1 前言
玻璃幕墙由金属构件和墙面板块玻璃等材料组成,是悬挂在主体结构上的连续的非承重外围护结构体系。玻璃幕墙结构体系的主要功能是建筑外装饰、防风雨、抗风、采光、隔热保温、隔声等, 其主要优点是建筑效果具有现代感、自重轻、施工简便且工期较短、维护方便、能适应旧建筑物立面更新的需要等,其缺点是玻璃幕墙造价较高、抗震性能较弱、能耗较大及隐藏安全问题等。
2 玻璃幕墙发展状况
廿世纪八九十年代, 建筑幕墙得到了迅速发展, 由于当时有关建筑幕墙工程管理措施、幕墙工程技术规程尚未出台,造成竣工的幕墙工程质量与以后颁发的国家规范要求有较大差异。
(1)据不完全统计, 上海市有近50 个竣工的玻璃幕墙工程在使用过程中曾经出现玻璃破碎情况。破碎原因主要有构造设置不合理、采用非安全玻璃、钢化玻璃自爆、温度应力作用等,有相当多的玻璃破碎事件无法查明确切原因。
(2)根据调研, 硅酮结构胶使用中存在的问题主要有:假冒产品影响;施工中使用超过保质期的结构胶;打胶质量达不到设计和施工规范要求;打胶环境达不到要求;在施工现场打硅酮结构胶;未进行相容性试验;结构胶本身存在老化问题等。
(3)国内幕墙工程采用开启窗较多, 国产的开启窗配套五金产品质量普遍不高, 对建筑五金产品也未纳入严格的质量管理轨道。上海也出现过幕墙工程开启窗坠落的安全事故。
(4)隐框(半隐框)幕墙施工中, 有将玻璃的铝合金副框采用压码固定在幕墙框架上, 然后用耐候胶加以密封隐蔽,而实际施工中对压码的数量、安装质量均缺少必要的验收和检验。在室内三性测试中也发现有铝合金副框固定强度达不到要求的情况。
(5)1997 年以前不少幕墙工程的主要受力杆件的壁厚达不到3 mm 的最低要求, 不仅影响框架的强度和刚度, 而且会造成螺丝固定处局部强度达不到要求。而且1997 年以前的幕墙工程很少进行三性检测, 缺少施工前设计质量的检验, 尤其是风压变形性能、安全性能的检验。
(6)1997 年以前幕墙与主体结构的连接, 采用非预埋形式的工程较多。非预埋形式的连接件, 通常采用化学或机械膨胀螺栓固定在主体结构上, 化学或机械膨胀螺栓的固定质量, 常常取决于施工人员的操作质量。如施工质量达不到要求,则严重影响建筑幕墙框架与主体结构连接的安全性能。
另有不少工程的质量保证资料(如幕墙物理性能检测报告、原材料检测报告等)缺失, 以及缺乏现场检测手段, 造成无法正确判断幕墙工程质量的好坏, 特别是无法确定工程是否存在结构安全问题, 无法确定工程是否满足正常使用功能。
3 玻璃幕墙检测状况
目前中国只有玻璃幕墙实验室检验的相应方法和标准,尚没有制定现场检测方法。由于实验室检测方法难以用于现场测试, 故必须研究制定科学的现场检测方法,研制适用于现场检测的仪器设备,建立科学的评估体系, 以确定使用中的玻璃幕墙使用性能, 尤其是安全性能是否达到使用要求。
国外尤其是美国使用建筑玻璃幕墙的工程较多, 美国已开展对幕墙工程使用寿命方面的研究, 已制定颁发了有关硅酮结构胶强度性能、老化性能的现场检测方法,其适用范围主要是用于玻璃非正常原因的破碎、物业的变更、遭遇灾害、功能性障碍等情况,并根据政府有关安全性的核验要求开展定期检查。
我国玻璃幕墙技术政策虽然出台较晚, 但针对在用玻璃幕墙工程早已有技术法规要求。
(1)根据上海市1996 年35 号市长令, 对建成使用已8年以上的幕墙玻璃, 应由建设行政主管部门指定的、具有资质的检测机构对玻璃幕墙使用安全情况进行现场勘察,以后每年勘察一次,不符合安全要求的必须采取相应的措施进行整改。
(2)根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102 —96 第8 .2 .4 条规定,玻璃幕墙在正常使用时每隔5 年应进行一次全面检查。
(3)根据建设部“建建(1997)167 号《加强建筑幕墙工程管理的暂行规定》”要求, 玻璃幕墙建筑至少每5 年进行一次质量安全性检测。
4 现场检测评估技术和实例简介
上海市建筑科学研究院根据玻璃幕墙工程的发展现状,对上海市约800 多项玻璃幕墙工程进行了调研, 并开展了玻璃幕墙安全使用性能检测评估技术的研究。主要研究内容包括玻璃品种鉴定、玻璃结构性能、硅酮结构胶的长期性能和相容性定量现场检测、主要受力框架结构性能检测等内容,同时对数十项使用中的玻璃幕墙工程进行结构安全性能的检测评估工作, 并编制了有关玻璃幕墙安全性能检测评估规程, 有关课题研究工作和规程编写工作基本完成。现将有关玻璃幕墙结构安全性能检测评估的工程实例介绍如下:
4 .1 玻璃幕墙结构安全性能评估实例
4 .1 .1 工程概况
某贸易中心位于云南省昆明市, 建筑物高度约24 m , 主体结构形式为钢筋混凝土框架结构,建筑物采用玻璃幕墙作为外围护结构。该玻璃幕墙工程于1993 年竣工, 使用已满8年。该工程风荷载标准值为1 .072 kN/m2 。
4 .1 .2 现场集中加载检测结果
按有限元方法计算, 测点1 处计算得等效集中荷载为777 N ,硅酮结构胶位移值为0 .57 mm ;测点2 处计算得等效集中荷载为703 N , 硅酮结构胶位移值为0 .56 mm ;测点3处计算得等效集中荷载为1465 N , 硅酮结构胶位移值为0 .89 mm 。经计算分析, 各测点的变形未超过理论计算值(结果见表1), 故硅酮结构胶与铝材、玻璃粘结良好。
4 .1 .3 邵氏硬度检测结果
按《建筑用硅酮结构密封胶》第5 .2 条规定, 硅酮结构胶邵氏硬度指标值为30 ～60 。通常硅酮结构胶邵氏硬度在35 ～ 40 , 本工程镀膜隐框幕墙的硅酮结构胶邵氏硬度值偏大,已接近规范允许临界值。
硅酮结构胶切片中有肉眼可见的点状白色物质, 而正常胶体内无点状白色物质。
(2)硅酮结构胶(镀膜隐框幕墙处)拉伸粘结强度检测结果,见表3
按《建筑用硅酮结构密封胶》第5 .2 条规定, 硅酮结构胶拉伸粘结强度应不小于0 .45 M Pa 。通常硅酮结构胶延伸率较大,结构胶破坏时伸长度大于100 %,且在制样过程中不应发生断裂（词条“断裂”由行业大百科提供）现象,而表3 中有1 件样品拉伸粘结强度不符合规范要求;2 件样品在制样过程中断裂,经检测结果证明样品的伸长量较小。这表明该镀膜隐框幕墙处的硅酮结构胶质量较差。
