上海某大廈外立面安全性檢查研究

■ 張 翊 ZHANG Yi 楊順?lè)?YANG Shunfa

0 引言

建筑外立面形式有多種，其中，幕墻和門(mén)窗是建筑外立面兩個(gè)重要的組成部分。隨著建筑使用年限的增長(zhǎng)，建筑外立面安全性越來(lái)越受到重視，對(duì)既有建筑外立面進(jìn)行安全性檢查顯得特別重要[1]。本文側(cè)重探討既有幕墻和門(mén)窗安全性檢查。以下將從對(duì)某大廈幕墻和外窗的基本技術(shù)資料、使用材料的現(xiàn)場(chǎng)檢查、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的檢查、結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算等方面來(lái)進(jìn)行探討。

1 建筑基本信息

某大廈位于上海市黃浦區(qū)，該大廈主樓角部區(qū)域采用全隱框玻璃幕墻，4個(gè)立面采用飾面磚與橫明豎隱鋁合金窗組合。經(jīng)查閱相關(guān)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(shè)計(jì)單位為華東建筑設(shè)計(jì)院，目前能查閱到的資料中，只有該大廈改造項(xiàng)目建筑施工圖，至于其他技術(shù)資料（包括結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)、設(shè)計(jì)變更記錄、工程竣工報(bào)告、隱蔽工程驗(yàn)收記錄、工程質(zhì)量檢測(cè)記錄、材料質(zhì)量保證書(shū)、材料復(fù)驗(yàn)報(bào)告、建筑幕墻門(mén)窗使用情況記錄等）已無(wú)法查閱，且該施工圖未包含幕墻及鋁合金外窗相關(guān)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造信息。往往年代較遠(yuǎn)的大樓，很難再找到齊全的資料，一般需要通過(guò)對(duì)實(shí)際大樓現(xiàn)場(chǎng)檢查，再看是否滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求[2]。

2 幕墻及外窗使用材料的現(xiàn)場(chǎng)檢查

2.1 立柱、橫梁

2.1.1 外觀檢查

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(gòu)件外觀進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)主要受力構(gòu)件面層外觀良好，無(wú)明顯變形、損壞現(xiàn)象。

2.1.2 參數(shù)檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)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(guī)格進(jìn)行檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)立柱橫梁各隨機(jī)抽取3處，采用鋼直尺、超聲波測(cè)厚儀、渦流測(cè)厚儀測(cè)量鋁合金橫梁、立柱規(guī)格，部分測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

2.2 玻璃面板

2.2.1 外觀質(zhì)量檢查

對(duì)該大廈幕墻及鋁合金窗所使用的玻璃面板進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)其玻璃面板均有貼膜（部分貼在室內(nèi)側(cè)，部分貼在室外側(cè)），且大廈隱框幕墻外側(cè)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(kāi)裂，由于是單層玻璃，開(kāi)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(cè)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，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(fā)現(xiàn)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(xiàn)場(chǎng)采用人工登高檢查的方法對(duì)大廈幕墻外立面接縫硅酮密封膠進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)鋁合金外窗上沿與主體密封膠多處存在開(kāi)裂脫落現(xiàn)象，部分幕墻玻璃面板接縫密封膠開(kāi)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(xiàn)象。

2.3.2 硅酮結(jié)構(gòu)膠

2.3.2.1 外觀質(zhì)量檢查

從室內(nèi)觀察玻璃與附框之間硅酮結(jié)構(gòu)膠，表面較為平整，從切取的結(jié)構(gòu)膠截面看，注膠較為飽滿(mǎn)、密實(shí)。

2.3.2.2 注膠寬度、厚度、邵氏硬度及黏結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)

在隱框幕墻及鋁合金窗室內(nèi)側(cè)現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取三處測(cè)量其結(jié)構(gòu)膠注膠寬度及注膠厚度，鋁合金窗結(jié)構(gòu)膠注膠寬度約為1 5 mm～1 6 mm，隱框幕墻結(jié)構(gòu)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(cè)結(jié)構(gòu)膠黏結(jié)強(qiáng)度，特拆除一塊玻璃面板進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其結(jié)構(gòu)膠注膠厚度、寬度及邵氏硬度進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表2。通過(guò)拉拔儀測(cè)量其黏結(jié)強(qiáng)度，結(jié)果見(jiàn)表3。為盡量減少對(duì)幕墻的破壞，隱框幕墻部分未對(duì)玻璃面板進(jìn)行拆除，為檢測(cè)隱框幕墻部分結(jié)構(gòu)膠的老化情況，特在隱框幕墻內(nèi)部取下一段結(jié)構(gòu)膠，測(cè)量其邵氏硬度，結(jié)果為6 4。

3 幕墻及外窗結(jié)構(gòu)構(gòu)造的檢查

3.1 幕墻與主體結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造檢查

為檢查幕墻與主體結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造情況，對(duì)大廈8層?xùn)|南角隱框幕墻層間室內(nèi)裝修封堵進(jìn)行拆除。拆除封堵后，可以看到幕墻立柱通過(guò)角碼與主體結(jié)構(gòu)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(kāi)啟部分構(gòu)造檢查

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，該大廈頂部斜面未發(fā)現(xiàn)開(kāi)啟扇。對(duì)角部隱框幕墻及鋁合金外窗進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)角部隱框幕墻開(kāi)啟扇基本都被鎖上，不能打開(kāi)，部分鋁合金外窗開(kāi)啟扇開(kāi)啟困難，滑撐、限位器、鎖點(diǎn)等五金件金屬層色澤暗淡，執(zhí)手松動(dòng)、缺失，開(kāi)啟扇膠條脫落、缺失，五金件螺絲松動(dòng)，滑撐脫落，鋁合金型材出現(xiàn)變形，拼接縫隙大，結(jié)構(gòu)膠缺失等缺陷。

4 結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算

4.1 幕墻橫梁立柱承載能力驗(yàn)算

由于未能查閱該大廈幕墻橫梁立柱詳細(xì)截面圖形，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，采取簡(jiǎn)化計(jì)算模型，利用3 D 3 S結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)其使用的幕墻橫梁立柱進(jìn)行強(qiáng)度和撓度驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)表4。

根據(jù)以上驗(yàn)算結(jié)果，該大廈隱框幕墻橫梁立柱強(qiáng)度及撓度均符合要求。

4.2 玻璃面板承載能力驗(yàn)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，利用3 D 3 S結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)該大廈所使用的玻璃面板進(jìn)行強(qiáng)度和撓度驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表1 立柱、橫梁參數(shù)檢測(cè)表

表2 拆除板塊結(jié)構(gòu)膠黏結(jié)厚度、寬度及邵氏硬度

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，該大廈隱框玻璃幕墻玻璃面板強(qiáng)度符合《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)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(shí)面板強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為8 4 MP a”的要求，撓度符合第6.1.3條“在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，四邊支承玻璃的撓度限值不大于短邊邊長(zhǎng)的1/6 0”的要求，大廈大面積鋁合金外窗玻璃強(qiáng)度及撓度亦符合該規(guī)范要求

4.3 硅酮結(jié)構(gòu)膠及密封膠

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，利用3 D 3 S結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)該大廈所使用的硅酮結(jié)構(gòu)膠及密封膠進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)表6。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，該大廈隱框玻璃幕墻及鋁合金窗所使用的硅酮結(jié)構(gòu)膠的注膠厚度及寬度符合要求，且滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)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(yàn)算結(jié)果符合要求。

5 結(jié)論及建議

5.1 結(jié)論

根據(jù)檢查結(jié)果及結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，并依據(jù)《建筑幕墻安全性能檢測(cè)評(píng)估技術(shù)規(guī)程》（D G/T J 0 8—8 0 3—2 0 1 3）做綜合評(píng)定，該玻璃幕墻安全使用性能達(dá)到B u級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，安全性能略低，尚不顯著影響建筑幕墻的繼續(xù)使用。

5.2 建議

（1）對(duì)于隱框玻璃幕墻，一方面，玻璃幕墻結(jié)構(gòu)膠已發(fā)生老化，抗震性能降低，但其結(jié)構(gòu)膠黏結(jié)強(qiáng)度仍然滿(mǎn)足要求，正常情況下不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)膠失效導(dǎo)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(fēng)險(xiǎn)。對(duì)玻璃張貼安全膜是提高玻璃面板強(qiáng)度、防止玻璃破碎掉落的有效手段，但玻璃貼膜的施工質(zhì)量和壽命因素會(huì)影響安全膜的安全效果。因此，建議對(duì)該大廈隱框幕墻外側(cè)玻璃貼膜全部進(jìn)行更換（室外貼膜的壽命較短），選用適合室外的專(zhuān)業(yè)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(yán)格控制施工質(zhì)量，并對(duì)安全膜定期進(jìn)行維護(hù)和更換。另外，考慮到當(dāng)玻璃貼膜在其合理更換周期內(nèi)未能及時(shí)更換而致使其安全功能降低或喪失時(shí)，仍然存在玻璃遭受外力破碎脫落的風(fēng)險(xiǎn)，為進(jìn)一步降低隱框幕墻玻璃破碎掉落的風(fēng)險(xiǎn)，建議可考慮通過(guò)增加壓板，將全隱框幕墻改為半隱框幕墻，由專(zhuān)業(yè)幕墻設(shè)計(jì)和施工單位進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，并嚴(yán)控施工質(zhì)量。

表3 拆除板塊結(jié)構(gòu)膠黏結(jié)強(qiáng)度

表4 幕墻橫梁立柱強(qiáng)度和最大撓度驗(yàn)算

表5 玻璃面板強(qiáng)度和最大撓度驗(yàn)算

表6 硅酮膠黏結(jié)厚度和寬度驗(yàn)算

（2）對(duì)于鋁合金外窗，建議對(duì)室內(nèi)側(cè)玻璃貼膜全部進(jìn)行更換（室內(nèi)貼膜的壽命較室外貼膜長(zhǎng)）。考慮到安全性及室內(nèi)遮陽(yáng)隔熱需求，選用合適的專(zhuān)業(yè)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(yán)格控制施工質(zhì)量，并根據(jù)膜的壽命定期進(jìn)行維護(hù)和更換。

（3）建議對(duì)隱框玻璃幕墻接縫密封膠進(jìn)行全部更換，并嚴(yán)控打膠質(zhì)量，確保不發(fā)生雨水滲漏。

（4）根據(jù)《建筑幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（D G J 0 8—5 6—2 0 1 2）第2 3.3.2條，“業(yè)主應(yīng)根據(jù)幕墻表面保潔需要，確定清洗次數(shù)，每年不少于1次”。

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