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既有玻璃幕墻安全性評(píng)價(jià)方法與防治措施探討

文檔作者：吳新光文檔來(lái)源：深圳市方大建科集團(tuán)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月16日
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既 玻璃幕墻安 性評(píng)價(jià) 法。．j防涵111¨1t1施探討
Investigation On safety evaluation method and prevention measures of existing glass curtain wall
吳新光
(深圳市方大建科集團(tuán)有限公司，廣東深圳51 8057)
摘要：設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)管等原因使得既有玻璃幕墻隨著幕墻使用年限增長(zhǎng)，其安全性能逐漸降低既有玻璃幕墻的安全
工作是備受關(guān)心的問題之一結(jié)合大量幕墻工程檢測(cè)資料，考慮到引起玻璃幕墻安全性能的主要因素，提出一種簡(jiǎn)便的既有
玻璃幕墻安全性評(píng)價(jià)方法針對(duì)主要的影響因素進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，以保障幕墻結(jié)構(gòu)的安全性與可靠性
關(guān)鍵詞：既有玻璃幕墻；安全評(píng)價(jià)方法：安全性能；防治措施
Abstract：The design．construction，supervision and other reasons make the existing glass curtain wall with the curtain wall
service life growth，its security performance gradually reduced．The safety of existing glass curtain walIs is one of the issues of
concem．Considering the main factors that cause the safety performance of glass curtain wall，a simple safety evaluation method of
existing glass curtain wall is proposed based on a large number of engineering testing data．The main influencing factors are analyzed
and corresponding countermeasures are proposed to ensure the safety and reliability ofcurtain wall structure．
Keywords：existing glass curtain wall；safety evaluation method；safety performance；preventive measures
中圖分類號(hào)： rt1524 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1003—8965(2018)06—00Il一04
1 引言
由于具備施工簡(jiǎn)便、美觀、采光性能好等優(yōu)點(diǎn)，玻璃
幕墻自上世紀(jì)80年代開始逐漸迅速發(fā)展，直至在90年代
達(dá)到高峰期。目前國(guó)內(nèi)已建成的各種式樣的玻璃幕墻超過
2億m ，占全世界的85％ 11o但是早期缺少具體的施工
標(biāo)；隹和規(guī)范， 以及施T質(zhì)量不高、監(jiān)管不力等原因，隨著
使用年限的增長(zhǎng)既有玻璃幕墻逐漸出現(xiàn)去各種安全隱患，
引發(fā)的安全事故越來(lái)越頻繁。例如：上海市有超過50個(gè)
竣工的玻璃幕墻在使用過程中出現(xiàn)玻璃破碎情況：廣州、
深圳、福州等地也相繼出玻璃下墜傷人事故及開啟窗脫落
下墜現(xiàn)象。這些事故主要由構(gòu)造設(shè)置的不合理、選用非安
全玻璃、鋼化玻璃自爆、施工不規(guī)范、材料供貨質(zhì)量等原
因引起。
針對(duì)既有玻璃幕墻破壞引起的安全事故，國(guó)內(nèi)專家學(xué)
者開始越來(lái)越重視玻璃幕墻的安全性現(xiàn)狀，并開展了較多
的研究。張?jiān)l(fā)、陸津龍統(tǒng)計(jì)分析了玻璃幕墻的現(xiàn)狀，并
采用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)評(píng)估技術(shù)，對(duì)既有玻璃幕墻進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、
檢測(cè)、分析，綜合評(píng)價(jià)了玻璃幕墻的安全 I'~6g及影響因素
。徐琳、梅錦輝等 ’ 詳細(xì)的分析了幕墻的施工工藝并
總結(jié)了提高幕墻質(zhì)量的措施及對(duì)策。吳懿 利用現(xiàn)場(chǎng)粘結(jié)
強(qiáng)度測(cè)試的方法，檢測(cè)了硅酮結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度和拉伸率等，
為幕墻的檢測(cè)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。
上述研究主要集中于從施工角度對(duì)既有幕墻存在質(zhì)量
提出的要求，而對(duì)既有幕墻的安全性能評(píng)價(jià)均未涉及到。
趙鳴等 ’采用模糊綜合評(píng)判方法對(duì)既有玻璃幕墻的安全性
能和檢測(cè)進(jìn)行研究。且絕大多數(shù)既有玻璃幕墻的安全性的
研究集中于2005年頒發(fā)的玻璃幕墻安全性能檢測(cè)評(píng)估技
術(shù)規(guī)程。本文作者結(jié)合大量玻璃幕墻項(xiàng)目檢查檢測(cè)的數(shù)據(jù)
結(jié)果，提出一種簡(jiǎn)便的安全性評(píng)價(jià)方法對(duì)既有玻璃幕墻的
安全性能影響因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)針對(duì)影響幕墻安全性能
的主要因素，提出相應(yīng)的切實(shí)有效的旨在提高幕墻結(jié)構(gòu)安
全質(zhì)量及使用功能的措施，便于進(jìn)行維修與加固。
2 既有玻璃幕墻安全性評(píng)價(jià)方法
影響玻璃幕墻的安全性能的影響因素較多，根據(jù)已有
的工程資料以及相關(guān)文獻(xiàn)，同時(shí)考慮到其科學(xué)性和層次性，
將玻璃幕墻的安全性能體系按照其影響因素可劃分為以下
幾部分
圖1 既有玻璃幕墻安全性能體系層次圖
2．1 評(píng)價(jià)模型
既有玻璃幕墻安全性能的評(píng)價(jià)模型是一個(gè)涵蓋不同指
標(biāo)、不同層次的綜合評(píng)價(jià)體系，可以通過選用綜合評(píng)價(jià)指
數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算(如式1)
P=Σ ￡Σ Ef|Ic (1)
式中，P為既有玻璃幕墻安全性能的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，
指數(shù)越小意味著既有幕墻安全性能降低越嚴(yán)重：為評(píng)價(jià)指
標(biāo)的權(quán)重，根據(jù)已有大量工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出(表1列出)：
為各因素的權(quán)重(見表2)，為各因素指標(biāo)評(píng)分值，根據(jù)
多位經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師分別評(píng)分(完好4分、基本完好3分、
l 墮墮
般損壞2分、嚴(yán)重?fù)p壞1分)，然后取平均值。
表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重
曰1 2 占3 4
O 5 0 2 O 2 O 1
表2 影響因素權(quán)重
f1 1 f1 2 C13 C14 f21 (、22 (131 (32 C41 f42 (’43
O 3 0 2 O 4 0 1 O 5 O 5 0 6 O 4 0 3 O 4 0 3
2．2 評(píng)價(jià)等級(jí)
根據(jù)有關(guān)資料和現(xiàn)行規(guī)范，將玻璃幕墻的安全性能分
成4個(gè)等級(jí) 安全性能基本符合要求，不影響幕墻的正常
使用；安全性能輕微降低，但不影響幕墻的正常使用：安
全性能降低較大，顯著影響幕墻正常使用：安全性能嚴(yán)重
下降且不符合要求，嚴(yán)重影響幕墻正常使用。表3列出詳
細(xì)評(píng)價(jià)等級(jí)。
表3 玻璃幕墻安全性能評(píng)價(jià)等級(jí)
項(xiàng)安全評(píng)價(jià)等級(jí)
目
A B C D
評(píng)價(jià)指數(shù)P 尸>4 4>P>3 3>P>2 5 JD<=2 5
安全性能 安全性能基 安全性能輕 安全性能降 安全性能
本符合要求 微降低 低較大， 嚴(yán)重下降
3 工程實(shí)例應(yīng)用
某民政局辦公大樓平面大致成矩形，西北角成圓弧形，
為主出入口。建筑平面東西長(zhǎng)約44．9米，南北向長(zhǎng)度約
20 3米。大樓含裙樓5層，主樓1 9層，塔樓2層，裙樓
層高5．0米。6樓層高為3 5米，7—1 8層為標(biāo)；隹層，層高
為3 1米。塔樓位于19層天臺(tái)西側(cè)共兩層，層高3．8米。
幕墻工程位于大樓外墻北立面，首層、二層為落地玻璃，
門廳上方直至主樓頂端的圓弧部分，為弧形隱框玻璃幕墻。
北立面及西立面為玻璃及復(fù)合鋁板復(fù)合幕墻。建筑物東立
面及南立面、外墻形式為鋁合金推拉窗加條形貼面磚(如
圖2所示)。玻璃幕墻總面積為4500平方米。擬采用上
述安全性能評(píng)價(jià)方法來(lái)進(jìn)行安全評(píng)估。
3．1 因素指標(biāo)評(píng)分
3．1．1 鋁材鋼材質(zhì)量安全
表4 鋁型材表面鍍膜層厚度測(cè)量結(jié)果(um)
測(cè)點(diǎn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
平均膜厚 198 150 21 8 194 201 21 4 126 180 16 18
局部最／J、 19 14 20 18 184 20 12 17 19 20
測(cè)點(diǎn)序號(hào) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
平均膜厚 190 180 196 21 0 200 196 232 196 204 21 0
局部最小 19 16 18 19 19 18 22 19 19 20
對(duì)既有幕墻所使用的鋁型材及鋼材的表面質(zhì)量、腐蝕、
斑跡以及內(nèi)壁和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢查。鋁材表面20處取樣點(diǎn)檢
測(cè)結(jié)果表明(表4所示)，氧化膜厚度達(dá)到AA1 5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，
表面質(zhì)量良好。鏡下所見，鋁材未發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，表面干
燥、光潔如新，無(wú)水漬痕跡，表明鋁型材狀態(tài)良好，無(wú)損
傷滲水現(xiàn)象，如圖3所示，評(píng)為3分。
1 2
(a) (b)
(C) (d)
圖2 辦公大樓玻璃幕墻：a)西立面復(fù)合幕墻，b)東立
面鋁合金門窗，c)裙樓部分，d)塔樓部分
圖3 鋁材檢測(cè)內(nèi)壁圖
3．1．2 玻璃質(zhì)量安全
玻璃的材料、加工等均符合規(guī)范。但部分玻璃出現(xiàn)破
裂現(xiàn)象(南立面4樓門窗玻璃、6樓西北角弧形玻璃)，
評(píng)為2分。
3．1．3 硅酮結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量安全
結(jié)構(gòu)膠和耐候膠為中性硅N,9-2，室外檢測(cè)外觀質(zhì)量、
注膠施工工藝良好，未發(fā)現(xiàn)年潔面油氣泡、脫膠等缺陷。
室內(nèi)檢測(cè)與相鄰粘結(jié)材料成分相容，鉸縫無(wú)滲水、潮濕現(xiàn)
象、密封性能良好。耐候膠大部分偏軟發(fā)粘，少量部位交
替變硬變脆，失去彈性(如表5所示)。部分膠體出現(xiàn)龜
裂粉化現(xiàn)象。耐候膠粘結(jié)失效，導(dǎo)致室內(nèi)普遍滲水(如圖
示4)，立柱、天花板等部位隨處可見水漬，室內(nèi)滲水現(xiàn)
象嚴(yán)重。取結(jié)構(gòu)膠的取樣數(shù)量為10組，隨機(jī)分布，取樣
分布于9個(gè)樓層。其實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果(拉伸強(qiáng)度、斷裂延
伸率、邵氏硬度、質(zhì)量損失率)表明，結(jié)構(gòu)膠老化程度尚
不嚴(yán)重(如圖示5)，評(píng)為2分。
3 1 4 其他材料質(zhì)量安全
所有支座以及不銹鋼連接件均狀態(tài)良好：評(píng)為3分。
梅驗(yàn)與iAiiE l
I
圖4 天花板滲水
圖5 密封膠與鋁板脫膠
3．1．5 立柱質(zhì)量安全
立柱與主體的連接部位表面質(zhì)量良好，采用非金屬墊
片防腐蝕和降噪。立柱與橫梁連接處的連接螺絲光亮如新
(如圖示3)。立柱正面壁厚達(dá)到4mm，側(cè)面壁厚達(dá)到
2．8mm，橫梁壁厚達(dá)到2．7mm，能滿足規(guī)范要求：評(píng)為
4分。
3．1 6 橫梁質(zhì)量安全
橫梁與立柱的連接質(zhì)量良好評(píng)：3分。
3．1．7 開啟窗
室外觀察開啟窗狀況良好，室內(nèi)檢查開啟窗可壓緊，
無(wú)明縫出現(xiàn)，窗框無(wú)變形。防水膠條未能形成連續(xù)防水構(gòu)
造，膠條老化嚴(yán)重，執(zhí)手損壞嚴(yán)重，窗鉸固定螺絲脫落、
窗鉸變形普遍、無(wú)法有效鎖閉窗扇，評(píng)為2分。
3 1 8 防火構(gòu)造
防火構(gòu)造基本符合規(guī)范要求評(píng)：為3分。
3．1_9 開啟窗、密封膠、防墜落措施設(shè)計(jì)
開啟窗、密封膠、防墜落措施的選材、施工設(shè)計(jì)均按
照規(guī)范要求 評(píng)為4分。
3．2 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)
根據(jù)2．1評(píng)價(jià)模型，可以得出該辦公大樓玻璃幕墻
安全性能綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為P：2 4x0．5+3 5x0．2+2．4x0．2+
4x0．1_2 78，因此其安全性能屬于嚴(yán)重影響幕墻正常使用
應(yīng)采取措施予以加固維修，與最終檢測(cè)結(jié)論趨于一致。
4 幕墻安全性能主要影響因素分析及
其對(duì)應(yīng)措施
針對(duì)上述工程實(shí)例及大量工程項(xiàng)目以及文獻(xiàn)中影響安
全性能的杈重大的因素進(jìn)行分析，并給出相應(yīng)應(yīng)對(duì)措施及
對(duì)策，具體如以下所述：
4．1 結(jié)構(gòu)密封膠失效
80年代以來(lái)，尤其是隱框玻璃幕墻所用的密封膠均
不符合GB1 6776—2005《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠)規(guī)定，
導(dǎo)致幕墻玻璃墜落占幕墻所有質(zhì)量問題的40％。早期由
于缺乏具體的施工標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，導(dǎo)致玻璃幕墻的設(shè)計(jì)、選
材以及施工中的密封膠存在各種質(zhì)量問題。研究表明 ，
使得密封膠失效的最主要原因是密封膠的老化。在幕墻的
使用過程中，密封膠受到環(huán)境中光、熱、氧(臭氧)以及
各種介質(zhì)甚至微生物等因素的影響與作用，其粘結(jié)性能會(huì)
逐漸下降，甚至被破壞。當(dāng)濕度>95％，溫度高于0℃ 的
環(huán)境，會(huì)使得密封膠的老化加重。另外，熱老化一熱失重
對(duì)密封膠的拉伸強(qiáng)度和粘結(jié)破壞面積影響最大，鹽霧和建
筑物清潔劑對(duì)密封膠的彈性模量影Ⅱ向最大，但是對(duì)密封膠
的變形影響不大。密封膠中的礦物油的揮發(fā)使得密封膠變
脆、變硬，出現(xiàn)開裂，同時(shí)其易于溶解在丁基密封膠中導(dǎo)
致中空玻璃流油、出霧、脫粘等現(xiàn)象。對(duì)于密封膠的失效
可以采取以下措施：有機(jī)硅聚合物總量(硅膠+硅油)
決定了密封膠的質(zhì)量和壽命，在密封膠的檢測(cè)醒目中增加
熱老化和有機(jī)硅聚合物總量的檢測(cè)，降低密封膠失效概率
。核查幕墻粘結(jié)現(xiàn)狀、維修、事故玻璃更換記錄，核定
結(jié)構(gòu)極限承載。其中以幕墻中空玻璃以及開啟窗粘結(jié)結(jié)構(gòu)
承載為重點(diǎn)核查項(xiàng)目。加大對(duì)幕墻粘結(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)荷載及變位
的響應(yīng)特性，以及對(duì)玻璃粘結(jié)結(jié)構(gòu)的承載可靠性監(jiān)測(cè)和評(píng)
定方法的定量化研究 。
4．2 開啟窗安全問題
開啟窗的構(gòu)造設(shè)計(jì)不當(dāng)以及使用中的脫落問題及五金
配件的不匹配或劣質(zhì)也是引起幕墻質(zhì)量的一個(gè)重要因素。
早期的隱框玻璃幕墻中，存在較多的玻璃下端沒有托塊的
不當(dāng)設(shè)計(jì)。采用中空玻璃的開啟窗存在密封膠與中空玻璃
以及窗框粘結(jié)的密封膠位置不重疊問題以及開啟窗開口角
度過大。除了不當(dāng)設(shè)計(jì)外，開啟窗的整體脫落同樣會(huì)引起
幕墻質(zhì)量。采用以下相應(yīng)措施可以降低開啟窗安全性能問
題開啟窗的面積應(yīng)該按照合理通光量選取，開啟部分面
積不應(yīng)大于幕墻面積的1 5％。開啟窗宜采用上懸式結(jié)構(gòu)，
以利于通風(fēng)。開啟窗四周應(yīng)接縫嚴(yán)密確保不滲漏水。
4．3 質(zhì)量不合格及金屬構(gòu)件銹蝕
表5 結(jié)構(gòu)膠樣品實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果(啞鈴型試件)
樣品 1 2 3 d 5 6 7 8 9 1O
拉伸強(qiáng)度(MPa) 1 8O 1．85 1 69 1 47 1 90 1 35 1 43 1 33 1 40 O 92
斷裂延伸率(％ ) 238 1 207 7 235 4 263 4 164 0 152 5 141 8 135 8 1O3 9 1 16 4
邵氏硬度(HsA ) 40．7 47 3 40 7 45 0 41 4 45 1 41 2 44 2 44 8 42 1
質(zhì)量損失率(％ ) O O6 O O8 O 1O 0 O9 0 O8 O 2O O 13 O 1 1 O 15 O O8
1 3
l 植驗(yàn)與認(rèn)i正
玻璃幕墻中所使用的不符合要求的鋁材、鋼材等框架、
玻璃面板以及連接構(gòu)件也是引起幕墻質(zhì)量問題的另一個(gè)重
要因素。采用如下的應(yīng)對(duì)措施可以降低幕墻的安全性能隱
患鋁合金型材應(yīng)符合 鋁合金建筑型材》標(biāo)；隹中規(guī)定的
高精級(jí)。其氧化鍍膜厚度須大于1 Sum (AA1 5級(jí))，滿
足規(guī)范要求，且鍍膜表面不得出現(xiàn)斑點(diǎn)、條紋等缺陷。劃
傷深度<兩倍膜厚度，劃傷長(zhǎng)度><150mm．傷數(shù)>

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