建筑门窗幕墙是建筑外围护结构的重要组成部分,是建筑室内外空间连接的桥梁,是人居空间与自然环境进行沟通的渠道,其性能直接影响到建筑物的功能、安全、环保、美观等诸多方面。同时门窗幕墙又是建筑外围护结构中热工、隔声性能最薄弱的环节,直接关系到使用者的舒适感受。建筑门窗幕墙性能检测是保证门窗幕墙质量的有效手段。建筑门窗幕墙检测行业的发展为推动建筑门窗幕墙的技术进步做出了不可替代的贡献,逐步发展成为一个成熟的检测技术领域。
本文首先介绍了我国门窗幕墙检测行业的发展现状,并分析了中国经济形势变化对全国门窗幕墙检测行业的影响,同时对我国门窗幕墙检测新技术进行了总结,较深入探讨了我国经济形式转变带给门窗幕墙检测行业的困惑、挑战与机遇。此外,本文还介绍了中国建筑科学研究院国家建筑工程质量监督检验中心在门窗幕墙检测领域的发展及优势。
一、我国门窗幕墙检测行业的发展
伴随着改革开放进程的推进以及中国经济长期稳定、健康有序的发展,建筑行业作为国民经济的重要支柱型产业,多年来保持快速增长的趋势。建筑门窗幕墙行业作为建筑围护结构体系的重要组成部分,其发展速度也让世界为之惊叹。我国门窗幕墙行业用了30多年的时间走了西方国家一百多年的路程,从无到有、从小到大、从弱到强,取得了长足的进步。我国幕墙行业起步于1983 年,1985年建成的北京长城饭店标志着我国大型建筑幕墙工程的开端。上世界90年代,我国门窗幕墙行业进入高速发展期,截止2011年,我国建筑门窗的年产量达5亿平方米,占全球年总产量的60%以上。历经近30年的成长,目前已发展成为世界第一幕墙生产和使用大国。1985年,我国的幕墙建筑面积年产量为15万m2,1990 年达到了105万m2,2000年幕墙的建造量达到 1000 万m2,十五年增长 70倍,年平均增长 5倍。我国建筑幕墙年产量增长示意图见下图1。
图1 我国建筑幕墙年产量增长示意图
尽管建筑行业迅猛发展,但发展水平参差不齐,从材料、产品、安装到投入使用等方面的质量问题也接连出现。为了确保建筑工程质量,为用户提供安全、节能的建筑环境,检测行业应运而生。近年来,国家将检验检测服务业定位为生产性服务业、高技术服务业、科技服务业。在我国建筑检测行业发展大潮中,门窗幕墙检测业也随之飞速发展。
我国门窗幕墙检测及检测行业的发展现状为:
(1) 检验检测机构数量
据不完全统计,全国门窗检测机构已逾300家,仅北京、上海两个城市就有近40家门窗检测机构。此外,各省各地市随着门窗检测工作的需要也逐步建立相应的检测机构,甚至部分县级市也拥有了自己的门窗检测机构。然而,检测机构的发展并不均衡,发展速度也决定于市场需求,目前,发达地区门窗检测机构数量较多,分布较集中,偏远落后地区的门窗专业检测结构数量少或是尚未设立。
据不完全统计,全国幕墙检测机构约100多家,北京6家、上海4、5家,深圳6家,安徽省4家,太原市5家;基本上发达地区平均一个省份有4-5家,部分落后地区目前还没有幕墙检测机构。
除检测机构数量分布不均衡外,检测机构的硬件配套及检测技术能力也不尽相同。目前,国内最大的幕墙四性(气密性能、水密性能、抗风压性能、平面内变形性能)检测设备(词条“设备”由行业大百科提供)分别位于华东地区的上海市建筑科学研究院,尺寸为20m×20m;以及位于北京的中国建筑科学研究院国家建筑工程质量监督检验中心,检测设备尺寸为33m×16.8m。
此外,随着国家对既有幕墙安全性的高度关注,既有幕墙的检测需求激增,开展既有幕墙检测的机构数量也快速增加,几乎有幕墙资质的机构都在做,仅厦门市建委推荐的检测机构就有9家,但各个检测机构的技术水平却参差不齐。
2016年6月12日,质检总局、国家认监委发布了2015年度全国检验检测服务业统计信息。从机构数量看,检验检测服务业继续保持快速增长态势。截至2015年底,全国各类检验检测机构共计31122家,较2014年度增长9.82%,近三年年均增长11.92%。图2为2013-2015年全国检验检测机构数量变化图。
图2 2013-2015年全国检验检测机构数量变化图
依据上述数据,我们可以看出国内门窗检测机构数量约占全国检测机构总量的1%。全国幕墙检测机构数量约占全国检测机构总量的0.3%。
(2) 检验检测机构营业收入
幕墙检测具有其特殊性,一般来说,一个幕墙工程项目只需做一组幕墙四性检测。所以,除大型地标建筑外,新建幕墙项目的检测费(包括幕墙四性及相关建材)通常几万元到十几万元不等。
按照门窗幕墙检测机构平均每家400万的年产值,以200家机构估算,2015年门窗幕墙检测的产值估算约8个亿。近年来,随着检测机构的激增,检测费报价越来越低,检测机构利润一再压缩,对整个检测行业的发展影响较大。
2015年全国检验检测服务业(包括所有检测食品、药品、建筑等所有检测领域)营业收入1799.98亿元,较2014年增加10.37%,近三年年均增长 13.45%,远高于全国国内生产总值(GDP)的增长水平。图3为2013-2015年全国检验检测机构营业收入变化图。
图3 2013-2015年全国检验检测机构营业收入增长图
上述数据表明,全国门窗幕墙检测机构营业收入占全国检测机构营业收入的0.44%,门窗幕墙检测行业创收效益显著。
统计表明,在我国经济下行压力增大、增速放缓的情况下,检验检测服务业仍保持了高速发展,对国民经济的贡献作用持续上升,成为“大众创业,万众创新”的重要平台,为国家“稳增长、调结构、促发展”和产业提质升级的战略目标做出了积极的贡献。
二、中国经济形势变化对全国门窗幕墙检测行业的影响
房地产是推动我国经济快速发展的重要推动力量。我们先从门窗幕墙检测行业的上游产业-房地产的发展情况入手,可以更深刻地了解门窗幕墙检测行业的发展机遇与挑战。
我国十五至十三五期间,房地产投资开发增速统计数据见下表1。
表1 我国十五至十三五期间房地产投资开发增速统计数据
由此可见,随着国民经济高速发展期到结构调整平稳期的转变,房地产行业结束了超级繁荣期,国家宏观经济调控要调整产能过剩,房地产投资及建设的速度放缓,门窗幕墙行业受到下行压力的冲击在所难免,这就给我国门窗幕墙检测行业带来了新的挑战。
三、我国门窗幕墙检测技术
我国门窗检测起步于1980年,在1980年之前针对门窗的性能基本上是没有任何检测的。并且在最开始的门窗检测没有标准规范,只有一个简单的依据——门窗上堆放重物,抗压能力不低于每平方米70公斤。起初幕墙检测大多是到国外的检测中心,依据的也是国外相关地区的标准。当时幕墙物理性能检测中心有美国的佛罗里达检测中心、新加坡国家检测中心、香港幕墙检测中心。中国的检测中心按照国际的幕墙检测的方法去研究摸索,与国外机构、企业不断交流学习,逐步形成了我国自己的检测方法。
随着建筑门窗行业的不断发展壮大,市场对建筑门窗检测的需求日益增大。所以,从80年代末期开始,陆续有一些省级的建筑科研单位开始进行门窗物理性能检测方面的研究,如广东省建筑科学研究院、河南省建筑科学研究院、四川省建筑科学研究院等单位。与此同时,门窗生产企业在引进成套门窗生产设备的同时,为了检验建筑门窗产品的质量稳定性,并持续改进,往往配套有门窗三性检测设备,代表厂家有沈阳黎明飞机公司铝合金门窗厂等。
从1990年开始,建筑门窗检测技术逐渐发展成熟;建筑幕墙技术的引进,使得建筑幕墙迅速在中国发展普及,建筑幕墙性能的检测技术也提到日程上来。建筑幕墙的性能主要分为两大类:一是幕墙的力学性能,涉及到幕墙使用的安全性与可靠性,与抗风、抗震紧密联系,主要包括幕墙的抗风压性能(风压变形性能)、平面内变形性能和耐撞击性能、防弹防爆性能等;二是幕墙的物理性能,涉及到幕墙及整个建筑的正常使用与节能环保,如幕墙水密性能(雨水渗透性能)、气密性能(空气渗透(词条“空气渗透”由行业大百科提供)性能)、保温性能、隔声性能和光学性能等。
自2001年以来,建筑门窗幕墙检测技术日益成熟,逐渐形成了完整的检测标准体系,具有丰富经验的检测技术人员组成专业队伍,在不断积累的技术数据基础之上,大量门窗幕墙检测标准得以整理修订。建筑门窗幕墙行业的不断发展创新,推动其检测技术不断地适应新的要求。
常规建筑幕墙的气密、水密、抗风压和平面内变形性能是关键技术指标,标志了建筑幕墙产品的质量水平。超常规建筑幕墙属于建筑幕墙的一种特殊形式,特殊性主要有:构造形式复杂、应用条件特殊,以及试验时的超大型试件或复杂试件及特殊性能要求等。超常规建筑幕墙可以是几种幕墙形式的组合,也可能是单独设计的构造,甚至可能包括部分结构体系的功能,主要用于特殊用途的公共建筑、重要历史建筑等。超大型幕墙试件的检测技术常根据顾问公司或业主的要求提高检测技术水平和评价技术要求,主要有(1)气密、水密、抗风压和层间变位性能的检测技术;(2)建筑幕墙在爆炸冲击波荷载作用下的性能检测技术;(3)极限温度反复作用下幕墙气密性能变化的检测技术;(4)动态水密作用下建筑幕墙的防止雨水渗漏性能的检测技术等。
建筑门窗幕墙节能性能相关检测技术主要包括保温性能、气密性能、遮阳性能、可见光通过能力等的检测技术。
四、我国门窗幕墙检测行业的挑战与机遇
近年,上海、杭州等地发生的玻璃坠落和玻璃雨事件,社会反响非常强烈,对我国的建筑玻璃幕墙行业影响颇大,老百姓对玻璃幕墙产生畏惧,认为既有建筑幕墙给人民的生命财产带来了潜在危险。
各地建设主管部门、住建部、国务院领导对既有建筑安全性高度重视,相继出台了一些政策规定,如《住房城乡建设部、国家安全监管总局关于进一步加强玻璃幕墙安全防护工作的通知》等,要求加强对玻璃幕墙工程的质量控制,修订相关标准、出台玻璃幕墙的行政监管办法。
一方面是新建建筑面积的缓慢增长,一方面是既有建筑安全警钟的敲响,门窗幕墙检测行业不得不寻找新的发展方向,同时解决既有建筑幕墙安全问题,为门窗幕墙行业发展保驾护航。
哪里有问题,哪有就有挑战,同时哪里就有机遇。
(1)新建、既有建筑幕墙的安全性检测以及整改技术方案研究
新建幕墙工程验收安全性检测及评价方法;近年来,建筑门窗幕墙检测技术还包括工程质量检测验收技术,逐步强调建筑整体可靠性质量的评价及性能评价,逐步从门窗幕墙试件的实验室检测向现场实体检测发展,将旧有的仅对来样负责的检测思路转变为见证检验及工程现场检验相结合的发展模式。
此外,随着门窗幕墙行业的发展,既有门窗幕墙的数量越来越多,如何确保既有建筑的安全成为未来检测行业技术发展的重心。对接近或达到设计使用年限或幕墙粘接材料质保期的既有幕墙建立安全性检测评价的统一方法,以及配套的幕墙安全问题整改技术方案将成为今后门窗幕墙检测行业的一个重要发展方向。
(2)新建及既有建筑门窗、幕墙的节能环保检测
随着我国城镇化进程的进一步发展,建筑总量将不断增加,建筑能耗总量和占全社会能耗比例都将持续增加。我国既有建筑面积超过550亿平方米,有不少建筑节能性能较差,热值损耗较高,给使用者带来的舒适感较差。从节能环保的角度出发,需要对此类建筑进行节能改造。
作为建筑外围护结构,幕墙、门窗的热工性能最为薄弱,是建筑节能的关键环节。新建及既有建筑门窗、幕墙的节能环保检测仍是一个重要领域。
(3)检测与咨询相辅相成
既有门窗幕墙的安全检测、节能检测的下一步就是安全与节能改造、加固维修工作。在改造、修缮之后还应再次对建筑门窗、幕墙的安全性及节能性进行检测及评价,咨询工作与检测密不可分、相辅相成,也成为今后检测机构的发展方向。
(4)检验 (CAI)、测试 (CAT)、质量控制的信息化
日前,住建部印发《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》,纲要指出贯彻党的十八大以来、国务院推进信息化发展相关精神,落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念及国家大数据战略、“互联网+”行动等相关要求,实施《国家信息化发展战略纲要》,增强建筑业信息化发展能力,优化建筑业信息化发展环境,加快推动信息技术与建筑业发展深度融合,充分发挥信息化的引领和支撑作用,塑造建筑业新业态。建筑门窗幕墙行业作为建筑业重要的组成部分,加快建筑门窗幕墙工业化的步伐,实现建筑门窗幕墙工业化与信息化的深度融合就具有十分重要的现实意义。
利用BIM技术等,实现检验 (CAI)、测试 (CAT)、质量控制的信息化,可以统一幕墙安全性现场检测过程和后期数据处理过程;在改进现场检测方法的同时,简化繁琐的现场检测过程,在第一时间内完成后期本来需要大量人工处理的工作。
五、国家建筑工程质量监督检验中心在门窗幕墙检测领域的优势
中国建筑科学研究院国家建筑工程质量监督检验中心于1985年根据城乡建设环境保护部和国家标准局(84)城建字第726号文要求筹建,是我国首批国家级质量监督检验机构。三十年来,中心一直致力于服务政府与社会,业务遍布全国及世界各地。中心多次受国家政府部门委托,对国内外重大工程和突发公共安全事故进行检测、鉴定和调查,为政府提供有力的技术支持。中心积极开展各类工程、产品和材料检测工作,每年完成国内外工程检测几千余项,完成产品和材料检测几万余组(件)。
图4 中国建筑科学研究院·国家建筑工程质量监督检验中心
国家建筑工程质量监督检验中心时刻谨记肩负的社会责任,与时俱进,不断开拓新的业务领域,陆续承担重点项目和课题,自主研发检测设备,申请国家专利,总结相关成果,攥写标准规范,促进检测业务的开展,形成良性循环。
我中心有着丰富的幕墙检测和鉴定经验。针对目前幕墙工程质量问题多发的现状,近年来,我中心着力开展既有幕墙安全性检测相关重大课题、项目的研究,自主研制了既有幕墙安全性现场检测设备4大类6台套,建立了既有建筑幕墙安全性检测方法,并且着手制订既有幕墙安全性检测标准和规范。
通过与国外相关研究人员合作,查阅并翻译了诸多国外相关研究报告和检测标准;在国外相关研究成果的基础上,我中心于2009年开始着手研究既有玻璃幕墙粘结可靠性问题的检测方法并获得建设部科研项目《建筑玻璃幕墙粘结结构安全性监测及评定方法研究》(项目编号:2009-k3-27),该项目经过3年的研究工作,研制了适用于玻璃幕墙粘结性现场检测的设备,建立了现场检测的方法,实现了定性定量的检测既有玻璃幕墙粘结可靠性,并已于2013年初通过验收。我中心2012年完成科技部分析测试科研项目《既有建筑幕墙结构密封胶的耐久性(词条“耐久性”由行业大百科提供)分析测试方法研究》,在硅酮结构胶(词条“硅酮结构胶”由行业大百科提供)耐久性研究方面开展了大量的工作,尤其是在既有玻璃幕墙硅酮结构胶化学测试方面开创和建立了成熟的检测方法。上述研究工作的完成为既有幕墙工程检测工作奠定了坚实的理论基础。
我中心积极开展既有幕墙新型检验检测装置的研发,力争拥有自主知识产权,以创新驱动发展,近年的发明专利有:《一种既有玻璃幕墙结构胶力学性能现场检测系统》、《一种既有玻璃幕墙结构胶力学性能现场检测装置》、《一种玻璃幕墙粘接可靠性检测装置》等。
为规范玻璃幕墙粘接安全性的检测评价,为新建和既有玻璃幕墙工程粘接安全性的验收及检测评价提供依据,建立玻璃幕墙粘接安全性评价方法,避免玻璃幕墙粘接失效安全事故的发生,我中心申请并主编了行业标准《玻璃幕墙粘接安全性检测评价技术规程》(已报批),修订了《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T 139(在编),制订国家标准《建筑玻璃幕墙粘结结构可靠性试验方法》(已报批)。至此,我中心在既有幕墙安全性检测领域真正形成了拥有自主知识产权的核心技术和检验装置,掌握了制订行业标准的先行权,在激烈的市场环境中拥有较强的竞争力。
此外我中心获批“十三五”国家科技计划项目2016YFC0701800《工业化建筑检测与评价关键技术》。立项“十三五”国家科技计划课题:2016YFC0701803《建筑部品与构配件产品质量认证与认证技术体系》;2016YFC0701804《工业化建筑连接节点质量检测技术》;2016YFC0701805《工业化建筑质量验收方法及标准体系》;2016YFC0701706-5《装配式建筑拼缝用密封胶质量控制及应用技术研究》,力争为开拓工业化建筑检测技术做出应有的贡献。
近年来,我中心积极开展科研成果转化工作,将自主研发的设备和制订的方法用于既有幕墙鉴定工作中,承揽了北京、福建、浙江、湖北、河南等多地的既有幕墙鉴定。列举典型案例如下:
(1)北京市三里屯地标建筑群既有幕墙检查评估
我中心承接了北京市朝阳区三里屯地标建筑群(19栋建筑)幕墙安全性检查鉴定项目(如图5a),将自主研发的气囊法检测设备用于该工程隐框玻璃幕墙的检测工作(如图5b)。
图5北京市三里屯地标性建筑群既有幕墙检查鉴定
(2)浙江省衢州电力大楼既有幕墙检查评估
我中心受衢州电力委托对其主楼幕墙进行检查鉴定(如图6a),我中心将推杆法用于该幕墙的鉴定工作(如图6b)。
图6浙江省衢州电力调度大楼既有幕墙检查评估
(3)厦门古龙酱文化园石材幕墙安全鉴定项目
除受业内外关注度较高的既有玻璃幕墙检查鉴定工作外,我中心还积极研发其他类幕墙的安全鉴定设备和方法。我中心将外吸盘法设备用于厦门古龙酱文化园石材幕墙安全鉴定工作中,如图7。
图7厦门古龙酱文化园石材幕墙安全鉴定项目
上述既有幕墙安全性检查鉴定案例可见,国家建筑工程质量监督检验中心在既有幕墙安全性鉴定领域从基础科研工作、标准编制等工作着手,通过研发可操作性强的检测设备,建立成熟可靠的检测方法,成功拓展了该领域的检测市场,成为既有幕墙鉴定领域的权威检验结构,相关工作的开展对保障幕墙使用安全具有非常重要的作用。
六、结语
回顾建筑门窗幕墙检测行业的发展历程,见证了建筑门窗幕墙行业的飞速发展,自身也从无到有、从小到大、从弱到强,不论是检测标准体系、检测技术研究还是检测设备研发,都在日益趋于成熟。随着国民经济进入结构调整期,我国门窗幕墙检测行业也会随着整个行业的变革而面临着新的挑战和机遇。所以,建筑门窗幕墙检测的从业者仍然需要不断努力,为推动建筑门窗幕墙的技术进步做出贡献。新建及既有门窗幕墙检测需求可与国家建筑工程质量监督检验中心联系,电话010-64517714。