上海市某大廈既有玻璃幕墻安全檢查評價小結

秦 天

(上海市浦東新區建設工程安全質量監督站，上海 201300)

1 概述

隨著城市的發展，各種摩天高樓拔地而起。玻璃幕墻因其采光好，防風雨，美觀的特性，已成為當前建筑主要的圍護結構之一。玻璃幕墻是由玻璃面板與承載結構體系組成的，不分擔主體結構荷載和作用的建筑外圍護結構。按支承方式的不同，玻璃幕墻可以分為框支承玻璃幕墻、全玻璃幕墻、點支承玻璃幕墻。

隨著玻璃幕墻應用范圍的逐漸擴大，我國陸續出臺了一系列幕墻標準。1996年7月30日，建設部發布了JGJ 102—1996玻璃幕墻工程技術規范。目前最新的是JGJ 102—2003玻璃幕墻工程技術規范，是根據建設部建標[2000]284號文件的要求，規范編制組在廣泛調查研究，既參考了國際標準和發達國家標準，也認真總結了工程實踐經驗，并且廣泛征求業界人士意見，對JGJ 102—96玻璃幕墻工程技術規范進行了修訂，規范的標準和技術在科學性、實踐性、系統性都達到了國際水平。然而，雖然我國在玻璃幕墻行業已經取得了很好的成果，但在實際工程中還存在一些問題：1)玻璃面板的爆裂和脫落。玻璃幕墻的玻璃面板的爆裂和脫落事故時有發生。其產生的原因主要有三種：a.由于鋼化玻璃加工工藝問題引起的自爆；b.由于玻璃自身的熱炸裂；c.設計不合理引起面板受力過程中局部應力過大而導致玻璃爆裂。2)硅酮結構密封膠老化。硅酮結構密封膠是玻璃幕墻常用的粘結劑。它的作用是粘結幕墻受力金屬構件和玻璃等非金屬材料。但目前，工程建筑中使用假冒偽劣結構膠的現象十分嚴重。假冒偽劣結構膠耐久性差，無法長期抵抗風荷載、玻璃面板自身重量、熱脹冷縮導致的應力和地震荷載作用，從而引起安全隱患問題。3)玻璃幕墻基礎研究不足。目前，我國缺乏對玻璃幕墻結構的基礎研究。基礎研究和數據分析確實為日后玻璃幕墻的日常使用埋下了巨大的隱患。玻璃幕墻的應力多采用電測法進行，即將電阻應變計安裝在被觀測物體上。該方法只能檢測到玻璃幕墻個別點的位移和應力，檢測范圍小且局限。

本文針對上海某1994年竣工的大廈的隱框玻璃幕墻進行了安全檢查，除采用常規手段外，還采用了中國建材檢驗認證集團股份有限公司研發的振動測試技術，通過檢測幕墻玻璃的振動頻率，并根據頻率的分布范圍，對玻璃幕墻進行了墜落風險評價。

2 振動檢測原理

該大廈幕墻玻璃為典型的四邊支承形式，其振動頻率應處于玻璃四邊簡支支撐和固支支撐對應的固有頻率之間，且可以把邊界簡支對應的頻率作為安全評估中的下限頻率值，把邊界固支對應的頻率作為安全評估中的上限頻率值。對于四邊支承的面板，四邊簡支對應的理論頻率(參照頻率下限值)按式(1)計算:

(1)

D=Eh3/12(1-v2)

(2)

其中，D為幕墻玻璃的剛度，N·m；E為幕墻玻璃的彈性模量，Pa；v為幕墻玻璃的泊松比，無綱量。

四邊固支對應的理論頻率(參照頻率上限值)按式(3)計算:

(3)

其中，ωmax為幕墻玻璃參照頻率上限值，rad/s。

理論上，實測幕墻玻璃的固有頻率越接近于上限值，其邊緣支承越緊固，安全等級越高。根據中國建材檢驗認證集團股份有限公司企業標準《既有建筑幕墻面板松動脫落風險評估標準 動態法》給出的頻率安全區間及其風險等級劃分標準如表1所示。

表1 幕墻玻璃脫落風險等級劃分

3 試驗方法和設備

該大廈是全隱框玻璃幕墻，位于該大廈7層～19層的東面，面積約710 m2，外立面形狀為凸出三角形，于1994年竣工。

檢查和評價依據：1)DG/TJ 08—803—2013建筑幕墻安全性能檢測評估技術規程;2)GB 50009—2012建筑結構荷載規范;3)JGJ/T 324—2014建筑幕墻工程檢測方法標準;4)JGJ 102—2003玻璃幕墻工程技術規范;5)GB 50210—2001建筑裝飾裝修工程質量驗收規范;6)JGJ/T 139—2001玻璃幕墻工程質量檢驗標準;7)DGJ 08—56—2012建筑幕墻工程技術規范;8)GB/T 21086—2007建筑幕墻;9)JGJ 113—2015建筑玻璃應用技術規程;10)GB 16776—2005建筑用硅酮結構密封膠;11)中國建材檢驗認證集團股份有限公司企業標準《既有建筑幕墻面板松動墜落風險評估方法——動態法》。

檢查與評估設備：玻璃幕墻墜落風險檢測儀、游標卡尺、玻璃測厚儀、超聲波測厚儀、渦流測厚儀、工業內窺鏡、鋼化玻璃鑒別儀、Low-E膜面鑒別儀、邵氏硬度計、激光測距儀、鋼卷尺、鋼直尺、拉拔儀、尼康D70單反數碼相機、專業登高作業設備、其他輔助設備。

4 試驗結果

4.1 結構膠

結構膠見表2，表3。

表2 拆除板塊結構膠粘結厚度、寬度及邵氏硬度

表3 拆除板塊結構膠粘結強度

根據以上檢測結果，結構膠注膠寬度滿足JGJ/T 139—2001玻璃幕墻工程質量檢驗標準的要求，結構膠注膠厚度滿足JGJ/T 139—2001玻璃幕墻工程質量檢驗標準的要求，結構膠粘結強度滿足GB 16776—2005建筑用硅酮結構密封膠的要求，結構膠邵氏硬度滿足GB 16776—2005建筑用硅酮結構密封膠的要求。

根據現場檢測結果，利用3D3S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4。

表4 硅酮膠粘結厚度和寬度驗算

根據以上計算結果，該大廈隱框玻璃幕墻所使用的硅酮結構膠的注膠厚度及寬度符合要求，且滿足JGJ 102—2003玻璃幕墻工程技術規范第5.6.1條“硅酮結構膠粘結寬度不小于7 mm，粘結厚度不小于6 mm，粘結寬度大于粘結厚度，但不宜大于厚度的2倍”的要求。該大廈隱框玻璃幕墻所使用的硅酮密封膠寬度驗算結果符合要求。

4.2 振動檢測

現場采集到的幕墻玻璃的典型振動波形圖見圖1，通過圖1可以直接得出幕墻玻璃的振動的固有頻率。根據檢測方案，對大樓所有幕墻玻璃樣本進行頻率測試，并得到了其固有頻率值。

根據現場測試，獲得幕墻玻璃的固有頻率，并根據表1給出的劃分標準，得出所測19樓的幕墻玻璃墜落風險等級如表5所示。

表5 現場測試樣品的固有頻率及其安全等級

根據表1，該樓層的墜落風險比較小。

5 結語

該大廈隱框幕墻外立面玻璃面板接縫密封膠局部存在開裂脫落現象，容易導致雨水滲進幕墻系統內部，對幕墻金屬構件造成腐蝕，從而對建筑造成安全威脅。通過對玻璃幕墻進行振動測試，結果顯示暫無墜落風險，但是已經下降到Bu級，其原因是整體結構隨著時間老化。振動檢測方法對于玻璃幕墻整體檢測具有很好的可操作性，今后可在工程檢測中進一步應用驗證。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；建議更換該幕墻開啟扇五金配件；建議對玻璃幕墻進行定期檢查和維保，發現問題及時解決。