建筑幕墻物理性能檢測技術

劉茂楠 鄒錫林

摘 要:由于幕墻工程是實現建筑美觀和建筑功能的重要組成,因此,幕墻工程仍然是一些重要建筑不可或缺的組成。本文結合上海市建筑科學研究院嘉定幕墻檢測中心的情況,介紹了建筑幕墻物理性能檢測技術,供大家參考。

關鍵詞:建筑幕墻;性能;檢測;節能

1 前言

在直接影響建筑物質量的建筑幕墻行業中,新技術、新工藝、新材料得到廣泛應用,同時對建筑幕墻的安全、節能和使用功能提出了更高的要求。

2 幕墻檢測的技術背景

現有技術對建筑幕墻進行物理測試的檢測裝置,可對空氣滲漏性測試,測量建筑幕墻在一定壓力下的氣體泄漏量;可對雨水滲漏性測試,測量建筑幕墻在一定壓力下的雨水滲漏量;可對抗風壓特性測試,測量建筑幕墻對強風的抵抗特性。

目前國內外市場上對建筑幕墻進行物理測試的現有技術檢測裝置的原理大體相同,即利用風機向密閉的檢測箱體內提供不同的風壓,從而滿足三種不同的測試模式,并利用相應的傳感器測出相關參數。但是,各類建筑幕墻檢測裝置主要的差別在于其風壓調節系統的結構不同。此外,為了能夠滿足正負壓測試的要求,都設計了不同的正負壓切換機構。其中:

2.1 一種是德國KS公司的建筑幕墻檢測裝置,采用變頻調速的方式來控制風機的轉速,從而控制風量,進而達到控制風壓的目的。這種建筑幕墻檢測裝置的缺點是:

由于采用單一的風量控制控制方法對控制算法要求較高,從而加重了軟件開發的工作量。在該建筑幕墻檢測裝置中設有的正負壓切換機構,采用一種伺服驅動風口調節機構,利用同一個風機實現正負壓的靈活切換。但是其中有一個明顯的缺點:該機構為了靈活安裝,采用了木材作為安裝底板,然后,在國內的實際使用中,由于天氣潮濕,經常造成底板膨脹,從而加大了伺服機構的運動阻力。

在該建筑幕墻檢測裝置中由于選取的伺服電機力矩較小,因此經常造成電機燒毀,影響了設備的正常使用。

2.2 另一種是日本公司的建筑幕墻檢測裝置,日本公司的建筑幕墻檢測裝置則采用一套復雜的四聯動閥門調節機構,通過調節閥并配合簡單的風機調速功能來共同控制風量。從而達到控制風壓的目的。這種四聯動閥門調節機構的缺點是:

四聯動閥門調節機構中由于對調節閥要求非常高的響應速度,而一般蝶閥的響應速度為15s左右,即0-90度的開合時間需要15s,因此對調節閥的制造工藝要求很高。

四聯動閥門調節機構由于需要精確的定位精度,否則將很難保證穩定的風壓曲線,在設計方案中設計了一套機械四聯動閥門,并采用了電液伺服驅動,達到設計要求中的風壓控制曲線。因此,機械結構復雜,制造成本高。

由于四個閥門是聯動的,為了補償閥門通徑誤差的影響,在四個閥門前都各裝了一個調零閥門;因此,增加了另部件,提高制造成本。

2.3 還有一種我國現有技術的風量調節裝置,由風機、高速調節閥、高速截至閥以及普通調節閥構成。相應的閥門系統都配備相應的閥門控制/定位器。整個風量調節裝置的原理是:由變頻系統控制風機運轉,通過送風管道和高速調節蝶閥將壓縮空氣送入測試箱體。然而這樣僅僅能夠有效地控制箱體壓力的上升曲線,對于壓力的波動曲線無法精確控制,這是因為風機的調速性能在加速的時候可以有很高的響應速度,然后在減速的時候,由于風機的自身慣量,很難迅速減速,從而導致風壓的波動曲線無法達到國家檢測要求。這也是目前的幕墻物理性能檢測設備中最為突出的問題。

3 嘉定幕墻檢測中心主要特點及其領先技術

上海市建筑科學研究院嘉定幕墻檢測中心位于上海市嘉定區安亭鎮寶安公路4900號,總占地面積為3204平方米。由測試箱體和辦公樓兩大部分組成,主要用于檢測玻璃幕墻等建材質量。測試箱體及外圍鋼結構建筑面積為950.79平方米。測試箱體位于鋼結構廠房中央,共七層,總高度為16.9m,二層及以上各層工作平臺外圍均設置安全欄桿。鋼筋混凝土結構測試箱體平面呈“L”形,總長度為40.7m,并配備三部3噸電動葫蘆。操作辦公樓位于測試箱體東側,共三層,建筑面積為2879.39平方米,采用鋼筋混凝土框架結構。

嘉定幕墻檢測中心具有以下特點:

滿足新標準的方法和設備要求;最大限度地真實模擬幕墻的實際工況,并能滿足單元式幕墻的測試工況;具備對超高、超寬及特殊型式(轉角)幕墻試件的檢測能力;較高的檢測自動化,具備高效、快捷的檢測能力,設備加工、維修國產化;操作控制平臺人性化,建造、安裝便捷。

本系統主要的領先技術有:

對風壓控制,采用了變頻調速驅動大流量的高壓風機,結合由四套獨立氣動調節閥組成的風路切換機構,靈活地實現了箱體壓力的快速準確控制;

利用工業以太網和ProfiBUS現場總線傳遞所有傳感器數據及設備控制信號,極大簡化了布線工作,有效提高了各傳感器信號的抗干擾性和對各底層設備控制的準確性;系統具備操作自動控制、數據自動采集、空氣壓力測量精度為±3‰、空氣流量測量精度為±0.3‰、位移測量精度為1‰;系統具備操作自動控制、數據自動采集、結果自動處理等功能;確定系統軟件具備調理器的基本功能,其中包括:軟件的權限設置、自動測試、手動測試以及數據打印等功能;組成的編制了控制部分PID調節程序,實現了測試的檢測系統自動控制過程,解決測試全過程的實時處理;建立了測試數據庫,能生成原始記錄和報告打印;幕墻裝置與操作系統功能,總體性能達到國際領先水平。

幕墻配置采用國際知名的軟硬件,保證了系統的高度可靠性和安全性。相應的計量設備,均已通過計量檢定,可以滿足對幕墻的氣密、水密、抗風壓,抗震、動態水密以及保溫等各種性能進行檢測。

4 嘉定幕墻檢測中心主要檢測能力

上海建筑幕墻檢測中心是以上海市建筑科學研究院為主設立的上海地區建筑幕墻專業檢測機構,由上海市建設工程質量檢測中心實施日常檢測工作的管理。根據建建質(1998)19號《關于對建設部建筑幕墻檢測中心等五個幕墻質量檢測機構通過資質審核認可的通知》,上海建筑幕墻檢測中心可在認可的檢測范圍內跨地區開展建筑幕墻檢測工作。

根據國家質量技術監督局0556-1認可文件,上海建筑幕墻檢測中心能承擔建筑幕墻、建筑門窗及結構膠性能等方面的許可證檢測工作。

主要檢測能力如下:

·建筑幕墻風壓變形性能

·建筑幕墻空氣滲透性能

·建筑幕墻雨水滲漏性能

·建筑幕墻平面內位移性能

·建筑幕墻耐沖擊性能

·建筑幕墻動壓水密性能測試

·建筑玻璃物理性能

·建筑幕墻隔熱性能

·建筑幕墻隔聲性能

就目前來看,嘉定基地幕墻系統已滿足目前建筑幕墻性能試驗的所有技術要求(包括國家標準和ASTM、AAMA、AS/NZS4284 EN BS CWCT等國外標準),尤其適用于超大、超高的不同測試樣品測試,在國內同行業中處于領先水平。

結束語

當然,工程的研制建設者們并沒有停下他們的步伐,他們將用自已的聰明和智慧,使這套具有豐碑意義的檢測系統更為完善,更人性化。嘉定幕墻“三性”檢測系統的研制成功,為建筑幕墻“三性”檢驗提供了一種檢測方法,對建筑幕墻質量控制起到積極推動作用,標志著上海的幕墻檢測事業取得的進步,具有廣泛的社會效益,也將產生巨大的經濟效益。