既有玻璃幕墻安全評(píng)估檢測方法研究

周云

摘? ? 要：我國玻璃幕墻的應(yīng)用始于上世紀(jì)80年代，經(jīng)歷30多年的發(fā)展，我國已成為世界玻璃幕墻生產(chǎn)和使用第一大國。玻璃幕墻在使用過程中會(huì)出現(xiàn)一些安全方面的問題，比如鋼化玻璃發(fā)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(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重的安全隱患，如果采用有效的技術(shù)手段對玻璃幕墻進(jìn)行“體檢”，提前預(yù)判玻璃幕墻將會(huì)產(chǎn)生何種安全隱患，這樣會(huì)大大降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：玻璃;幕墻;檢測;安全

1? 前言

從既有玻璃幕墻的安全現(xiàn)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(jié)構(gòu)膠承載，而硅酮結(jié)構(gòu)膠的設(shè)計(jì)使用年限一般只有25年[1]，硅酮結(jié)構(gòu)膠一旦失效，將導(dǎo)致整塊玻璃面板脫落，造成嚴(yán)重安全隱患。大多數(shù)玻璃幕墻都是在人流量較大的商業(yè)地段，玻璃破損掉落將會(huì)造成嚴(yán)重的安全問題。近年來，新聞媒體經(jīng)常報(bào)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(tái)了一系列文件，要求重視既有玻璃幕墻安全性能檢測評(píng)估。

2? 硅酮結(jié)構(gòu)膠性能現(xiàn)場檢測

在既有玻璃幕墻安全評(píng)估檢測過程中，對于隱框幕墻，硅酮結(jié)構(gòu)膠的現(xiàn)場檢測非常重要，一旦硅酮結(jié)構(gòu)膠出現(xiàn)脆化、老化或與玻璃、鋁型材粘結(jié)不牢時(shí)，極易發(fā)生玻璃板塊脫落的事故，嚴(yán)重威脅人們生命財(cái)產(chǎn)安全。下面以一實(shí)例來說明硅酮結(jié)構(gòu)膠現(xiàn)場檢測外觀、注膠質(zhì)量、邵氏硬度、拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、粘結(jié)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(huán)境，業(yè)主方擔(dān)心硅酮結(jié)構(gòu)膠性能質(zhì)量發(fā)生變化，特委托我司對其進(jìn)行現(xiàn)場檢測評(píng)估，檢測方法如下：

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

（2）由于硅酮結(jié)構(gòu)膠處于副框與玻璃之間，從室內(nèi)側(cè)是看不到硅酮結(jié)構(gòu)膠的，要測得硅酮結(jié)構(gòu)膠相關(guān)性能，只能拆除玻璃板塊，注意副框與玻璃必須為一個(gè)整體拆下來，不能損壞中間的硅酮結(jié)構(gòu)膠。

（3）在拆下來的玻璃板塊上利用美工刀現(xiàn)場取下一段結(jié)構(gòu)膠，采用邵氏硬度計(jì)檢測其硬度，結(jié)果為63，超出規(guī)范限值20～60[2]的要求，表明該結(jié)構(gòu)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(hào)筆標(biāo)記，利用鋼鋸切割鋁合金副框，切割至玻璃面，測量并記錄結(jié)構(gòu)膠的寬度、厚度和長度。利用具有高強(qiáng)度和低延展性的環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠，將拉拔儀的標(biāo)準(zhǔn)塊粘貼在鋁合金副框上，進(jìn)行硅酮結(jié)構(gòu)膠現(xiàn)場粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)，記錄破壞時(shí)的最大拉力值和拉伸破壞長度，再通過計(jì)算得出現(xiàn)場硅酮結(jié)構(gòu)膠的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，現(xiàn)場檢測照片見圖1，檢測結(jié)果見表1、表2。

件對該大廈所使用的硅酮結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行驗(yàn)算，結(jié)構(gòu)膠厚度計(jì)算值為3.6mm，結(jié)構(gòu)膠寬度計(jì)算值為11.5mm，均小于現(xiàn)場實(shí)測值，硅酮結(jié)構(gòu)膠承載力滿足要求。結(jié)構(gòu)膠邵氏硬度不滿足《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》GB 16776-2005限值的要求，表明已發(fā)生老化，結(jié)構(gòu)膠彈性降低，抗震能力減弱，在遭遇地震時(shí)存在結(jié)構(gòu)膠失效的風(fēng)險(xiǎn)，一旦失效，則會(huì)導(dǎo)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(xiàn)場檢查檢測內(nèi)容一般有玻璃種類、厚度、外觀質(zhì)量和邊緣處理，鋼化玻璃現(xiàn)場檢測還應(yīng)包括表面應(yīng)力。

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

玻璃厚度也是一項(xiàng)重要的現(xiàn)場檢測參數(shù)，厚度大小能直接影響最終驗(yàn)算的玻璃應(yīng)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(jìn)行現(xiàn)場檢測，選取玻璃各邊的邊緣中點(diǎn)進(jìn)行檢測，現(xiàn)場檢測照片見圖3。

外觀質(zhì)量和邊緣處理一般采取人工目測的方法，玻璃不應(yīng)有缺棱、掉角等缺陷，中空玻璃不應(yīng)有起霧、結(jié)露和霉變等現(xiàn)象，夾層玻璃不應(yīng)有分層、脫膠和氣泡現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)玻璃有損壞的，應(yīng)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(yīng)力的測試一般在幕墻評(píng)估現(xiàn)場檢測中是容易被忽視的，玻璃的應(yīng)力直接影響到玻璃的強(qiáng)度，玻璃表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，玻璃內(nèi)部為拉應(yīng)力，拉壓應(yīng)力處于一種平衡狀態(tài)，玻璃表面壓應(yīng)力增加會(huì)使玻璃強(qiáng)度增加。鋼化玻璃的表面應(yīng)力不應(yīng)小于90MPa，且表面應(yīng)力最大值和表面最小值之差不應(yīng)超過15MPa[3]。由于鋼化玻璃應(yīng)力不均，會(huì)明顯增大自爆率，鋼化玻璃應(yīng)力值過小，則導(dǎo)致玻璃強(qiáng)度的減小，所以玻璃應(yīng)力的現(xiàn)場檢測也很重要。鋼化玻璃現(xiàn)場檢測應(yīng)力照片見圖4。

玻璃應(yīng)力的檢測過程如下：

（1）鋼化玻璃的表面應(yīng)力應(yīng)在具有錫擴(kuò)散層的玻璃表面進(jìn)行檢測。

（2）玻璃表面應(yīng)力測定點(diǎn)，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(diǎn)，這4點(diǎn)以及玻璃的幾何中心點(diǎn)為測量點(diǎn)。

（3）若玻璃短邊長度不足300mm時(shí)，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(diǎn)，這兩點(diǎn)以及玻璃的幾何中心點(diǎn)即為測量點(diǎn)。

（4）對于不規(guī)則形狀的玻璃，其應(yīng)力測量點(diǎn)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定合理的測點(diǎn)。

4? ?其他檢測方法介紹

4.1? 型材壁厚現(xiàn)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(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均對幕墻橫梁立柱壁厚規(guī)定了最小厚度。既有幕墻現(xiàn)場檢測時(shí)，幕墻基本上處于正常使用狀態(tài)，業(yè)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(jìn)行檢測，將測得結(jié)果減去表層膜厚，即為型材壁厚，現(xiàn)場檢測照片見圖5。

4.2? 光彈法檢測鋼化玻璃自爆風(fēng)險(xiǎn)

鋼化玻璃發(fā)生自爆的根本原因在于存在應(yīng)力集中，引起應(yīng)力集中的原因主要為玻璃內(nèi)部存在雜質(zhì)或缺陷，最主要的雜質(zhì)為硫化鎳晶體，由于雜質(zhì)與玻璃線膨脹系數(shù)不同，在溫度影響下，在雜質(zhì)周邊會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。由中國建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)有限公司包亦望團(tuán)隊(duì)研發(fā)的光彈掃描儀能預(yù)先判斷玻璃內(nèi)是否存在雜質(zhì)或缺陷，使用反射式光彈應(yīng)力儀對鋼化玻璃整個(gè)面域內(nèi)進(jìn)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(nèi)部是否存在明顯的集中應(yīng)力光斑，圖4-2為鋼化玻璃內(nèi)部集中應(yīng)力光斑典型形貌。

5? ?結(jié)束語

本文主要介紹既有玻璃幕墻現(xiàn)場檢測過程中需要用到的常規(guī)檢測手段，也有新的檢測技術(shù)，比如光彈掃描法。隨著檢測技術(shù)的發(fā)展，玻璃面板脫落風(fēng)險(xiǎn)分析[4]、高空幕墻自攀爬機(jī)器人等新的幕墻檢測技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，為今后既有幕墻現(xiàn)場檢測評(píng)估業(yè)務(wù)的開展提供有效的技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)：

[1] JGT 475-2015.建筑幕墻用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠[S].

[2] GB 16776-2005.建筑用硅酮結(jié)構(gòu)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(dòng)態(tài)法對既有玻璃幕墻安全性能評(píng)估研究[J].土木工程學(xué)報(bào)，2009（12）：11～15.