如何做好幕墻工程的四性試驗

郝為峰（江蘇建科工程咨詢有限公司， 江蘇 南京 210019）

0 引 言

隨著幕墻技術(shù)的發(fā)展，近年來幕墻已成為大多數(shù)公共建筑的首選外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和裝飾形式。作為建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，幕墻的物理性能和工作性能直接影響到建筑預(yù)設(shè)功能的實現(xiàn)。在幕墻的諸多性能中，抗風(fēng)壓性能、空氣滲透性能、雨水滲漏性能和平面變形性能最為關(guān)鍵。由于上述四性檢測可共用同一試驗設(shè)備、可在同一個試驗過程中完成，因而合稱為幕墻四性試驗。

建筑幕墻四性試驗是保證幕墻安全與使用功能的重要測試手段，是檢驗?zāi)粔ξ锢硇阅?、幕墻設(shè)計質(zhì)量的重要途徑和最有效方法。然而，在實際的實施過程中，敷衍地對待幕墻四性試驗的工程實施單位并不占少數(shù)，以致釀成質(zhì)量事故，造成經(jīng)濟(jì)損失。為此，筆者試圖對幕墻四性試驗的全過程進(jìn)行歸納總結(jié)，梳理出幕墻四性試驗各個環(huán)節(jié)的注意事項，以期能為業(yè)界同仁提供參考和借鑒。

1 正確選擇幕墻四性試驗的時間

幕墻四性試驗的目的是驗證幕墻設(shè)計的正確性、合理性、工藝成熟性和施工便捷性，既是對設(shè)計質(zhì)量的總驗收，也是對幕墻施工質(zhì)量的重要預(yù)控（事前控制）。因此，幕墻四性試驗的時間應(yīng)選擇在設(shè)計完成、現(xiàn)場施工前的時間段內(nèi)。只有確保幕墻四性試驗合格，各項預(yù)定功能得到有效保證的前提下，各類材料、構(gòu)配件、施工工藝才能最終確定，幕墻組件才能被允許批量生產(chǎn)和加工。

某些工程幕墻四性試驗安排在幕墻安裝施工過程中或工程竣工交付前進(jìn)行，這就失去檢測的目的和意義，與幕墻四性試驗的初衷背道而馳。一旦試驗檢測不合格，勢必要對已完工的工程進(jìn)行大面積整改和調(diào)整，甚至導(dǎo)致工程無法交付，給設(shè)計單位及施工單位帶來巨大損失。

2 確定試件選取部位與試件數(shù)量

幕墻四性試驗試件選取部位應(yīng)與業(yè)主、設(shè)計單位、監(jiān)理單位協(xié)商，取得相關(guān)單位的簽字認(rèn)可。一般情況下，應(yīng)考慮幕墻結(jié)構(gòu)、荷載和作用組合的值與主要受力型材、幕墻分格等因素， 選取工程中最不利分格（最大）及最不利位置（如頂部）。選取試件還應(yīng)具有一定的代表性，能夠反應(yīng)大面積幕墻的普遍構(gòu)造特征。

同一工程中采用不同類型、不同材料、不同結(jié)構(gòu)幕墻，每種形式的幕墻應(yīng)分別至少取 1 幅試件。例如，蘇州工業(yè)園區(qū)的現(xiàn)代大廈幕墻工程由于幕墻形式、系統(tǒng)構(gòu)造各異，幕墻四性試驗共計取 4 幅試件，即裙房構(gòu)件式幕墻 1 幅、主樓單元式幕墻 2 幅、多功能廳采光頂 1 幅。這 4 幅試件完整地代表了全部幕墻工程形式和構(gòu)造，這樣的幕墻四性試驗才能準(zhǔn)確地反應(yīng)了幕墻設(shè)計質(zhì)量和幕墻物理性能。

試件采用的各類材料應(yīng)與實際工程中的截面大小、建筑師認(rèn)可的材料相一致，由監(jiān)理單位進(jìn)行見證取樣和送檢；試件的加工及安裝方法必須與設(shè)計圖紙一致，不得為追求試驗通過而增加額外措施。

3 幕墻四性試驗試件規(guī)格與相關(guān)要求

為準(zhǔn)確測試幕墻的物理性能，幕墻四性試驗試件一般采用足尺模型（1∶ 1），相當(dāng)于把施工現(xiàn)場安裝完成的一幅幕墻完整地搬至試驗箱，真實模擬幕墻實際工作狀態(tài)，測試幕墻真實的性能表現(xiàn)，以期在設(shè)計階段查漏補(bǔ)缺確保幕墻工程質(zhì)量。為此，幕墻四性試驗對測試試件的規(guī)格大小、結(jié)構(gòu)連接、板塊接縫等進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，具體表述如下。

（1）如上所述，檢測試件代表典型部位和典型結(jié)構(gòu)體系的性能，應(yīng)有足夠的尺寸（足尺模型）和配置。試件的寬度和高度宜為“三開間＋三層樓”，即水平向三板塊豎向三板塊，因為檢測既要有本板片各項指標(biāo)，也要有板塊邊界連接的檢測數(shù)據(jù)，只有“三開間＋三層樓”才能完整滿足此要求。

（2）檢測試件應(yīng)包括代表性的幕墻節(jié)點(diǎn)，確保試件的組裝和安裝時的受力狀況應(yīng)與竣工后的實際使用情況相符，以真實測定幕墻風(fēng)壓變形性能；檢測試件上應(yīng)包括典型板塊拼接縫（垂直接縫和水平接縫），開啟窗占試件總面積的比例也應(yīng)與實際工程一致，完整反映幕墻密封性。

（3）單元式幕墻密封性一直以來就是檢測的重點(diǎn)，完整的幕墻試件應(yīng)至少有 1 道與實際工程相一致的單元板立柱和橫梁十字拼接縫，并且單元板的四邊接縫至少有 1 道與實際工程相一致。

（4）全玻璃幕墻試件寬度和高度為“兩開間一層樓”，即有一個完整跨距高度，層高不同是應(yīng)選擇最大層高；寬度方向應(yīng)不少于 2 個完整的玻璃面板寬度，也就是“兩塊面板＋三道玻璃勒”。鋼索結(jié)構(gòu)點(diǎn)支撐全玻幕墻，也參照上述要求選取試件尺寸。

4 檢測單位編制幕墻四性試驗實施方案

建筑幕墻四性試驗應(yīng)委托具有相應(yīng)資質(zhì)的檢測機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)實施。試驗方案也一般由檢測機(jī)構(gòu)編制，主要內(nèi)容包括檢測內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)、試驗樣品要求、檢測設(shè)備情況、試驗方法、檢測報告等 5 部分，其中，試驗方法是試驗方案的重點(diǎn)內(nèi)容。依據(jù)國際通行做法和我國現(xiàn)行幕墻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，幕墻四性試驗檢測順序一般為：氣密、水密、抗風(fēng)壓變形P1→抗風(fēng)壓反復(fù)受壓 P2→ 安全檢測 P3→風(fēng)荷載設(shè)計值（P4=1.4 P3）試驗→平面內(nèi)變形試驗。

隨著對外開放和我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，許多歐美建筑師參與了國內(nèi)建筑方案招標(biāo)，一大批建筑采用了外籍建筑師方案。前述蘇州工業(yè)園區(qū)現(xiàn)代大廈即為美國洛瀚建筑事務(wù)所方案，由于美方建筑師并不了解我國規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其要求按照美國標(biāo)準(zhǔn)（ASTM）進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能（相當(dāng)于我國的抗風(fēng)壓性能）、氣密性能、水密性能試驗。 這就意味著該工程的幕墻性能試驗，既要符合美國標(biāo)準(zhǔn)也要符合中國標(biāo)準(zhǔn)。 美國標(biāo)準(zhǔn)與國家標(biāo)準(zhǔn)主要差異情況如下：美國標(biāo)準(zhǔn)沒有平面內(nèi)變形性能要求，但其水密、氣密、風(fēng)壓變形測試標(biāo)準(zhǔn)較國家標(biāo)準(zhǔn)更高。鑒于此，經(jīng)與檢測機(jī)構(gòu)研究決定，平面內(nèi)變形性能按照國家標(biāo)試驗，但其水密、氣密、風(fēng)壓變形性能按照美國標(biāo)準(zhǔn)試驗。整個幕墻四性試驗程序如下：氣密性能（ASTM E283）水密性能（ASTM E331）抗風(fēng)壓性能（ASTM E330）第二次氣密性能（ASTM E283）第二次水密性能（ASTM E331）抗平面內(nèi)變形性能（GB/T 18250—2000）第三次氣密性能（ASTM E283）第三次水密性能（ASTM E331）。

因此，幕墻四性試驗檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)具體項目情況編制試驗方案，編制完成后應(yīng)提交建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位和監(jiān)理單位，征求各單位意見并進(jìn)一步修改完善，最后按協(xié)商一致的方案進(jìn)行試驗檢測。

5 繪制幕墻四性試驗試件施工圖

幕墻四性試驗是在試驗箱上進(jìn)行的，作為通用設(shè)備的試驗箱，其每層高度、左右調(diào)節(jié)幅度不可能與試件的實際支撐點(diǎn)完全一致，試件的大小也不可能剛好與試驗箱相等。這就要求設(shè)計人員繪制詳細(xì)的試件施工圖，采取系列轉(zhuǎn)換的方法，使試件在試驗箱上的支撐點(diǎn)與工程實際完全一致；采取相應(yīng)的措施，使試件與試驗箱之間包封嚴(yán)密，保證幕墻四性試驗順利進(jìn)行。

5.1 試件施工圖出圖注意事項

幕墻四性試驗施工圖應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的精度要求，應(yīng)包括幕墻設(shè)計說明、各項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、立面大樣圖、詳細(xì)節(jié)點(diǎn)圖等。

設(shè)計說明應(yīng)至少包括以下 4 個部分：① 設(shè)計依據(jù)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)境外標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)注明國家、標(biāo)準(zhǔn)名稱）；②主要材料型號和性能、試件加工制作工藝要求；③ 檢測內(nèi)容及合格標(biāo)準(zhǔn)；④ 檢測參數(shù)附表等。檢測內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)中，應(yīng)包括四項性能的檢測級別、參考的外籍規(guī)范；抗風(fēng)壓性能應(yīng)依據(jù)原結(jié)構(gòu)設(shè)計中風(fēng)荷載取值，并注明幕墻工程承受的最大風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值；附表中應(yīng)有四項性能的分級和具體參數(shù)。

試驗大樣圖要求基本同正式的幕墻施工圖，除應(yīng)包括幕墻安裝大樣圖、典型構(gòu)造的橫剖圖及縱剖圖、特別構(gòu)造打樣圖外，還應(yīng)包括試件周邊與試驗箱封邊大樣圖等；試驗圖紙的節(jié)點(diǎn)圖應(yīng)包括幕墻典型固定部分的節(jié)點(diǎn)圖、典型開啟部分的節(jié)點(diǎn)圖、試驗樣板與試驗架間封邊部分的節(jié)點(diǎn)圖等。

5.2 試件在試驗箱的固定和連接

不同檢測單位，其試驗檢測設(shè)備也不盡相同，如上海建筑幕墻檢測中心與蘇州黃埭實驗室檢測設(shè)備就完全不同，試件與試驗箱的固定和連接也截然不同?？傮w上講，設(shè)計單位應(yīng)根據(jù)既定的試驗設(shè)備，細(xì)化試件與試驗架的固定和連接，確保與工程實際支撐情況相一致。一般情況下，試件的尺寸不足以填滿整個試架（箱），試驗樣板與試架（箱）間的空檔須采用鋼板和幕墻膠進(jìn)行封堵，封堵用材料須有足夠強(qiáng)度和剛度，以保證幕墻四性試驗正常進(jìn)行。

6 幕墻四性試驗試件安裝

6.1 認(rèn)真做好試件所需材料、構(gòu)配件采購和供應(yīng)

如前所述，幕墻四性試驗試件所使用各類材料、構(gòu)配件必須與設(shè)計圖紙和工程實際相一致，這就要求承包單位制定詳細(xì)的采購計劃，提前做好各類材料、構(gòu)配件的采購和供應(yīng)工作。

雖然一幅幕墻四性試驗試件面積只有 20 m2～30 m2，但其所需要的材料、構(gòu)配件和零件的種類繁多、規(guī)格各異。特別是項目特用的諸如玻璃、石材、鋁型材、膠條等之類不定型、不通用材料，只有提前著手準(zhǔn)備，才能保證按時供應(yīng)。

6.2 試件安裝的技術(shù)要求

試件各類材料的規(guī)格、型號、性能必須符合設(shè)計圖紙的要求，并檢驗、復(fù)試合格；試件的分格尺寸應(yīng)與工程相同（足尺1∶1），不可偏大或偏??；試件的各組成構(gòu)件均按圖紙生產(chǎn)加工和安裝；試件四周與試驗箱體之間的空檔應(yīng)封堵嚴(yán)實，密封膠強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求，確保具有良好的密封性，不漏氣、不滲水，保證檢測指標(biāo)的準(zhǔn)確性。

試件安裝完成后，檢測機(jī)構(gòu)與參加各方要進(jìn)行聯(lián)合檢查驗收，重點(diǎn)是檢查試件是否按設(shè)計圖紙施工，幕墻分格尺寸和節(jié)點(diǎn)連接是否符合工程實際；跨度和連接形式是否符合設(shè)計要求，是否加設(shè)了其他特殊措施。若缺少設(shè)計規(guī)定的技術(shù)措施，應(yīng)準(zhǔn)許補(bǔ)齊；若采取額外技術(shù)措施，則應(yīng)當(dāng)取消。

在以往的工程實踐中，也有個別承包單位采取設(shè)計圖紙之外的附加措施加固試件，投機(jī)取巧，蒙混過關(guān)。例如無膠接縫打注密封膠、結(jié)構(gòu)構(gòu)件增加支設(shè)點(diǎn)等，這種不當(dāng)做法將給后續(xù)幕墻工程帶來質(zhì)量隱患。因此，工程監(jiān)理單位和建設(shè)單位必須認(rèn)真檢查試件的施工情況，通過科學(xué)規(guī)范的幕墻四性試驗，處理掉可能存在的質(zhì)量問題和設(shè)計缺陷。

7 檢測試驗過程應(yīng)注意的問題

試驗過程中，大部分的試驗數(shù)據(jù)由傳感器和計算機(jī)記錄，但水密性試驗情況需要技術(shù)人員現(xiàn)場配合檢查。水密性是幕墻重要功能之一，也最容易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，甚至有些幕墻工程在使用階段出現(xiàn)了嚴(yán)重的雨水滲漏現(xiàn)象，這多數(shù)與不重視水密性試驗有關(guān)。因此，對水密性試驗的檢查和旁站，是工程設(shè)計人員以及項目監(jiān)理在幕墻四性試驗期間最重要的工作，必須認(rèn)真觀察滲漏的形成過程、滲漏路徑等，以此分析滲漏產(chǎn)生的原因并制定解決辦法。

在幕墻四性試驗過程中，某些因素可能會導(dǎo)致試驗不符合要求，通常的處理方法如下：

（1）若施工質(zhì)量小缺陷導(dǎo)致某項性能不達(dá)標(biāo)，可在修補(bǔ)質(zhì)量缺陷、改進(jìn)施工工藝后重新進(jìn)行檢測試驗，二次試驗合格后，可視為檢測合格；

（2）若出現(xiàn)設(shè)計系統(tǒng)性失誤、所用材料強(qiáng)度不合格、幕墻變形較大，導(dǎo)致幕墻四性試驗指標(biāo)未達(dá)到規(guī)定值，可視為本次試驗失敗，設(shè)計修改完善、更換合格材料后，須重新制作試件，另行檢測；

（3）若修改工藝、質(zhì)量修補(bǔ)后通過檢測，則檢測報告中應(yīng)予以注明，正式的幕墻施工圖將據(jù)此改進(jìn)和完善。

8 結(jié) 語

近年來，幕墻工程質(zhì)量與安全事故頻發(fā)，有的幕墻玻璃墜落砸傷行人，有的幕墻發(fā)生滲漏影響正常使用。因此，對于幕墻工程項目建設(shè)者而言，進(jìn)一步提升幕墻的設(shè)計和施工質(zhì)量已成為刻不容緩的大事。幕墻工程四性測試是保證幕墻質(zhì)量與安全的重要措施之一，是對幕墻質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控管理的重要環(huán)節(jié)。做好四性測試，使幕墻質(zhì)量的保證事半功倍。希望業(yè)界同仁、廣大工程業(yè)主和監(jiān)理單位、幕墻設(shè)計單位、承包單位能充分重視幕墻四性試驗，共同創(chuàng)造幕墻世界的美好未來。