摘要：随着居住建筑活动外遮阳设施的推广，抗风性能是涉及到其使用安全的关键。本文结合相关标准规范，从风荷载计算、产品抗风等级选取以及抗风性能检测等方面，对居住建筑活动外遮阳设施的抗风性能进行了介绍，并指出应参考欧盟CE认证对外遮阳产品抗风等级的强制性认证制度。
关键词：外遮阳 抗风性能 检测 CE认证
0 引言
外遮阳设施是最有效的建筑被动节能措施之一，可以大幅降低建筑物夏季制冷能耗，某些形式的活动外遮阳产品（如硬卷帘）还能降低冬季采暖能耗。因此，欧盟80%以上的建筑都安设了外遮阳设施。随着国家社会对建筑节能的日益重视，国内也开始加大了建筑外遮阳的推广力度。比如，江苏省建设厅2008发了269号文《关于加强建筑节能门窗和外遮阳应用管理工作的通知》，把建筑外遮阳实施工作的情况列入专项检查的内容之一。此外，北京、广东等地也在加快建筑节能设计地方标准的修订，全面推广建筑外遮阳。
由于公共建筑大多造型独特，广泛采用幕墙装饰，遮阳形式也各异，所以目前外遮阳的主要推广方向是居住建筑的窗洞口遮阳，且优先选用活动外遮阳。根据建筑层高和外立面风格，常用的活动外遮阳形式有百叶帘、硬卷帘、曲臂遮阳篷等，而抗风问题是涉及到使用安全的关键。目前，国内相继发布的遮阳标准里均对抗风性能进行了规定，本文结合相关标准，对其进行综合性阐述。
1 产品抗风性能等级的选取
1.1 活动外遮阳产品适用建筑高度
不同的活动外遮阳产品适用于不同的建筑高度，居住建筑常用遮阳形式的适用层高具体见表1。一般来说，应根据表1并结合建筑物具体情况选择活动外遮阳形式。
表1 居住建筑常见活动外遮阳设施适用层高
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外遮阳分类
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适用层高
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低层
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多层
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中高层
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高层
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遮阳帘
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百叶帘
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轨道导向
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▲
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▲
|
▲
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△
|
|
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钢索导向
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▲
|
▲
|
△
|
×
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|
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硬卷帘
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▲
|
▲
|
▲
|
△
|
|
|
软卷帘（轨道导向）
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▲
|
△
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×
|
×
|
|
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曲臂遮阳篷
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平推式
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▲
|
△
|
×
|
×
|
|
|
斜伸式
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▲
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△
|
×
|
×
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|
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摆转式
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▲
|
△
|
×
|
×
|
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内置遮阳中空玻璃制品
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▲
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▲
|
▲
|
▲
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注： 1、▲表示“宜”，△表示“可”，×表示“不宜”
2、当遮阳产品配有“风速感应-自动收回”系统时，使用层高不受本表限制
1.2风荷载标准值的确定
选定外遮阳形式以后，应根据建筑物具体情况，确定风荷载标准值。通常建筑物底层安装活动外遮阳时可不必进行抗风性能核验。
1.2.1建筑主体围护结构风荷载标准值
遮阳装置安装部位的建筑主体围护结构风荷载标准值(kN/m2)，根据建筑物位置、体型、高度等，按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001 [1]执行。计算公式如下：
wk=βgzμslμzw0
式中： wk——风荷载标准值(kN/m2)
βgz——高度z处的阵风系数
μsl——局部风压体型系数
μz——风压高度变化系数
w0——基本风压(kN/m2)
1.2.2垂直于遮阳装置的风荷载标准值
根据《建筑遮阳工程技术规范》JGJ 237-2011[2]的规定，垂直于遮阳装置的风荷载标准值垂直于遮阳装置的风荷载标准值应按下式计算：
式中： ——风荷载标准值(kN/m2)；
——遮阳装置安装部位的建筑主体围护结构风荷载标准值(kN/m2)，根据建筑物位置、体型、高度等，按《建筑结构荷载规范》GB 50009 执行；有风感应的遮阳装置，可根据感应控制范围，确定风荷载；
——重现期修正系数，取0.7；当遮阳装置设计寿命与主体围护结构一致时，取1.0；
——偶遇及重要性修正系数，取0.8；当遮阳装置凸出于主体建筑时，取1.0；
——遮阳装置兜风系数：柔软织物类取1.4，卷帘类取1.0，百叶类取0.4，单根构件取0.8；
——遮阳装置行为失误概率修正系数：固定外遮阳取1.0，活动外遮阳取0.6；
修正系数是考虑遮阳系数的设计寿命与主体结构不一致而对荷载进行的折减。与主体结构不同的是，遮阳装置通常只有当主体建筑遮风效果偶然缺失（如居住建筑外窗未关又正好出现大风）时才出现风压，故受风概率降低，且受风破坏后果的严重程度较主体结果要低得多，故以修正。兜风系数考虑遮阳装置在风中的形态引起风压的变化。主体建筑遮风效果偶然缺失的失误概率由修正系数表达。
建筑遮阳装置风荷载修正系数按表2取值：
表2 遮阳装置风荷载修正系数
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种类
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|
|
|
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外遮阳百叶帘
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0.7
|
0.8
|
0.4
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0.6
|
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遮阳硬卷帘
|
0.7
|
0.8
|
1.0
|
0.6
|
|
外遮阳软卷帘
|
0.7
|
0.8
|
1.4
|
0.6
|
|
曲臂遮阳篷
|
0.7
|
1.0
|
1.4
|
0.6
|
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后置式遮阳板（翼）
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设计寿命15年
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0.7
|
0.8
|
1.0
|
1.0
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与建筑主体同寿命
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1.0
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
单项验算遮阳装置的抗风性能时，风荷载的荷载分项系数取1.2~1.4。
1.1.3风感应装置
除了按照上述方法计算遮阳装置的风荷载取值外，根据使用经验，当装有风感应的遮阳装置，根据感应控制范围，如控制6级风时遮阳装置收起，风荷载标准值即可按6级风时的风压取用。
1.1.4 不同遮阳产品抗风等级的确定
确定垂直于遮阳装置的风荷载标准值并乘上荷载分项系数后，对照不同遮阳产品抗风性能等级的额定测试压力，选取相应抗风等级的产品，选取过程采取就高原则。居住建筑常用活动外遮阳产品的抗风性能分级见表3[3]~[6]。
表3居住建筑常用活动外遮阳产品抗风性能分级 单位：N/m2
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遮阳产品
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执行标准（额定测试压力，P）
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执行标准
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1
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2
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3
|
4
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5
|
6
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百叶帘
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50
|
70
|
100
|
170
|
270
|
400
|
JG/T 251-2009
|
|
硬卷帘
|
50
|
100
|
200
|
400
|
800
|
1500
|
JG/T 274-2009
|
|
软卷帘
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40
|
70
|
110
|
——
|
——
|
——
|
JG/T 254-2009
|
|
曲臂遮阳篷
|
40
|
70
|
110
|
——
|
——
|
——
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JG/T 253-2009
|
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内置遮阳中空玻璃制品
|
按照建筑外窗抗风要求执行
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JG/T 255-2009
|
注：曲臂遮阳篷、软卷帘安全测试压力应为为1.2P；百叶帘、硬卷帘安全测试压力应为1.5P。
2 活动外遮阳产品抗风性能测试方法
活动外遮阳产品抗风性能的测试方法按照JG/T 239-2009《建筑外遮阳产品抗风性能测试方法》[7]，表4~表7分别就百叶帘、硬卷帘、软卷帘、平推式曲臂遮阳篷的抗风性能结合产品标准和测试方法标准进行了归纳。
表4 百叶帘抗风性能要求与测试步骤
|
试验步骤
|
试验内容
|
结果要求
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荷载计算
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额定荷载
|
FN =β×P×L×H β= 0.2
|
|
安全荷载
|
FS=1.5×FN
|
|
测试
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性能测试
|
施加额定荷载FN以及反向的额定荷载FN，然后释放荷载。测量图中1，2，3点的残余变形的d1,d2,d3。
|
残余变形
|
操作性能
|
|
dmax≤5‰L
|
——
|
|
安全测试
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施加安全荷载FS以及反向的安全荷载FS。
|
不从导轨中脱出
|
表5 硬卷帘抗风性能要求与测试步骤
|
试验步骤
|
试验内容
|
结果要求
|
|
荷载计算
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额定荷载
|
FN =β×P×L×H β= 1
|
|
安全荷载
|
FS=1.5×FN
|
|
测试
|
性能测试
|
施加额定荷载FN以及反向的额定荷载FN，然后释放荷载。
|
残余变形
|
操作性能
|
|
帘体、导轨无明显变形
|
手动产品操作力维持在相应等级的限值内
|
|
安全测试
|
施加安全荷载FS以及反向的安全荷载FS。
|
无任何破损，不从导轨脱出，锁紧装置无松动现象
|
表6 软卷帘抗风性能要求与测试步骤
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试验步骤
|
试验内容
|
结果要求
|
|
|
荷载计算
|
额定荷载
|
FN =β×P×L×H β= 1
|
|
|
安全荷载
|
FS=1.2×FN
|
|
|
测试
|
性能测试
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1
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利用试验钢管将卷帘固定在距离下端H/3长度处，试验钢管两端各施加荷载FN/2，方向水平垂直向外。
|
残余变形
|
操作性能
|
|
|
帘布、导轨无明显变形
|
手动产品操作力维持在相应等级的限值内
|
|
|
22
|
移走试验钢管，将卷帘从底部提升至H/3长度，交替地固定一端，释放另一端。
|
|
|
安全测试
|
施加安全荷载FS。
|
帘布无撕裂，帘体不从导轨脱出
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表7 平推式曲臂遮阳篷抗风性能要求与测试步骤
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试验步骤
|
试验内容
|
结果要求
|
|
|
荷载计算
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额定荷载
|
FN =β×P×L×H β= 0.5
|
|
|
安全荷载
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FS=1.2×FN
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|
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测试
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性能测试
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1
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水平位置安装（安装角度偏差±5%）
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残余变形
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操作性能
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Δl≤10%
Δr≤10%
Δ≤1%
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手动产品操作力维持在相应等级的限值内
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2
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将遮阳篷伸展到H/2处，在每个悬臂端上施加荷载FN/4，然后释放荷载。
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|
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3
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将遮阳篷完全展开到H处。以此时每个悬臂端的位置作为测量的参考初始位置。
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|
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4
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如图所示，施加额定荷载FN（2×FN/4+4×FN/8），然后释放荷载。测量每个悬臂端的残余变形δl1a、δr1b
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|
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5
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如图所示在每个悬臂端上施加反向的额定荷载FN/2，然后释放荷载。测量每个悬臂端的残余变形δl2、δr2
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安全测试
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在每个悬臂端上施加安全荷载FS/2，然后释放荷载。
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无损坏和功能障碍
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注a δl为左侧悬臂端在垂直方向上的残余变形，取绝对值。单位为毫米（mm）,允许误差为±5mm。
b δr为右侧悬臂端在垂直方向上的残余变形，取绝对值。单位为毫米（mm）,允许误差为±5mm。
c Δl为左侧残余变形率，
d Δr为右侧残余变形率，
e Δ为垂直残余变形率，
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3 活动外遮阳产品抗风性能认证技术[8]
欧盟普遍将涉及公共安全、健康、环保、节能等6个方面的建筑产品列入CE强制性的产品认证目录，对其进行约束管理。自2006年4月1日，欧盟对所有的建筑外在欧洲，自2006年4月1日，欧盟对所有的建筑外遮阳产品实施CE强制性认证，要求进行抗风压测试，并要求生产厂家提供产品的抗风压等级。欧盟对建筑遮阳产品进行CE认证的标识见图1。
图1 欧盟建筑遮阳产品CE认证标识
目前在国内还没有对建筑外遮阳产品提出强制性认证的要求，只有中国建筑材料检验认证中心（CTC）开展了建筑遮阳产品质量、节能等自愿性认证。外遮阳产品在使用过程中受到风荷载、雪荷载、积水荷载及自然老化等诸多因素影响，尤其是抗风性能涉及到使用安全。因此，研究CE的认证技术，在我国开展外遮阳产品抗风性能强制性认证是一个必然的发展方向。
4 结语
风荷载是常用外遮阳装置最常见的荷载形式，外遮阳的抗风性能也是工程界最为关心的问题。随着遮阳一系列工程、产品和方法标准的发布和实施，结合《建筑结构荷载规范》GB 50009已成熟的风压计算理论，已经初步形成了对建筑外遮阳抗风性能产品选型和检测方法。下一步需要加强标准宣贯工作，加大标准执行力度，同时开展外遮阳产品的抗风性能强制性认证技术研究工作。
参考文献：
[1] GB 50009-2001 《建筑结构荷载规范》
[2] JGJ 237-2011《建筑遮阳工程技术规范》
[3] JG/T 251-2009 《建筑用遮阳金属百叶帘》
[4] JG/T 253-2009 《建筑用曲臂遮阳篷》
[5] JG/T 254-2009 《建筑用遮阳软卷帘》
[6] JG/T 274-2010 《建筑遮阳通用要求》
[7] JG/T 239-2009 《建筑外遮阳产品抗风性能测试方法》
[5] 刘翼，蒋荃. 我国建筑外遮阳发展现状及其标准化进展[J].门窗,2010(49):××-××.
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