吳波

(廈門市政工程研究所有限公司）

0 引言

《建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能檢測方法》GB/T 7106-2019 已經(jīng)于2020 年11 月1 日開始實施。新標(biāo)準(zhǔn)在檢測裝置、術(shù)語定義、檢測原理、氣密性能檢測、水密性能檢測、抗風(fēng)壓性能檢測和附錄方面發(fā)生了大量變動。新標(biāo)準(zhǔn)中檢測裝置增加了空氣收集箱，氣密性能檢測改變了加壓順序、修改了數(shù)據(jù)計算方法、增加了氣密性能工程檢測方法，水密性能檢測調(diào)整了工程檢測淋水量，抗風(fēng)壓性能檢測增加了風(fēng)荷載設(shè)計值Pmax（定級檢測）和風(fēng)荷載設(shè)計值P’max(工程檢測)檢測。新標(biāo)準(zhǔn)主要在氣密性能、抗風(fēng)壓性的檢測步驟和函數(shù)計算方法做了重大改動。本文從抗風(fēng)壓性能計算中驗證所使用新計算方法的合理性，然后將該方法運用到氣密性能的檢測計算中。

1 抗風(fēng)壓性能

實測5 組不同窗型樣品的抗風(fēng)壓檢測數(shù)據(jù)（見表1），通過新標(biāo)準(zhǔn)附錄C 中線性回歸計算方法和直接使用Excel2016中趨勢線方法進行比對。

⑴舊標(biāo)準(zhǔn)原文中只表述到“記錄每級壓力差作用下的面法線擾度值（角位移值），利用壓力差和變形之間的相對線性關(guān)系求出變形檢測時最大面法線擾度（角位移）對應(yīng)的壓力差值，作為變形檢測壓力差值，標(biāo)以±P1”，在這里只提到了兩者之間的相對線性關(guān)系并沒有具體計算方法。各檢測單位在實際檢測過程中只能自行編制檢測細(xì)則規(guī)定計算方法，具體使用的計算方法為以下兩種：

①方法一

以樣品1 檢測數(shù)據(jù)為例（見表1），最后一個測點面法線擾度值（角位移值）與壓差的比值為直線斜率，默認(rèn)該直線（見圖1 實直線所示）同時通過原點，利用壓力差和變形之間的相對線性關(guān)系求出變形檢測時最大面法線擾度（角位移）對應(yīng)的壓力差值，得出最大面法線擾度等于3.73mm時，±P1=2664Pa。從圖像可以看出，最后一個測點向上或者向下偏移容易影響直線斜率。從圖1中可以發(fā)現(xiàn)除最后測點，其他所有測點均在這條實線下方，可以判斷最后±P1比真實值略小。而如果最后測點向下偏移，可以判斷±P1比真實值略大。

表1 樣品抗風(fēng)壓檢測數(shù)據(jù)

②方法二

使用Excel2016 中添加趨勢線功能，得到一條趨勢線（見圖1 虛直線所示），其函數(shù)表達式為：y= 0.0014x-0.125。以此函數(shù)表達式推算出，得出最大面法線擾度等于3.73mm 時，±P1=2754Pa?？梢杂^察發(fā)現(xiàn)測點在趨勢線上下兩側(cè)均勻分布，無較大離散現(xiàn)象出現(xiàn)。

圖1 舊標(biāo)準(zhǔn)樣品1（壓力差-面法線擾度值關(guān)系曲線）

⑵新標(biāo)準(zhǔn)附錄C 直接給出了線性回歸計算方法，經(jīng)過計算得出試件主受力桿件的面法線擾度值與壓力差的線性關(guān)系為：y= 0.0014x-0.125。圖形（見圖2）以此函數(shù)表達式推算出，得出最大面法線擾度等于3.73mm時，±P1=2754Pa。

圖2 新標(biāo)準(zhǔn)樣品1（壓力差-面法線擾度值關(guān)系曲線）

通過比對該組數(shù)據(jù)中新標(biāo)準(zhǔn)計算方法和Excel2016 趨勢線法兩種方法得出的函數(shù)式是一致的，結(jié)果相同。同時演算其余4 組樣品，均得到相同結(jié)果。從而得出結(jié)論：Exce12016 趨勢線法和新標(biāo)準(zhǔn)計算方法一致，同樣使用線性回歸計算方法。

2 氣密性能

用于采集檢測數(shù)據(jù)的樣品共5 組，為了對各種計算方式進行比對，設(shè)計了4 組計算方案進行數(shù)據(jù)的比對試驗。分別是新標(biāo)準(zhǔn)、舊標(biāo)準(zhǔn)、Excel2016 趨勢線計算（3點數(shù)據(jù)）、Excel2016 趨勢線計算（5 點數(shù)據(jù)）。檢測數(shù)據(jù)的采集分兩部分進行。第一步驟，以樣品1 為例，首先在保證密封箱完全密閉的條件下對壓力差△P（10Pa）時的試件空氣滲透量進行測量，一共測量5 次，記錄并求得平均值為17.475（m3/h），記作實測值，見表3。第二步驟，按照新標(biāo)準(zhǔn)試驗步驟取得（見表2）各級壓力差數(shù)據(jù)。以下為4組不同方案的數(shù)據(jù)采集方法和計算過程。

2.1方案一

以樣品1 檢測數(shù)據(jù)為例（見表2），新標(biāo)準(zhǔn)在氣密性能參數(shù)中改變了檢測步驟和方法，同時也更改了函數(shù)計算方式，現(xiàn)在采用線性回歸計算方法。從新標(biāo)準(zhǔn)附錄C線性回歸計算方法，使用該方法在氣密性能的計算中可以得出，壓力差△P和試件空氣滲透量平均值q△P的計算方式，即q△P= 4.711（△P）0.498。通過計算可得△P=10 時，10Pa 壓力差下試件的空氣滲透量q10=14.826m3/h。既然該函數(shù)是一個連續(xù)函數(shù)，那么△P在10Pa 至150Pa 的區(qū)間內(nèi)是一個連續(xù)函數(shù)，可以得到其曲線（見圖3）。將實際檢測值放入圖3，可以發(fā)現(xiàn)在10Pa 至70Pa 區(qū)間內(nèi)，實測值在函數(shù)曲線附近線性分布，但是從100Pa 開始數(shù)值離散性加大，150Pa 時數(shù)值已經(jīng)偏離較大。

圖3 新標(biāo)準(zhǔn)樣品1（壓力差-試件空氣滲透量平均值關(guān)系曲線）

表2 樣品氣密性能檢測數(shù)據(jù)

2.2方案二

以樣品1檢測數(shù)據(jù)為例（見表2），舊標(biāo)準(zhǔn)的要求，分別檢測50Pa、100Pa、150Pa 三個測點的試件空氣滲透量平均值，然后將100Pa 時試件空氣滲透量平均值除以開啟縫長度（或試件面積）后直接除以4.65 進行計算?？梢缘贸雠f標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為在10Pa到100Pa的曲線內(nèi)，試件空氣滲透量是一條斜率1/4.65的直線，如圖4。使用舊標(biāo)準(zhǔn)壓差10Pa時的試件空氣滲透量值為：14.012（m3/h）。這不符合大量實測數(shù)據(jù)，大量實測數(shù)據(jù)表明在這個區(qū)間上，各測點數(shù)據(jù)連線明顯是一條曲線。

圖4 舊標(biāo)準(zhǔn)樣品1（壓力差-試件空氣滲透量平均值關(guān)系曲線）

2.3方案三

以樣品1 檢測數(shù)據(jù)為例（見表2），使用舊標(biāo)準(zhǔn)3 個測點數(shù)據(jù)通過Excel2016 圖表中指數(shù)趨勢線功能可得到一條e為底的指數(shù)函數(shù)曲線（圖5虛線）和其函數(shù)公式y(tǒng)= 11.034e0.0173x，通過該函數(shù)反推壓差10Pa 時的試件空氣滲透量值為：13.118m3/h。

2.4方案四

以樣品1 檢測數(shù)據(jù)為例（見表2），使用Excel2016圖表中趨勢線功能解決以上問題。首先舍棄壓差10Pa的測點，第一測點檢測壓差30Pa，然后依次檢測50Pa、70Pa、100Pa、150Pa 各點數(shù)據(jù)。這樣比舊標(biāo)準(zhǔn)多取2 個測點，所得曲線更貼近真實。取得5 個測點數(shù)據(jù)后使用Excel2016 圖表中指數(shù)趨勢線功能，可以得到一條e 為底的指數(shù)函數(shù)曲線（圖5 實線）和其函數(shù)公式y(tǒng)= 13.429e0.0154x，使用該公式反推壓差10Pa時的試件空氣滲透量值。該方法各個測點均在曲線附近線性分布（兩測點位于曲線上方，兩測點位于曲線下方，一測點位于曲線上），無巨大偏離的情況發(fā)生。計算出壓差10Pa 時的試件空氣滲透量值為：15.665 m3/h。

圖5 Excel2016趨勢線計算樣品1（壓力差-試件空氣滲透量平均值關(guān)系曲線）

新標(biāo)準(zhǔn)方法僅能大致體現(xiàn)10Pa至70Pa區(qū)間內(nèi)數(shù)值變化，100Pa 后離散度越來越大。一條函數(shù)曲線如果僅在一個區(qū)間內(nèi)有效，那就只能說在這個區(qū)間內(nèi)僅能表達近似值，而不能完全體現(xiàn)這個物理現(xiàn)象。新標(biāo)準(zhǔn)不直接使用10Pa 數(shù)據(jù)作為檢測結(jié)果的原因。通過與數(shù)家儀器生產(chǎn)廠商的溝通和了解，可以知道現(xiàn)在隨著人民生活水平的提高，建筑外門窗的外形尺寸越來越大，一般門窗三性檢測儀器均要求能檢測3m×3m 的試件，于此同時就帶來了兩個問題，一是檢測設(shè)備外箱密封問題，密封性能如果不佳，在10Pa 時的檢測數(shù)據(jù)必然偏大。二是10Pa 時因為流量較小，熱球風(fēng)速儀讀數(shù)是否準(zhǔn)確的問題。介于以上兩點問題，新標(biāo)準(zhǔn)才不直接使用實測數(shù)據(jù)而是采用了線性回歸的計算方法，但是所使用的5 組數(shù)據(jù)中，壓差10Pa時，試件空氣滲漏量數(shù)據(jù)失真，100Pa的數(shù)據(jù)和曲線存在較大偏離。這種情況下計算得到的曲線然后再取值反推壓差10Pa 時的空氣滲漏量確實值得商榷。以上數(shù)據(jù)和實測值進行比對（見表3），包括其余4 組樣品使用以上相同的試驗步驟所得檢測數(shù)據(jù)與實測值進行比對。得出結(jié)論，使用Excel2016 指數(shù)趨勢線功能（5 點數(shù)據(jù)）的計算方法所得數(shù)據(jù)在所有上述方法中偏差最小，是一種在實際檢測工作中可以使用的偏差值更小的計算方法。

表3 四種計算方案與實測值比對

3 結(jié)語

通過在建筑外門窗抗風(fēng)壓性能檢測使用Excel2016 趨勢線功能進行方法驗證，得出Excel2016 趨勢線功能同樣采用線性回歸方法進行計算的結(jié)果。在對《建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能檢測方法》GB/T 7106-2019 新標(biāo)準(zhǔn)在運行過程中提出對氣密性能檢測計算方法的疑問和思考，嘗試使用Excel2016 趨勢線功能在建筑外門窗氣密性能檢測中進行了一系列比對試驗和計算。得出檢測5個壓力點，計算數(shù)據(jù)時使用Excel2016趨勢線功能與實測值偏差最小的結(jié)論。