上海某大廈外立面安全性檢查研究

■ 張 翊 ZHANG Yi 楊順法 YANG Shunfa

0 引言

建筑外立面形式有多種，其中，幕墻和門窗是建筑外立面兩個重要的組成部分。隨著建筑使用年限的增長，建筑外立面安全性越來越受到重視，對既有建筑外立面進行安全性檢查顯得特別重要[1]。本文側重探討既有幕墻和門窗安全性檢查。以下將從對某大廈幕墻和外窗的基本技術資料、使用材料的現場檢查、結構構造的檢查、結構承載力驗算等方面來進行探討。

1 建筑基本信息

某大廈位于上海市黃浦區，該大廈主樓角部區域采用全隱框玻璃幕墻，4個立面采用飾面磚與橫明豎隱鋁合金窗組合。經查閱相關資料，該大廈全隱框玻璃幕墻總面積約3 0 0 0 m2，鋁合金窗總面積約2 0 0 0 m2，于1 9 9 4年竣工。該大廈設計單位為華東建筑設計院，目前能查閱到的資料中，只有該大廈改造項目建筑施工圖，至于其他技術資料（包括結構計算書、設計變更記錄、工程竣工報告、隱蔽工程驗收記錄、工程質量檢測記錄、材料質量保證書、材料復驗報告、建筑幕墻門窗使用情況記錄等）已無法查閱，且該施工圖未包含幕墻及鋁合金外窗相關節點構造信息。往往年代較遠的大樓，很難再找到齊全的資料，一般需要通過對實際大樓現場檢查，再看是否滿足相關標準規范的要求[2]。

2 幕墻及外窗使用材料的現場檢查

2.1 立柱、橫梁

2.1.1 外觀檢查

經現場檢查，該大廈頂部斜面玻璃幕墻及角部玻璃幕墻均為全隱框玻璃幕墻，大面積排窗均為橫明豎隱鋁合金窗，立柱與橫梁均為鋁合金型材。對該大廈全隱框玻璃幕墻及鋁合金窗的立柱、橫梁主要受力構件外觀進行普查，發現主要受力構件面層外觀良好，無明顯變形、損壞現象。

2.1.2 參數檢測

現場對該大廈頂部斜面玻璃幕墻、角部玻璃幕墻及大面積鋁合金窗立柱橫梁規格進行檢測，現場對立柱橫梁各隨機抽取3處，采用鋼直尺、超聲波測厚儀、渦流測厚儀測量鋁合金橫梁、立柱規格，部分測量數據見表1。

2.2 玻璃面板

2.2.1 外觀質量檢查

對該大廈幕墻及鋁合金窗所使用的玻璃面板進行普查，發現其玻璃面板均有貼膜（部分貼在室內側，部分貼在室外側），且大廈隱框幕墻外側貼膜普遍存在大量氣泡。該大廈五層南面有一處三角形玻璃開裂，由于是單層玻璃，開裂后極易脫落，這種情況一般建議盡快更換[3]。

2.2.2 玻璃面板品種、厚度檢測

經現場檢測，該大廈幕墻及鋁合金窗所使用的玻璃有兩種厚度。大廈頂部斜面及角部隱框幕墻所使用的玻璃均為1 0 mm厚單層玻璃，大廈大面積鋁合金窗使用的玻璃為8 mm厚單層玻璃。利用鋼化玻璃鑒別儀，發現大廈隱框幕墻所使用的玻璃面板基本為鋼化玻璃，而大廈鋁合金外窗七層以上部位所使用的玻璃基本均為鋼化玻璃，七層以下部位大多為普通平板玻璃。

2.3 密封材料

2.3.1 硅酮密封膠

現場采用人工登高檢查的方法對大廈幕墻外立面接縫硅酮密封膠進行普查，發現鋁合金外窗上沿與主體密封膠多處存在開裂脫落現象，部分幕墻玻璃面板接縫密封膠開裂，多處鋁合金外窗上沿壓蓋接縫密封膠脫落，大廈角部隱框幕墻部分接縫密封膠普遍存在表面不平整、粗糙的現象。

2.3.2 硅酮結構膠

2.3.2.1 外觀質量檢查

從室內觀察玻璃與附框之間硅酮結構膠，表面較為平整，從切取的結構膠截面看，注膠較為飽滿、密實。

2.3.2.2 注膠寬度、厚度、邵氏硬度及黏結強度檢測

在隱框幕墻及鋁合金窗室內側現場隨機抽取三處測量其結構膠注膠寬度及注膠厚度，鋁合金窗結構膠注膠寬度約為1 5 mm～1 6 mm，隱框幕墻結構膠注膠寬度約為2 5 mm～2 6 mm，注膠厚度均約為8 mm～1 0 mm。

為檢測結構膠黏結強度，特拆除一塊玻璃面板進行檢測，對其結構膠注膠厚度、寬度及邵氏硬度進行檢測，結果見表2。通過拉拔儀測量其黏結強度，結果見表3。為盡量減少對幕墻的破壞，隱框幕墻部分未對玻璃面板進行拆除，為檢測隱框幕墻部分結構膠的老化情況，特在隱框幕墻內部取下一段結構膠，測量其邵氏硬度，結果為6 4。

3 幕墻及外窗結構構造的檢查

3.1 幕墻與主體結構節點構造檢查

為檢查幕墻與主體結構連接節點構造情況，對大廈8層東南角隱框幕墻層間室內裝修封堵進行拆除。拆除封堵后，可以看到幕墻立柱通過角碼與主體結構連接，量得立柱角碼支座間距為3 3 9 1 mm，角碼壁厚1 0 mm。

3.2 開啟部分構造檢查

經現場檢查，該大廈頂部斜面未發現開啟扇。對角部隱框幕墻及鋁合金外窗進行普查，發現角部隱框幕墻開啟扇基本都被鎖上，不能打開，部分鋁合金外窗開啟扇開啟困難，滑撐、限位器、鎖點等五金件金屬層色澤暗淡，執手松動、缺失，開啟扇膠條脫落、缺失，五金件螺絲松動，滑撐脫落，鋁合金型材出現變形，拼接縫隙大，結構膠缺失等缺陷。

4 結構承載力驗算

4.1 幕墻橫梁立柱承載能力驗算

由于未能查閱該大廈幕墻橫梁立柱詳細截面圖形，根據現場檢測數據，采取簡化計算模型，利用3 D 3 S結構計算軟件對其使用的幕墻橫梁立柱進行強度和撓度驗算，驗算結果見表4。

根據以上驗算結果，該大廈隱框幕墻橫梁立柱強度及撓度均符合要求。

4.2 玻璃面板承載能力驗算

根據現場檢測結果，利用3 D 3 S結構計算軟件對該大廈所使用的玻璃面板進行強度和撓度驗算，驗算結果見表5。

表1 立柱、橫梁參數檢測表

表2 拆除板塊結構膠黏結厚度、寬度及邵氏硬度

根據以上計算結果，該大廈隱框玻璃幕墻玻璃面板強度符合《玻璃幕墻工程技術規范》（J G J 1 0 2—2 0 0 3）第5.2.1條“鋼化玻璃厚度在5～1 2 mm時面板強度設計值為8 4 MP a”的要求，撓度符合第6.1.3條“在風荷載標準值作用下，四邊支承玻璃的撓度限值不大于短邊邊長的1/6 0”的要求，大廈大面積鋁合金外窗玻璃強度及撓度亦符合該規范要求

4.3 硅酮結構膠及密封膠

根據現場檢測結果，利用3 D 3 S結構計算軟件對該大廈所使用的硅酮結構膠及密封膠進行驗算，驗算結果見表6。

根據以上計算結果，該大廈隱框玻璃幕墻及鋁合金窗所使用的硅酮結構膠的注膠厚度及寬度符合要求，且滿足標準《玻璃幕墻工程技術規范》（J G J 1 0 2—2 0 0 3）的要求。該大廈隱框玻璃幕墻及鋁合金窗所使用的硅酮密封膠寬度驗算結果符合要求。

5 結論及建議

5.1 結論

根據檢查結果及結構驗算，并依據《建筑幕墻安全性能檢測評估技術規程》（D G/T J 0 8—8 0 3—2 0 1 3）做綜合評定，該玻璃幕墻安全使用性能達到B u級標準，安全性能略低，尚不顯著影響建筑幕墻的繼續使用。

5.2 建議

（1）對于隱框玻璃幕墻，一方面，玻璃幕墻結構膠已發生老化，抗震性能降低，但其結構膠黏結強度仍然滿足要求，正常情況下不會發生結構膠失效導致玻璃面板脫落情況；另一方面，鑒于隱框幕墻玻璃基本為單層鋼化玻璃，且已正常使用2 0多年，一般情況下自爆的概率極低，但仍然存在遭受外力后破碎墜落的風險。對玻璃張貼安全膜是提高玻璃面板強度、防止玻璃破碎掉落的有效手段，但玻璃貼膜的施工質量和壽命因素會影響安全膜的安全效果。因此，建議對該大廈隱框幕墻外側玻璃貼膜全部進行更換（室外貼膜的壽命較短），選用適合室外的專業建筑玻璃安全膜，并采用合適的貼膜工藝，保證玻璃破碎后不脫落，嚴格控制施工質量，并對安全膜定期進行維護和更換。另外，考慮到當玻璃貼膜在其合理更換周期內未能及時更換而致使其安全功能降低或喪失時，仍然存在玻璃遭受外力破碎脫落的風險，為進一步降低隱框幕墻玻璃破碎掉落的風險，建議可考慮通過增加壓板，將全隱框幕墻改為半隱框幕墻，由專業幕墻設計和施工單位進行設計和施工，并嚴控施工質量。

表3 拆除板塊結構膠黏結強度

表4 幕墻橫梁立柱強度和最大撓度驗算

表5 玻璃面板強度和最大撓度驗算

表6 硅酮膠黏結厚度和寬度驗算

（2）對于鋁合金外窗，建議對室內側玻璃貼膜全部進行更換（室內貼膜的壽命較室外貼膜長）。考慮到安全性及室內遮陽隔熱需求，選用合適的專業建筑玻璃隔熱安全膜，并采用合適的貼膜工藝，保證玻璃破碎后不脫落，嚴格控制施工質量，并根據膜的壽命定期進行維護和更換。

（3）建議對隱框玻璃幕墻接縫密封膠進行全部更換，并嚴控打膠質量，確保不發生雨水滲漏。

（4）根據《建筑幕墻工程技術規范》（D G J 0 8—5 6—2 0 1 2）第2 3.3.2條，“業主應根據幕墻表面保潔需要，確定清洗次數，每年不少于1次”。

（5）根據《上海市建筑玻璃幕墻管理辦法》，建議對該大廈玻璃幕墻和鋁合金外窗不同部位的硅酮結構膠每3年進行1次黏結性能抽樣檢查。