既有玻璃幕墻安全評估檢測方法研究

周云

摘? ? 要：我國玻璃幕墻的應用始于上世紀80年代，經歷30多年的發展，我國已成為世界玻璃幕墻生產和使用第一大國。玻璃幕墻在使用過程中會出現一些安全方面的問題，比如鋼化玻璃發生自爆，玻璃面板脫落，這些掉落的玻璃碎片、玻璃板塊對人民生命財產造成嚴重的安全隱患，如果采用有效的技術手段對玻璃幕墻進行“體檢”，提前預判玻璃幕墻將會產生何種安全隱患，這樣會大大降低安全風險。

關鍵詞：玻璃;幕墻;檢測;安全

1? 前言

從既有玻璃幕墻的安全現狀來看，很多玻璃幕墻均已使用超過20年，這其中包括很多隱框玻璃幕墻，隱框幕墻玻璃板塊由硅酮結構膠承載，而硅酮結構膠的設計使用年限一般只有25年[1]，硅酮結構膠一旦失效，將導致整塊玻璃面板脫落，造成嚴重安全隱患。大多數玻璃幕墻都是在人流量較大的商業地段，玻璃破損掉落將會造成嚴重的安全問題。近年來，新聞媒體經常報道玻璃幕墻面板脫落傷人，天空飄下“玻璃雨”，嚇跑行人，砸壞多輛汽車，政府對此高度重視，相繼出臺了一系列文件，要求重視既有玻璃幕墻安全性能檢測評估。

2? 硅酮結構膠性能現場檢測

在既有玻璃幕墻安全評估檢測過程中，對于隱框幕墻，硅酮結構膠的現場檢測非常重要，一旦硅酮結構膠出現脆化、老化或與玻璃、鋁型材粘結不牢時，極易發生玻璃板塊脫落的事故，嚴重威脅人們生命財產安全。下面以一實例來說明硅酮結構膠現場檢測外觀、注膠質量、邵氏硬度、拉伸粘結強度、粘結破壞面積的方法。

上海某大廈于1994年竣工，大廈東南角采用全隱框玻璃幕墻，由于長年遭受陽光暴曬、晝夜溫差等不利環境，業主方擔心硅酮結構膠性能質量發生變化，特委托我司對其進行現場檢測評估，檢測方法如下：

（1）為檢查硅酮結構膠整體的外觀質量，我司特聘請專業的幕墻維保單位采取蜘蛛人的形式對玻璃幕墻外立面進行普查，普查選擇在天氣晴朗的白天進行，采用目測的方法。

（2）由于硅酮結構膠處于副框與玻璃之間，從室內側是看不到硅酮結構膠的，要測得硅酮結構膠相關性能，只能拆除玻璃板塊，注意副框與玻璃必須為一個整體拆下來，不能損壞中間的硅酮結構膠。

（3）在拆下來的玻璃板塊上利用美工刀現場取下一段結構膠，采用邵氏硬度計檢測其硬度，結果為63，超出規范限值20～60[2]的要求，表明該結構膠有了一定的老化。

（4）將拆下來的玻璃板塊平放于地面上，采用鋼直尺量取切割長度為50mm，用記號筆標記，利用鋼鋸切割鋁合金副框，切割至玻璃面，測量并記錄結構膠的寬度、厚度和長度。利用具有高強度和低延展性的環氧樹脂結構膠，將拉拔儀的標準塊粘貼在鋁合金副框上，進行硅酮結構膠現場粘結強度試驗，記錄破壞時的最大拉力值和拉伸破壞長度，再通過計算得出現場硅酮結構膠的拉伸粘結強度，現場檢測照片見圖1，檢測結果見表1、表2。

件對該大廈所使用的硅酮結構膠進行驗算，結構膠厚度計算值為3.6mm，結構膠寬度計算值為11.5mm，均小于現場實測值，硅酮結構膠承載力滿足要求。結構膠邵氏硬度不滿足《建筑用硅酮結構密封膠》GB 16776-2005限值的要求，表明已發生老化，結構膠彈性降低，抗震能力減弱，在遭遇地震時存在結構膠失效的風險，一旦失效，則會導致隱框幕墻玻璃板塊整體脫落。

3? 玻璃面板性能檢測

既有玻璃幕墻玻璃面板現場檢查檢測內容一般有玻璃種類、厚度、外觀質量和邊緣處理，鋼化玻璃現場檢測還應包括表面應力。

采用鋼化玻璃鑒別儀對既有幕墻玻璃種類進行判別，一般選取玻璃邊緣部位進行檢測，透過儀器觀察窗口，觀察到明顯的應力光斑的就可以定性的認為該玻璃為鋼化玻璃，現場檢測照片見圖2。

玻璃厚度也是一項重要的現場檢測參數，厚度大小能直接影響最終驗算的玻璃應力及撓度大小，對于既有玻璃幕墻，在不破損的情況下采用中空玻璃測厚儀進行現場檢測，選取玻璃各邊的邊緣中點進行檢測，現場檢測照片見圖3。

外觀質量和邊緣處理一般采取人工目測的方法，玻璃不應有缺棱、掉角等缺陷，中空玻璃不應有起霧、結露和霉變等現象，夾層玻璃不應有分層、脫膠和氣泡現象，發現玻璃有損壞的，應查明玻璃損壞的可能原因，如自爆、安裝問題、外部因素等。

鋼化玻璃表面應力的測試一般在幕墻評估現場檢測中是容易被忽視的，玻璃的應力直接影響到玻璃的強度，玻璃表面產生壓應力，玻璃內部為拉應力，拉壓應力處于一種平衡狀態，玻璃表面壓應力增加會使玻璃強度增加。鋼化玻璃的表面應力不應小于90MPa，且表面應力最大值和表面最小值之差不應超過15MPa[3]。由于鋼化玻璃應力不均，會明顯增大自爆率，鋼化玻璃應力值過小，則導致玻璃強度的減小，所以玻璃應力的現場檢測也很重要。鋼化玻璃現場檢測應力照片見圖4。

玻璃應力的檢測過程如下：

（1）鋼化玻璃的表面應力應在具有錫擴散層的玻璃表面進行檢測。

（2）玻璃表面應力測定點，在距長邊100mm的距離上，引平行于長邊的2條平行線，并與對角線相交于4點，這4點以及玻璃的幾何中心點為測量點。

（3）若玻璃短邊長度不足300mm時，則在距短邊100mm的距離上引平行于短邊的兩條平行線與中心線相交于2點，這兩點以及玻璃的幾何中心點即為測量點。

（4）對于不規則形狀的玻璃，其應力測量點根據現場實際情況確定合理的測點。

4? ?其他檢測方法介紹

4.1? 型材壁厚現場檢測

做為幕墻主要受力桿件的橫梁立柱，其截面受力部位的鋁合金型材壁厚是非常重要的，行業相關標準均對幕墻橫梁立柱壁厚規定了最小厚度。既有幕墻現場檢測時，幕墻基本上處于正常使用狀態，業主方一般是不允許采取破損的方式檢測，我們可采用具有雙晶探頭的超聲波測厚儀在型材外表面進行檢測，將測得結果減去表層膜厚，即為型材壁厚，現場檢測照片見圖5。

4.2? 光彈法檢測鋼化玻璃自爆風險

鋼化玻璃發生自爆的根本原因在于存在應力集中，引起應力集中的原因主要為玻璃內部存在雜質或缺陷，最主要的雜質為硫化鎳晶體，由于雜質與玻璃線膨脹系數不同，在溫度影響下，在雜質周邊會發生應力集中現象。由中國建材檢驗認證集團有限公司包亦望團隊研發的光彈掃描儀能預先判斷玻璃內是否存在雜質或缺陷，使用反射式光彈應力儀對鋼化玻璃整個面域內進行掃描，通過肉眼或拍攝相片與攝像的方式檢查鋼化玻璃內部是否存在明顯的集中應力光斑，圖4-2為鋼化玻璃內部集中應力光斑典型形貌。

5? ?結束語

本文主要介紹既有玻璃幕墻現場檢測過程中需要用到的常規檢測手段，也有新的檢測技術，比如光彈掃描法。隨著檢測技術的發展，玻璃面板脫落風險分析[4]、高空幕墻自攀爬機器人等新的幕墻檢測技術也不斷涌現，為今后既有幕墻現場檢測評估業務的開展提供有效的技術手段。

參考文獻：

[1] JGT 475-2015.建筑幕墻用硅酮結構密封膠[S].

[2] GB 16776-2005.建筑用硅酮結構密封膠[S].

[3] JG/T 455-2014.建筑門窗幕墻用鋼化玻璃[S].

[4] 劉小根，包亦望，宋一樂，邱巖.基于動態法對既有玻璃幕墻安全性能評估研究[J].土木工程學報，2009（12）：11～15.