傳統(tǒng)建筑幕墻檢測設(shè)備系統(tǒng)技改方向分析

鄭燕燕 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計院，安徽 合肥 230001）

1 概述

幕墻檢測技術(shù)的發(fā)展與幕墻的發(fā)展息息相關(guān)。隨著幕墻體量和構(gòu)造復(fù)雜程度的提高，一方面幕墻試件尺寸增大、幕墻典型單元的構(gòu)造要求提高，另一方面幕墻性能要求也越來越多，越來越復(fù)雜，要求幕墻檢測設(shè)備不僅測試規(guī)格要大，要能靈活組合，且設(shè)備測試性能也要先進(jìn)。以我院為代表的傳統(tǒng)建筑幕墻檢測試驗室，檢測設(shè)備、技術(shù)能力已跟不上產(chǎn)品的更新速度，幕墻檢測設(shè)備系統(tǒng)的更新升級已成為突出問題。本文在綜合研究國內(nèi)外建筑幕墻檢測性能要求和幕墻檢測行業(yè)設(shè)備發(fā)展水平的基礎(chǔ)上，分析了幕墻檢測設(shè)備系統(tǒng)的技改方向，通過對傳統(tǒng)檢測裝置技術(shù)的改進(jìn)革新，進(jìn)一步提高傳統(tǒng)幕墻檢測的技術(shù)能力和水平，保障建筑幕墻的產(chǎn)品質(zhì)量。

2 試驗室技改方向

2.1 測試箱體技改方向——大型反力墻系統(tǒng)

幕墻檢測是為了驗證幕墻安裝在墻體上后在經(jīng)受風(fēng)壓和雨水作用下抵抗變形與滲漏的能力，因此，作為檢測設(shè)備載體的試驗室也一定程度承受了由此帶來的振動影響。

壓力箱是幕墻檢測所必需的設(shè)備之一，國標(biāo)中要求壓力箱的開口尺寸應(yīng)能滿足試件安裝的要求；箱體應(yīng)具有好的水密性能，不應(yīng)影響觀察試件的水密性；箱體在承受檢測過程中可能出現(xiàn)的壓力差下不應(yīng)變形。因此，壓力箱體應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，可用鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)制作，其強(qiáng)度應(yīng)能承受在幕墻檢測過程中對壓力箱壁所施加的壓力荷載，并避免在此過程中產(chǎn)生影響檢測結(jié)果準(zhǔn)確性的變形。隨著實際工程體量和復(fù)雜性，有時檢測壓力很容易要求達(dá)到10000Pa以上。

反力墻是高精度的結(jié)構(gòu)試驗系統(tǒng)。反力墻結(jié)構(gòu)主要由連成整體的試驗臺和反力墻組成，用來為試驗裝置提供水平加載力。這樣可使反力墻承擔(dān)的水平作用力和試驗臺頂板承受的水平剪力形成自平衡，其受力特點(diǎn)為受荷大，變形小。采用箱型結(jié)構(gòu)可以使反力墻結(jié)構(gòu)在有限的空間內(nèi)具有最大結(jié)構(gòu)剛度。各箱之間預(yù)留門洞，相互連通，方便試驗裝置的安裝。試驗臺的頂板和反力墻墻身正面均勻布置間距為的預(yù)留孔加載孔，基本可以滿足任何尺寸的試驗?zāi)Ｐ秃图虞d裝置的安裝要求。

因此，試驗檢測箱體用反力墻結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)其受荷能力大且變形小的優(yōu)點(diǎn)，利用本身內(nèi)外反力墻體作為壓力箱的主要部分，不僅能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)對于壓力箱剛度、變形、密封性能等多方面的要求，還能夠大大增加幕墻檢測試驗容量，大大提高幕墻檢測的能力。例如，天津建科院采用U型反力墻體系可實現(xiàn)內(nèi)外側(cè)均可安裝試驗試件，最大試驗容量達(dá)到110 m×30 m，箱體設(shè)計壓力達(dá)到30000 Pa。

2.2 提高氣密、水密、抗風(fēng)壓性能檢測精度

幕墻在安裝使用前，應(yīng)選取典型試件通過國家認(rèn)可試驗室按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行氣密性、水密性、抗風(fēng)壓等性能測試，確認(rèn)是否滿足工程設(shè)計要求。幕墻檢測設(shè)備各測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性直接影響著建筑幕墻檢測獲取的檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，也影響著檢測人員所下檢測結(jié)論的準(zhǔn)確性。因此，通過相關(guān)技改措施，使得多項主要性能檢測指標(biāo)達(dá)到相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)檢測精度要求是十分必要的。

在幕墻氣密性能檢測中，設(shè)備采用風(fēng)機(jī)供氣入測試壓力箱體，一個空氣流量計測量流經(jīng)集流管的風(fēng)速。因測試幕墻試件規(guī)格和結(jié)構(gòu)類型的不同，滲透量差異較大。單個流量計無法滿足量程和精度的要求，必會導(dǎo)致檢測結(jié)果不確定度的增大。在新的設(shè)備技改中，可采取的技改措施是改變連接風(fēng)機(jī)送氣管道的布置，將總管分成大、中、小3條并行支管，每個支管配備相應(yīng)量程、精度的流量計，并在支管首端設(shè)置開關(guān)閥。測量時，依據(jù)試件大小選用合適的管道和流量計，提高測量的精度。同時，也要關(guān)注空氣流量計本身的精度，選擇測量精度較高的儀器使用。

在水密性能檢測中，國標(biāo)要求淋水量不小于4 L/（m2·min），淋水量可調(diào)節(jié)，檢測過程中淋水量穩(wěn)定。噴嘴應(yīng)布置均勻，間距不宜過大，應(yīng)使幕墻試件各部分承受噴淋的程度相當(dāng)。各噴嘴與試件的距離宜相等，可前后調(diào)整。噴嘴宜使水呈錐狀擴(kuò)散性噴出。在新的設(shè)備技改中，可采取的技改措施是：固定靜壓箱體可采取內(nèi)噴淋的裝置，對于移動或者組合的箱體，可采用外噴式裝置；同時，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注噴淋系統(tǒng)噴淋的均勻性，宜采用進(jìn)口一體成型噴嘴，避免后期使用過程中頻繁的堵塞和清理工作；還應(yīng)注意水管的布置，比如盡量采用魚刺形水管排布，減少上下水壓不均對噴淋效果的影響，使其形成的水面能100%覆蓋整個被測試件。

在抗風(fēng)壓性能檢測中，供風(fēng)設(shè)備應(yīng)能施加正負(fù)雙向的壓力，并能達(dá)到檢測所需最大壓力差，對差壓計的量程和精度的要求較高。檢測所用的位移計精度應(yīng)達(dá)到滿量程的0.25%，差壓計的精度應(yīng)達(dá)到示值1%。傳統(tǒng)幕墻檢測設(shè)備使用過程中，存在的問題主要是難以精確控制升降壓力速度和提供穩(wěn)定可控的正負(fù)方向壓力氣流。位移計由于使用頻繁，校準(zhǔn)結(jié)果顯示位移計測量精度難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。在新的設(shè)備改造中，需要重點(diǎn)關(guān)注離心風(fēng)機(jī)的功率、壓力范圍、正負(fù)壓切換平穩(wěn)性以及位移計測量精度，爭取傳感器獨(dú)立供電，實現(xiàn)無零漂并可考慮無線智能位移測量裝置的使用。

2.3 實現(xiàn)建筑幕墻層間變形性能（三維）檢測

傳統(tǒng)幕墻檢測設(shè)備大多根據(jù)國標(biāo)（GB/T18250-2000）《建筑幕墻平面內(nèi)變形性能檢測方法》研制，主要進(jìn)行平面內(nèi)（X軸維度）的變形性能和檢測，驅(qū)動裝置是電動液壓推桿。新標(biāo)（GB/T18250-2015）《建筑幕墻層間變形性能分級及檢測方法》除了舊標(biāo)要求的平面內(nèi)（X軸維度）的變形性能和檢測方法，還增加平面外（Y軸維度）和垂直方向（Z軸維度）變形性能及檢測方法，并增加建筑幕墻層間組合位移性能檢測方法。對于大型異型幕墻而言，一般要求按國標(biāo)、美標(biāo)進(jìn)行層間變形檢測，變形方向涵蓋X、Y、Z軸三個維度。技改方向：一是要求結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備拆裝方便，安裝架可根據(jù)測試試件的實際尺寸進(jìn)行改造調(diào)整，活動層鋼橫梁與鋼立柱靠牛腿和高強(qiáng)螺栓連接，使鋼橫梁與鋼立柱之間具有可動性；二是加載裝置的升級，當(dāng)測試試件結(jié)構(gòu)簡單、尺寸較小且要求檢測方向為一維時，可采用螺旋千斤頂，其操作簡單、節(jié)約檢測時間和成本。在大型、異型結(jié)構(gòu)幕墻檢測中可采用液壓千斤頂，甚至同步雙作用液壓系統(tǒng)，以滿足各方向?qū)娱g變形檢測的要求。

2.4 實現(xiàn)異形幕墻、軌道交通屏蔽門等一系列建設(shè)工程產(chǎn)品物理性能檢測

隨著城市軌道交通的發(fā)展，軌道交通站臺屏蔽門、電梯門檢測市場需求也越來越大。目前，國標(biāo)中對測試箱體的氣密性和剛度方面做了要求，對其結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有統(tǒng)一的要求。因此，將軌道交通站臺屏蔽門、電梯門、金屬屋面、采光頂、玻璃欄桿等建設(shè)工程產(chǎn)品與建筑幕墻門窗檢測一體化，通過對壓力箱平面、立面、強(qiáng)度、剛度等進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)計研究，建造能用于幕墻門窗、軌道交通屏蔽門等多種測試試件檢測的多功能一體化壓力箱。箱體可采用鋼結(jié)構(gòu)形式，保證箱體具有良好的剛度和強(qiáng)度。壓力箱在橫向和縱向可獨(dú)立分隔成多個小壓力箱體，采用鋼板墻隔開，互不影響。中小靜壓箱可根據(jù)具體情況選配2個或多個安裝框；大尺寸試件安裝時，可將相鄰壓力箱聯(lián)通使用。通過活動梁安裝，適應(yīng)多種類型及尺寸的試件，結(jié)構(gòu)靈活，輔材消耗少，安裝周期短，檢測效率高。

2.5 實現(xiàn)國際主流幕墻檢測標(biāo)準(zhǔn)的檢測

我國建筑幕墻標(biāo)準(zhǔn)體系相對于建筑幕墻工業(yè)的發(fā)展有一定的滯后。我國建筑幕墻標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展在借鑒國外先進(jìn)幕墻標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，逐漸形成了適合本國國情和行業(yè)發(fā)展的幕墻標(biāo)準(zhǔn)體系。隨著國內(nèi)幕墻生產(chǎn)企業(yè)在國外承包大型工程，幕墻檢測中也常用到美、歐標(biāo)等國外標(biāo)準(zhǔn)。目前，主流的幕墻檢測標(biāo)準(zhǔn)主要有美國標(biāo)準(zhǔn)（ASTM、AAMA）、國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）、歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN）、英國標(biāo)準(zhǔn)（BS）、日本標(biāo)準(zhǔn)（JIS）、澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)（AS）、新西蘭標(biāo)準(zhǔn)（NZS）、新加坡標(biāo)準(zhǔn)（ICS）等。

以最常用的美國標(biāo)準(zhǔn)為例，中美兩種標(biāo)準(zhǔn)體系對于幕墻功能的判定存在較多差異，最主要有以下三點(diǎn)：①美標(biāo)要求動態(tài)水密性試驗，能夠更真實的模擬自然界惡劣的環(huán)境，為適應(yīng)美標(biāo)動態(tài)水密性能的測試，需配置螺旋槳風(fēng)機(jī)；②美標(biāo)要求熱循環(huán)試驗，用于檢測幕墻試件在應(yīng)對氣候劇烈變化后保持原有物理性能的能力；③抗風(fēng)壓、層間變形、熱循環(huán)性能檢測后，還需進(jìn)行氣密性和水密性能檢測，對比前后結(jié)果，反映風(fēng)壓、變形、溫度等對氣密水密的影響，以確定幕墻試件的薄弱環(huán)節(jié)，經(jīng)過合理改進(jìn)，提高幕墻性能儲備。

3 技改工作目標(biāo)

檢測系統(tǒng)的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在箱體的密封性、安全可靠性、測試系統(tǒng)的準(zhǔn)確和穩(wěn)定性以及可擴(kuò)展性等方面。所以，通過技改主要實現(xiàn)以下三個目標(biāo)：

①幕墻檢測設(shè)備需滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，適用于建筑幕墻物理四性檢測，檢測數(shù)據(jù)應(yīng)真實可靠，設(shè)備應(yīng)靈活，便于操作；

②設(shè)備能夠進(jìn)行美國標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)、日本標(biāo)準(zhǔn)等主流幕墻外標(biāo)的檢測，滿足美標(biāo)及歐標(biāo)動態(tài)水密和熱循環(huán)試驗的檢測要求，要求設(shè)備系統(tǒng)能更好、更全面地測量建筑幕墻的各項性能，評價建筑幕墻的工程質(zhì)量；

③設(shè)備需既能滿足各種常規(guī)幕墻的安裝檢測，又能進(jìn)行各種轉(zhuǎn)角、曲面、斜面等異型、超大型幕墻試件的安裝和檢測，并可隨意劃分單元尺寸，同時進(jìn)行多組檢測。

4 結(jié)語

隨著我國國際化進(jìn)程的加快，超高層、高難度、新形式的建筑幕墻不斷涌現(xiàn)，建筑幕墻檢測方法也在不斷提高、完善。傳統(tǒng)建筑幕墻檢測試驗室的升級改造勢在必行。通過以上技術(shù)的革新，切實提高傳統(tǒng)幕墻檢測試驗室的檢測能力和技術(shù)水平，為保障建筑幕墻的安全、適用提供可靠的檢測手段，同時也為設(shè)計施工提供了新的依據(jù)，切實促進(jìn)建筑幕墻的健康、可持續(xù)發(fā)展，也能為相關(guān)技術(shù)的推廣應(yīng)用提供保證。