既有建筑玻璃幕墻安全檢測與維護(hù)

■ 李 玲 LI Ling

0 引言

玻璃幕墻大約于20世紀(jì)80年代從西方國家傳入我國，至90年代中期形成高潮，是集建筑美學(xué)、建筑功能、建筑節(jié)能和建筑結(jié)構(gòu)等多種因素于一體的現(xiàn)代主義新型墻體[1]。隨著使用年限的增長，由玻璃面板爆裂或脫落、結(jié)構(gòu)膠失效、支撐結(jié)構(gòu)或固定裝置失效等引起的安全事故屢有發(fā)生。2004年，上海市建筑幕墻檢測中心對931幢玻璃幕墻建筑進(jìn)行了安全檢查，發(fā)現(xiàn)存在安全隱患的建筑數(shù)量接近10%[2]。

由于幕墻各相關(guān)主體缺乏其使用階段的檢測和維護(hù)意識，也沒有國家強(qiáng)制性的風(fēng)險(xiǎn)檢測和維保要求，使之安全評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)相對于產(chǎn)品和工程應(yīng)用嚴(yán)重滯后[3]。因此，定期對幕墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測與維護(hù)，對于解決由建筑玻璃幕墻使用帶來的嚴(yán)峻城市公共安全問題具有重要意義。

1 玻璃幕墻使用過程中最常見的問題

玻璃幕墻在使用過程中，經(jīng)常會遇到以下幾種問題：①面板損壞，包括玻璃自爆；②五金件損壞；③結(jié)構(gòu)膠及密封膠老化；④支撐體系破壞；⑤幕墻滲水。這些問題都會影響玻璃幕墻的安全使用，造成很多安全隱患。為此，需要通過現(xiàn)場檢測方法，對玻璃幕墻面板材料的種類、相關(guān)力學(xué)性能和材料性能、結(jié)構(gòu)膠的性能、五金件及支撐體系使用的材料、安裝節(jié)點(diǎn)等，以及幕墻滲水部位及情況進(jìn)行檢測與分析，查出相關(guān)問題及原因，及時(shí)進(jìn)行修繕，從而避免安全事故的發(fā)生。

2 安全性檢測案例

目前，我國對玻璃幕墻檢測主要以實(shí)驗(yàn)室為主，所具備的安全性能力方面的規(guī)定主要適用于實(shí)驗(yàn)室的。由于受現(xiàn)場及檢測條件的限制，現(xiàn)場檢測的規(guī)范及方法都比較少，而實(shí)驗(yàn)室檢測與現(xiàn)場檢測差異又比較大。因此，對玻璃幕墻進(jìn)行現(xiàn)場檢測非常必要。本文將結(jié)合具體工程實(shí)例，分析玻璃幕墻的現(xiàn)場檢測技術(shù)。

2.1 工程背景

某綜合大樓建于1995年，地上32層（主樓32層、裙樓7層）、地下2層，建筑主體結(jié)構(gòu)為混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)。主樓南、北外墻30層、局部27層以上部位采用玻璃幕墻（圖1）；東、西外墻所采用玻璃幕墻寬度為1 800 mm（圖2）。該建筑已投入使用超過20年，部分玻璃幕墻出現(xiàn)密封膠開裂、滲漏水等損壞現(xiàn)象，因此需進(jìn)行安全性檢測評估。

圖1 北立面玻璃幕墻

圖2 西立面玻璃幕墻

2.2 檢測內(nèi)容

根據(jù)房屋玻璃幕墻的現(xiàn)場情況，主要對以下內(nèi)容進(jìn)行檢測。

2.2.1 玻璃幕墻外觀質(zhì)量檢查

現(xiàn)場采用目測法對幕墻玻璃進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，發(fā)現(xiàn)玻璃幕墻系統(tǒng)頂部蓋板密封膠普遍出現(xiàn)膠老化開裂現(xiàn)象，立面幕墻系統(tǒng)采用的玻璃除7樓有一塊玻璃開裂外，其余未見明顯的氣泡、夾雜物、表面裂紋等缺陷。

2.2.2 玻璃的品種檢驗(yàn)

經(jīng)現(xiàn)場檢測，被檢主樓立面幕墻為單元式隱框構(gòu)造形式，其玻璃面板為8 mm厚度白玻璃，而非鋼化玻璃，玻璃因碎片過大，破壞時(shí)不具有安全性，故屬非安全玻璃。

2.2.3 鋁合金型材檢測

現(xiàn)場對鋁合金型材外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，采用HCC-17超聲波測厚儀對被檢典型立柱、橫梁鋁合金型材的壁厚進(jìn)行抽檢，并采用分度值為1 mm的鋼直尺及游標(biāo)卡尺對該幕墻的節(jié)點(diǎn)和立柱、橫梁等型材的外尺寸進(jìn)行測量。幕墻立柱、橫梁設(shè)計(jì)尺寸如圖3、4所示，檢測結(jié)果詳見表1。

根據(jù)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ/T 102—2003）第6.2.1中第2條規(guī)定，當(dāng)橫梁跨度≤1.2 m時(shí)，鋁合金型材截面主要受力部位的厚度不應(yīng)小于2.0 mm；當(dāng)橫梁跨度＞1.2 m時(shí)，其截面主要受力部位的厚度不應(yīng)小于2.5 mm。另外，第6.3.1中第2條規(guī)定，鋁型材截面開口部位的厚度不應(yīng)小于3.0 mm，閉口部位的厚度不應(yīng)小于2.5 mm。

圖3 立柱鋁合金型材設(shè)計(jì)尺寸

圖4 橫梁鋁合金型材設(shè)計(jì)尺寸

表1 鋁合金型材壁厚檢查結(jié)果

現(xiàn)場抽檢結(jié)果表明：①鋁合金型材基本無變形損壞和電化學(xué)腐蝕，鋁材表面未見裂縫、壓坑等表觀缺陷；②幕墻系統(tǒng)立柱采用的鋁合金型材符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)要求，但橫梁截面厚度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求；③主樓外立面幕墻典型鋁合金立柱型材外包尺寸為110 mm×70 mm，其壁厚最小值為2.4 mm；④橫梁鋁合金型材的外包尺寸為70 mm×55 mm，其壁厚最小值為2.0 mm，立柱和橫梁的截面均為封閉性。

2.2.4 開啟部分構(gòu)造檢查

采用觀察檢查和分度值為1 mm的鋼直尺測量方法，依據(jù)《玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 139—2001）的規(guī)定，對開啟部位的安裝質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明：①被檢幕墻開啟窗與四周之間的拼縫、密封良好；②密封橡膠條未發(fā)現(xiàn)有老化、缺損等缺陷。經(jīng)檢查，被檢幕墻開啟窗的開啟距離＜300 mm、開啟角度＜30°，符合《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ/T 102—2003）規(guī)定的相關(guān)技術(shù)要求。

2.2.5 鋁合金型材涂層厚度檢測

根據(jù)《玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 139—2001），現(xiàn)場采用eXact數(shù)顯涂層測厚儀對被檢的鋁合金立柱、橫梁型材表面涂層厚度進(jìn)行抽樣檢測（表2）。結(jié)果表明，被檢型材表面涂層厚度滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ 102—2003）中的規(guī)定。

2.2.6 幕墻連接節(jié)點(diǎn)的檢查

現(xiàn)場打開部分主樓幕墻節(jié)點(diǎn)及立柱與副框連接扣件進(jìn)行抽查（圖5、6），發(fā)現(xiàn)：①固定立柱的角碼采用螺栓連接方式與埋板連接，立柱由2個(gè)M12不銹鋼螺栓與角碼連接，且角碼與鋁框立柱以絕緣片隔離，以防止不同材料之間的化學(xué)作用；②橫梁與立柱之間采用鋁合金角碼連接，并采用2個(gè)M6×40不銹鋼螺釘連接固定。結(jié)果表明，幕墻節(jié)點(diǎn)構(gòu)造滿足《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ 102—2003）中的規(guī)定要求。

表2 鋁合金型材壁厚檢查結(jié)果

圖5 幕墻節(jié)點(diǎn)

圖6 立柱與副框連接扣件

2.2.7 耐候密封膠及密封材料檢查

結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際條件，按照國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》（GB 16776—2005）及《玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 139—2001）的有關(guān)條款，對玻璃面板中硅酮結(jié)構(gòu)密封膠進(jìn)行邵氏硬度檢測（表3），并檢查硅酮耐候密封膠的外觀質(zhì)量。結(jié)果表明，注膠基本飽滿、密實(shí)、平整，無明顯縫隙。根據(jù)《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》（GB 16776—2005）第5.2條規(guī)定，建筑幕墻的硅酮密封膠邵氏硬度應(yīng)在20～60范圍內(nèi)。現(xiàn)場抽檢了31層、32層及32夾層被檢幕墻的部分立面硅酮密封膠，檢測值均在上述規(guī)定范圍之內(nèi)，表明硅酮密封膠仍處于正常使用狀態(tài)。

2.2.8 幕墻的滲漏檢查

經(jīng)實(shí)地檢查，32夾層幕墻頂部存在明顯滲漏現(xiàn)象，其他部位未見明顯滲漏現(xiàn)象。

3 檢測結(jié)論

通過對以上內(nèi)容的檢測，可以得到以下結(jié)論。

表3 耐候結(jié)構(gòu)膠邵氏硬度檢測結(jié)果

（1）玻璃幕墻系統(tǒng)頂部蓋板密封膠普遍出現(xiàn)老化、開裂現(xiàn)象。立面幕墻系統(tǒng)采用的玻璃除7樓的1塊玻璃開裂外，其余未見明顯氣泡、夾雜物、表面裂紋等缺陷。

（2）幕墻玻璃為8 mm厚的非鋼化玻璃，玻璃因碎片過大，破壞時(shí)不具有安全性，故屬非安全玻璃。

（3）經(jīng)抽查，幕墻使用的鋁合金型材立柱和橫梁截面均為封閉形式，橫梁壁厚不符合現(xiàn)行規(guī)范《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ l02—2003)規(guī)定的相關(guān)技術(shù)要求（強(qiáng)制條款）。

（4）經(jīng)抽查檢測，硅酮結(jié)構(gòu)膠邵氏硬度值在合理范圍內(nèi)，仍處于正常使用狀態(tài)。

（5）經(jīng)檢查，幕墻橫梁副框與玻璃間未設(shè)結(jié)構(gòu)膠，玻璃面板僅豎向設(shè)結(jié)構(gòu)膠與立柱副框連接，結(jié)構(gòu)簡化為長邊（1 970 mm）的兩邊支承。

4 維護(hù)方案

玻璃幕墻的組成要素主要為玻璃面板、粘結(jié)密封材料、支撐體系和金屬連接件。相應(yīng)地，影響玻璃幕墻安全性能的因素可概括為玻璃面板失效、粘結(jié)材料失效和支撐結(jié)構(gòu)失效。本文從檢測和維護(hù)兩個(gè)方面，給出既有建筑玻璃幕墻的安全維護(hù)方案，具體內(nèi)容如圖7所示。

5 結(jié)語

綜上所述，通過對具體工程實(shí)例的現(xiàn)場檢測及分析，建立了一套針對玻璃幕墻安全維護(hù)的管理系統(tǒng)，主要有以下幾個(gè)方面經(jīng)驗(yàn)。

（1）對于使用一定年限的玻璃幕墻，需首先對其安全性進(jìn)行檢測，主要檢測內(nèi)容包括玻璃面板、鋁合金型材、開啟部分、幕墻連接節(jié)點(diǎn)、耐候密封膠及密封材料等，分析幕墻在使用過程中各組成部分存在的問題。

圖7 既有建筑玻璃幕墻的安全維護(hù)方案

（2）根據(jù)具體項(xiàng)目中存在的問題，制定具有針對性的安全維護(hù)方案，主要內(nèi)容包括玻璃面板、鋁合金型材、硅膠等；同時(shí)，對需要進(jìn)行檢查的內(nèi)容與時(shí)間應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)分析。

（3）按照制訂的安全維護(hù)方案，做好幕墻使用過程中的日常維護(hù)、定期檢查與維修，保證玻璃幕墻的安全使用。