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硅宝科技推荐您 今日精彩内容 作者：深圳市方大建科集团有限公司 吴新光 摘 要：设计、施工、监管等原因使得既有玻璃幕墙随着幕墙使用年限增长，其安全性能逐渐降低。既有玻璃幕墙的安全工作是备受关心的问题之一。结合大量幕墙工程检测资料，考虑到引起玻璃幕墙安全性能的主要因素，提出一种简便的既有玻璃幕墙安全性评价方法。针对主要的影响因素进行分析并提出相应的应对措施，以保障幕墙结构的安全性与可靠性。 关键词：既有玻璃幕墙、安全评价方法、安全性能、防治措施 一、引言 由于具备施工简便、美观、采光性能好等优点，玻璃幕墙自上世纪80年代开始逐渐迅速发展，直至在90年代达到高峰期。目前国内已建成的各种式样的玻璃幕墙超过2亿㎡，占全世界的85%。但是早期缺少具体的施工标准和规范，以及施工质量不高、监管不力等原因，随着使用年限的增长既有玻璃幕墙逐渐出现去各种安全隐患，引发的安全事故越来越频繁。例如：上海市有超过50个竣工的玻璃幕墙在使用过程中出现玻璃破碎情况；广州、深圳、福州等地也相继出玻璃下坠伤人事故及开启窗脱落下坠现象。这些事故主要由构造设置的不合理、选用非安全玻璃、钢化玻璃自爆、施工不规范、材料供货质量等原因引起。 针对既有玻璃幕墙破坏引起的安全事故，国内专家学者开始越重视玻璃幕墙的安全性存在的现状，并开展了较多的研究。张元发、陆津龙统计分析了玻璃幕墙的现状，并采用现场检测评估技术，对既有玻璃幕墙进行现场试验、检测、分析，综合评价了玻璃幕墙的安全性能及影响因素。徐琳、梅锦辉等详细的分析了幕墙的施工工艺并总结了提高幕墙质量的措施及对策。吴懿利用现场粘结强度测试的方法，检测了硅酮结构胶的强度和拉伸率等，为幕墙的检测提供宝贵经验。 上述研究主要集中于从施工角度对既有幕墙存在质量提出的要求，而对既有幕墙的安全性能评价均未涉及到。赵鸣等采用模糊综合评判方法对既有玻璃幕墙的安全性能和检测进行研究。且绝大多数既有玻璃幕墙的安全性的研究集中于05年颁发的玻璃幕墙安全性能检测评估技术规程。本文作者结合大量玻璃幕墙项目检查检测的数据结果，提出一种简便的安全性评价方法对既有玻璃幕墙的安全性能影响因素进行评价，同时针对影响幕墙安全性能的主要因素，提出相应的切实有效的旨在提高幕墙结构安全质量及使用功能的措施,便于进行维修与加固。 二、既有玻璃幕墙安全性评价方法 影响玻璃幕墙的安全性能的影响因素较多，根据已有的工程资料以及相关文献，同时考虑到其科学性和层次性，将玻璃幕墙的安全性能体系按照其影响因素可划分为以下几部分： 图1 既有玻璃幕墙安全性能体系层次图 幕墙室内完成效果 2.1评价模型 既有玻璃幕墙安全性能的评价模型是一个涵盖不同指标、不同层次的综合评价体系，可以通过选用综合评价指数来进行计算（如式2） 2.2 评价等级 根据有关资料和现行规范，将玻璃幕墙的安全性能分成4个等级：安全性能基本符合要求，不影响幕墙的正常使用；安全性能轻微降低，但不影响幕墙的正常使用；安全性能降低较大，显著影响幕墙正常使用；安全性能严重下降且不符合要求，严重影响幕墙正常使用。表3列出详细评价等级。 三、工程实例应用 某民政局办公大楼平面大致成矩形，西北角成圆弧形，为主出入口。建筑平面东西长约44.9米，南北向长度约20.3米。大楼含裙楼5层，主楼19层，及塔楼2层，裙楼层高5.0米。6楼层高为3.5米，7-18层为标准层，层高为3.1米。塔楼位于19层天台西侧共两层，层高3.8米。幕墙工程位于大楼外墙北立面，首层、二层为落地玻璃，门厅上方直至主楼顶端的圆弧部分，为弧形隐框玻璃幕墙。北立面及西立面为玻璃及复合铝板复合幕墙。建筑物东立面及南立面、外墙形式为铝合金推拉窗加条形贴面砖（如图2所示）。玻璃幕墙总面积为4500平方米。拟采用上述安全性能评价方法来进行安全评估。 图2办公大楼玻璃幕墙：a)西立面复合幕墙，b)东立面铝合金门窗，c)裙楼部分，d)塔楼部分 1）因素指标评分 a.铝材钢材质量安全 对既有幕墙所使用的铝型材及钢材的表面质量、腐蚀、斑迹以及内壁和节点进行检查。铝材表面20处取样点检测结果表明(表4所示)，氧化膜厚度达到AA15级标准，表面质量良好。镜下所见，铝材未发现腐蚀现象，表面干燥、光洁如新，无水渍痕迹，表明铝型材状态良好，无损伤渗水现象，如图3所示，评为3分。 b.玻璃质量安全 玻璃的材料、加工等均符合规范。但部分玻璃出现破裂现象（南立面4楼门窗玻璃、6楼西北角弧形玻璃），评为2分。 c.硅酮结构胶质量安全 结构胶和耐候胶为中性硅酮胶，室外检测外观质量、注胶施工工艺良好，未发现粘结面油气泡、脱胶等缺陷。室内检测与相邻粘结材料成分相容，铰缝无渗水、潮湿现象、密封性能良好。耐候胶大部分偏软发粘，少量部位交替变硬变脆，失去弹性(如表5所示)。部分胶体出现龟裂粉化现象。耐候胶粘结失效，导致室内普遍渗水（如图示4），立柱、天花板等部位随处可见水渍，室内渗水现象严重。取结构胶的取样数量为10组，随机分布,取样分布于9个楼层。其实验室检测结果（拉伸强度、断裂延伸率、邵氏硬度、质量损失率）表明，结构胶老化程度尚不严重（如图示5）;评为2分。 d.其他材料质量安全 所有支座以及不锈钢连接件均状态良好;评为3分。 e.立柱质量安全 立柱与主体的连接部位表面质量良好，采用非金属垫片防腐蚀和降噪。立柱与横梁连接处的连接螺丝光亮如新（如图示3）。立柱正面壁厚达到4mm，侧面壁厚达到2.8mm，横梁壁厚达到2.7mm，能满足规范要求；评为4分。 f.横梁质量安全 横梁与立柱的连接质量良好评；3分。 g.开启窗 室外观察开启窗状况良好，室内检查开启窗可压紧，无明缝出现，窗框无边形。防水胶条未能形成连续防水构造，胶条老化严重，执手损坏严重，窗铰固定螺丝脱落、窗铰变形普遍、无法有效锁闭窗扇；评为2分。 h.防火构造 防火构造基本符合规范要求评为3分。 i.开启窗、密封胶、防坠落措施设计 开启窗、密封胶、防坠落措施的选材、施工设计均按照规范要求；评为4分。 图3 铝材检测内壁图
图4 天花板渗水
图5 密封胶与铝板脱胶 2）综合评价指数 根据2.1评价模型，可以得出该办公大楼玻璃幕墙安全性能综合评价指数为P=2.4x0.5+3.5x0.2+2.4x0.2+4x0.1=2.78，因此其安全性能属于严重影响幕墙正常使用，应采取措施予以加固维修，与最终检测结论趋于一致。 四、幕墙安全性能主要影响因素分析及其对应措施 针对上述工程实例及大量工程项目以及文献中影响安全性能的权重大的因素进行分析，并给出相应应对措施及对策，具体如以下所述： 4.1结构密封胶失效 80年代以来，尤其是隐框玻璃幕墙所用的密封胶均不符合GB16776-2005 《建筑用硅酮结构密封胶》规定，导致幕墙玻璃坠落占幕墙所有质量问题的40%。早期由于缺乏具体的施工标准和规范，导致玻璃幕墙的设计、选材以及施工中的密封胶存在各种质量问题。研究表明，使得密封胶失效的最主要原因是密封胶的老化。在幕墙的使用过程中，密封胶受到环境中光、热、氧（臭氧）以及各种介质甚至微生物等因素的影响与作用，其粘结性能会逐渐下降，甚至被破坏。当湿度>95%,温度高于0℃的环境，会使得密封胶的老化加重。另外，热老化-热失重对密封胶的拉伸强度和粘结破坏面积影响最大，盐雾和建筑物清洁剂对密封胶的弹性模量影响最大，但是对密封胶的变形影响不大。密封胶中的矿物油的挥发使得密封胶变脆、变硬，出现开裂，同时其易于溶解在丁基密封胶中导致中空玻璃流油、出雾、脱粘等现象。对于密封胶的失效可以采取以下措施：有机硅聚合物总量（硅胶+硅油）决定了密封胶的质量和寿命，在密封胶的检测项目中增加热老化和有机硅聚合物总量的检测，降低密封胶失效概率[8]。核查幕墙粘结现状、维修、事故玻璃更滑记录，核定结构极限承载转眼的复合型。其中以幕墙中空玻璃以及开启窗粘结结构承载为重点核查项目。加大对幕墙粘结结构对荷载及变位的响应特性，以及对玻璃粘结结构的承载可靠性监测和评定方法的定量化研究[9]。 4.2 开启窗安全问题 开启窗的构造设计不当以及使用中的脱落问题及五金配件的不匹配或劣质也是引起幕墙质量的一个重要因素。早期的隐框玻璃幕墙中，存在较多的玻璃下端没有托块的不当设计。采用中空玻璃的开启窗存在密封胶与中空玻璃以及窗框粘结的密封胶位置不重叠问题以及开启窗开口角度过大。除了不当设计外，开启窗的整体脱落同样会引起幕墙质量。采用以下相应措施可以降低开启窗安全性能问题：开启窗的面积应该按照合理通光量选取，开启部分面积不应大于幕墙面积的15%。开启窗宜采用上悬式结构，以利于通风。开启窗四周应接缝严密确保不渗漏水。 4.3 质量不合格及金属构件锈蚀 玻璃幕墙中所使用的不符合要求的铝材、钢材等框架、玻璃面板以及连接构件也是引起幕墙质量问题的另一个重要因素。采用如下的应对措施可以降低幕墙的安全性能隐患：铝合金型材应符合《铝合金建筑型材》标准中规定的高精级。其氧化镀膜厚度须大于15um（AA15级），满足规范要求，且镀膜表面不得出现斑点、条纹等缺陷。划伤深度<两倍膜厚度，划伤长度<150mm，伤数<4。另外还须具有一定的耐腐蚀性能。铝合金立柱或横梁的壁厚要大于规范要求的厚度。选取的玻璃试件必须经过国家认定的检测机构进行气密性能、水密性能、抗风压变形性能、平面内变形性能等四项基本性能检测。玻璃须经过钢化均质处理；根据规范JGJ102的强制性条款，在人员流动密度大、青少年或幼儿活动的公共场所以及使用中易受撞击的部位，其玻璃幕墙应采用安全玻璃并进行玻璃的撞击检测及专家论证并使用钢化真空内镀膜反射玻璃。各种钢材、紧固件一律热浸镀锌处理，并在焊接后镀锌。外露的螺栓选用不锈钢材质。使用锌铬酸盐或者沥青漆处理玻璃幕墙与混凝土接触的铝表面，并进行良好的水密处理。 五、结论 结合既有玻璃幕墙相关工程资料以及对其进行的相关初步探讨，提出基于层次分析方法的既有玻璃幕墙安全性能评价模型，该评价模型具有一定的科学性，并且操作简单方便；且根据评价结果，可以及时地对既有玻璃幕墙进行加固与维修，保障幕墙结构的安全性与可靠性；针对引起既有玻璃幕墙安全性能的主要因素进行分析，并提出相应的应对措施及对策。 （文章版权归作者所有）
本文刊发在《幕墙设计》杂志2019年第一期
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