玻璃幕墻安全性能現場檢測評估技術探討

　　1 前言

　　玻璃幕墻由金屬構件和墻面板（詞條“面板”由行業大百科提供）塊玻璃等材料組成,是懸掛在主體結構上的連續的非承重外圍護結構體系。玻璃幕墻結構體系的主要功能是建筑外裝飾、防風雨、抗風、采光、隔熱保溫、隔聲等, 其主要優點是建筑效果具有現代感、自重輕、施工簡便且工期較短、維護方便、能適應舊建筑物立面更新的需要等,其缺點是玻璃幕墻造價較高、抗震性能較弱、能耗較大及隱藏安全問題等。

　　2 玻璃幕墻發展狀況

　　廿世紀八九十年代, 建筑幕墻得到了迅速發展, 由于當時有關建筑幕墻工程管理措施、幕墻工程技術規程尚未出臺,造成竣工的幕墻工程質量與以后頒發的國家規范要求有較大差異。

　　(1)據不完全統計, 上海市有近50 個竣工的玻璃幕墻工程在使用過程中曾經出現玻璃破碎情況。破碎原因主要有構造設置不合理、采用非安全玻璃、鋼化玻璃自爆、溫度應力作用等,有相當多的玻璃破碎事件無法查明確切原因。

　　(2)根據調研, 硅酮結構膠（詞條“硅酮結構膠”由行業大百科提供）使用中存在的問題主要有:假冒產品影響;施工中使用超過保質期的結構膠;打膠質量達不到設計和施工規范要求;打膠環境達不到要求;在施工現場打硅酮結構膠;未進行相容性試驗;結構膠本身存在老化問題等。

　　(3)國內幕墻工程采用開啟窗較多, 國產的開啟窗配套五金產品質量普遍不高, 對建筑五金產品也未納入嚴格的質量管理軌道。上海也出現過幕墻工程開啟窗墜落的安全事故。

　　(4)隱框(半隱框)幕墻施工中, 有將玻璃的鋁合金（詞條“鋁合金”由行業大百科提供）副框采用壓碼固定在幕墻框架上, 然后用耐候膠加以密封隱蔽,而實際施工中對壓碼的數量、安裝質量均缺少必要的驗收和檢驗。在室內三性測試中也發現有鋁合金副框固定強度達不到要求的情況。

　　(5)1997 年以前不少幕墻工程的主要受力桿件的壁厚達不到3 mm 的最低要求, 不僅影響框架的強度和剛度, 而且會造成螺絲固定處局部強度達不到要求。而且1997 年以前的幕墻工程很少進行三性檢測, 缺少施工前設計質量的檢驗, 尤其是風壓變形性能、安全性能的檢驗。

　　(6)1997 年以前幕墻與主體結構的連接, 采用非預埋形式的工程較多。非預埋形式的連接件（詞條“連接件”由行業大百科提供）, 通常采用化學或機械膨脹螺栓固定在主體結構上, 化學或機械膨脹螺栓（詞條“螺栓”由行業大百科提供）的固定質量, 常常取決于施工人員的操作質量。如施工質量達不到要求,則嚴重影響建筑幕墻框架與主體結構連接的安全性能。

　　另有不少工程的質量保證資料(如幕墻物理性能檢測報告、原材料檢測報告等)缺失, 以及缺乏現場檢測手段, 造成無法正確判斷幕墻工程質量的好壞, 特別是無法確定工程是否存在結構安全問題, 無法確定工程是否滿足正常使用功能。

　　3 玻璃幕墻檢測狀況

　　目前中國只有玻璃幕墻實驗室檢驗的相應方法和標準,尚沒有制定現場檢測方法。由于實驗室檢測方法難以用于現場測試, 故必須研究制定科學的現場檢測方法,研制適用于現場檢測的儀器設備,建立科學的評估體系, 以確定使用中的玻璃幕墻使用性能, 尤其是安全性能是否達到使用要求。

　　國外尤其是美國使用建筑玻璃幕墻的工程較多, 美國已開展對幕墻工程使用壽命方面的研究, 已制定頒發了有關硅酮結構膠強度性能、老化性能的現場檢測方法,其適用范圍主要是用于玻璃非正常原因的破碎、物業的變更、遭遇災害、功能性障礙等情況,并根據政府有關安全性的核驗要求開展定期檢查。

　　我國玻璃幕墻技術政策雖然出臺較晚, 但針對在用玻璃幕墻工程早已有技術法規要求。

　　(1)根據上海市1996 年35 號市長令, 對建成使用已8年以上的幕墻玻璃, 應由建設行政主管部門指定的、具有資質的檢測機構對玻璃幕墻使用安全情況進行現場勘察,以后每年勘察一次,不符合安全要求的必須采取相應的措施進行整改。

　　(2)根據《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ 102 —96 第8 .2 .4 條規定,玻璃幕墻在正常使用時每隔5 年應進行一次全面檢查。

　　(3)根據建設部“建建(1997)167 號《加強建筑幕墻工程管理的暫行規定》”要求, 玻璃幕墻建筑至少每5 年進行一次質量安全性檢測。

　　4 現場檢測評估技術和實例簡介

　　上海市建筑科學研究院根據玻璃幕墻工程的發展現狀,對上海市約800 多項玻璃幕墻工程進行了調研, 并開展了玻璃幕墻安全使用性能檢測評估技術的研究。主要研究內容包括玻璃品種鑒定、玻璃結構性能、硅酮結構膠的長期性能和相容性定量現場檢測、主要受力框架結構（詞條“框架結構”由行業大百科提供）性能檢測等內容,同時對數十項使用中的玻璃幕墻工程進行結構安全性能的檢測評估工作, 并編制了有關玻璃幕墻安全性能檢測評估規程, 有關課題研究工作和規程編寫工作基本完成。現將有關玻璃幕墻結構安全性能檢測評估的工程實例介紹如下:

　　4 .1 玻璃幕墻結構安全性能評估實例

　　4 .1 .1 工程概況

　　某貿易中心位于云南省昆明市, 建筑物高度約24 m , 主體結構形式為鋼筋混凝土框架結構,建筑物采用玻璃幕墻作為外圍護結構。該玻璃幕墻工程于1993 年竣工, 使用已滿8年。該工程風荷載標準值為1 .072 kN/m2 。

　　4 .1 .2 現場集中加載檢測結果

　　按有限元方法計算, 測點1 處計算得等效集中荷載為777 N ,硅酮結構膠位移值為0 .57 mm ;測點2 處計算得等效集中荷載為703 N , 硅酮結構膠位移值為0 .56 mm ;測點3處計算得等效集中荷載為1465 N , 硅酮結構膠位移值為0 .89 mm 。經計算分析, 各測點的變形未超過理論計算值(結果見表1), 故硅酮結構膠與鋁材、玻璃粘結良好。

　　4 .1 .3 邵氏硬度檢測結果

　　按《建筑用硅酮結構密封膠》第5 .2 條規定, 硅酮結構膠邵氏硬度指標值為30 ～60 。通常硅酮結構膠邵氏硬度在35 ～ 40 , 本工程鍍膜隱框幕墻的硅酮結構膠邵氏硬度值偏大,已接近規范允許臨界值。

　　硅酮結構膠切片中有肉眼可見的點狀白色物質, 而正常膠體內無點狀白色物質。

　　(2)硅酮結構膠(鍍膜隱框幕墻處)拉伸（詞條“拉伸”由行業大百科提供）粘結強度檢測結果,見表3

　　按《建筑用硅酮結構密封膠》第5 .2 條規定, 硅酮結構膠拉伸粘結強度應不小于0 .45 M Pa 。通常硅酮結構膠延伸率較大,結構膠破壞時伸長度大于100 %,且在制樣過程中不應發生斷裂（詞條“斷裂”由行業大百科提供）現象,而表3 中有1 件樣品拉伸粘結強度不符合規范要求;2 件樣品在制樣過程中斷裂,經檢測結果證明樣品的伸長量較小。這表明該鍍膜隱框幕墻處的硅酮結構膠質量較差。

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