建筑幕墻風(fēng)險因子分類及技術(shù)類風(fēng)險淺析

唐雅芳，韓 燁，王 驊，劉 雄（上海建科檢驗(yàn)有限公司， 上海 201108）

0 引 言

建筑幕墻是由支承結(jié)構(gòu)體系與面板組成的，可相對主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力，不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)或裝飾性結(jié)構(gòu)[1]。我國建筑幕墻行業(yè)從 1983 年開始起步，經(jīng)過多年的發(fā)展，產(chǎn)銷量呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢，已成為全球幕墻生產(chǎn)與使用大國。中國幕墻每年生產(chǎn)安裝各類建筑幕墻約 5 500 萬 m2，年產(chǎn)值近 1 200 億元，市場總量已占世界總量的 60% 以上。

與飛速發(fā)展的幕墻建設(shè)相比，幕墻的安全風(fēng)險已成為一個亟待解決的問題。由于缺乏幕墻工程運(yùn)行維護(hù)階段的定期維護(hù)和檢查，以及幕墻材料的超期服役，很多以前建成的建筑幕墻都存在不同程度的安全風(fēng)險，每年我國都有因幕墻玻璃自爆、開啟扇墜落、石材面板脫落、主龍骨材料失效等結(jié)構(gòu)質(zhì)量原因造成的人員或財產(chǎn)損失（如表1 所示）。既有幕墻典型事故案例，據(jù)不完全統(tǒng)計，近十年來僅上海地區(qū)具有較大影響的幕墻事故就高達(dá) 30 多起。

表1 既有幕墻典型事故典型案例

1 建筑幕墻風(fēng)險因子分類

風(fēng)險在不同領(lǐng)域往往具有不同的含義，《現(xiàn)代漢語詞典》將“風(fēng)險”定義為“可能發(fā)生的危險”。

根據(jù)大型建筑中造成幕墻脫落的主要原因，對幕墻脫落進(jìn)行風(fēng)險識別，并形成風(fēng)險源的 RBS 分解。

1.1 管理類風(fēng)險源

（1）使用不當(dāng)。幕墻正常使用中發(fā)生人為破壞，造成幕墻脫落。

（2）養(yǎng)護(hù)不當(dāng)。隨著幕墻使用時間的增長，幕墻的玻璃單元、粘合結(jié)構(gòu)膠、固定連接件等都可能發(fā)生老化、疲勞、腐蝕等，導(dǎo)致幕墻結(jié)構(gòu)的局部失效，如果養(yǎng)護(hù)不當(dāng)不及時，極易發(fā)生幕墻脫落現(xiàn)象。

（3）火災(zāi)?；馂?zāi)作用下會導(dǎo)致幕墻結(jié)構(gòu)的高溫失效、溫度變形過大等，造成幕墻脫落。

1.2 自然災(zāi)害類風(fēng)險源

（1）地震。地震作用下導(dǎo)致與幕墻相連接的結(jié)構(gòu)破壞以及幕墻自身的破壞，最終造成幕墻的脫落。

（2）風(fēng)災(zāi)。過大風(fēng)荷載作用下，幕墻承受較大的荷載，同時風(fēng)荷載為反復(fù)動力荷載，易導(dǎo)致玻璃幕墻連接件的疲勞破壞和穩(wěn)定破壞，最終造成幕墻脫落。

（3）城市酸雨。城市酸雨造成玻璃和固定件的腐蝕失效，導(dǎo)致幕墻脫落。

（4）持續(xù)高溫。持續(xù)高溫作用下，幕墻結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大的結(jié)構(gòu)變形，包括連接件的溫度變形以及玻璃單元的溫度變形，當(dāng)變形過大時即造成玻璃單元以及連接件的破壞，導(dǎo)致幕墻脫落。

1.3 技術(shù)類風(fēng)險源

技術(shù)類風(fēng)險主要由設(shè)計階段、施工階段、材料制作階段以及后期運(yùn)維階段四個方面的風(fēng)險組成。

（1）幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)。幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計存在不足，導(dǎo)致幕墻在長期使用中發(fā)生破壞。

（2）幕墻整體安裝不當(dāng)。幕墻在安裝過程中不合理、不精細(xì)等會造成幕墻中存在應(yīng)力缺陷，導(dǎo)致幕墻在后期使用中脫落。

（3）幕墻材料質(zhì)量問題。如果玻璃質(zhì)量存在缺陷，內(nèi)有氣泡夾雜，受陽光照射后，熱效應(yīng)不均，容易爆裂；同時固定連接件存在質(zhì)量問題，同樣易造成幕墻脫落。

（4）后期主體結(jié)構(gòu)變形。后期幕墻運(yùn)維階段，若主體結(jié)構(gòu)發(fā)生變形、不均勻沉降或者主體結(jié)構(gòu)變形與幕墻結(jié)構(gòu)存在差異，將造成幕墻結(jié)構(gòu)中的巨大應(yīng)力，導(dǎo)致幕墻玻璃單元的破裂甚至脫落。

綜上，經(jīng)過分析，建筑幕墻安全風(fēng)險源主要有三點(diǎn)（如圖1 所示），分別為管理類風(fēng)險、自然災(zāi)害類風(fēng)險和技術(shù)類風(fēng)險。

圖1 建筑幕墻安全風(fēng)險 RBS 分解示意圖

2 建筑幕墻技術(shù)類風(fēng)險淺析

建筑幕墻的管理類風(fēng)險和自然災(zāi)害類風(fēng)險皆為未知風(fēng)險源，而技術(shù)類風(fēng)險卻是人為可控的風(fēng)險源，因此以下將主要探討建筑幕墻技術(shù)類風(fēng)險源。

2.1 幕墻設(shè)計階段的風(fēng)險源

（1）設(shè)計性能要求。幕墻性能設(shè)計及分級要考慮到工程實(shí)際需要及當(dāng)?shù)氐匦螝夂蛞蛩兀阅馨ǎ簹饷苄?、水密性、抗風(fēng)壓性、層間變形、熱工性能、空氣聲隔聲性、耐撞擊性、光學(xué)性能、承重力性能等。若設(shè)計性能不能滿足工程實(shí)際需要將為幕墻工程埋下隱患。

（2）設(shè)計連接強(qiáng)度。設(shè)計說明中要嚴(yán)格審查螺栓強(qiáng)度計算書，計算書中需嚴(yán)格審查螺栓數(shù)量、位置、連接方式以及強(qiáng)度等。連接強(qiáng)度設(shè)計不足會對幕墻工程帶來巨大安全隱患。

（3）防火、防雷安全設(shè)計及立面防水、防污設(shè)計。防火安全設(shè)計需考慮層間水平防火帶的位置設(shè)計；防雷節(jié)點(diǎn)圖中下立柱與連接件的跨越線不可缺失，以免形成不了電氣通路；立面防水、防污設(shè)計中幕墻的檐口、立面裝飾線條、窗臺等懸挑部位的下表面要設(shè)計排水坡度。

（4）開啟扇的設(shè)計。開啟扇的設(shè)計要保證上部結(jié)構(gòu)有足夠剛度，避免開啟扇因自重導(dǎo)致下沉。幕墻開啟部分應(yīng)設(shè)置防脫落裝置。

（5）伸縮縫的設(shè)計。立柱間伸縮縫的設(shè)計要滿足規(guī)范要求，避免因伸縮縫小于規(guī)范要求，導(dǎo)致幕墻本身失去伸縮性能，產(chǎn)生附加應(yīng)力，導(dǎo)致連接件和膠縫存在被破壞的風(fēng)險。

2.2 幕墻施工階段的風(fēng)險源

（1）錨栓邊距。需滿足設(shè)計要求，不應(yīng)小于混凝土保護(hù)層厚度 50 mm，否則會導(dǎo)致埋件承載力降低。

（2）焊縫。焊縫需做防銹處理。

（3）石材幕墻的掛碼與托碼掛接量。若掛接量不足或者無搭接，可能導(dǎo)致石材面板的支撐不足，石材板塊存在脫落風(fēng)險。

（4）安裝精度尺寸。立柱插芯與立柱需緊密配合，若上下立柱產(chǎn)生偏位，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生位移，密封膠有被破壞的風(fēng)險，會產(chǎn)生噪音和滲漏的風(fēng)險；若埋件偏差較大、現(xiàn)場安裝隨意，會導(dǎo)致埋件承載力大幅下降，存在結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險。

2.3 幕墻材料制作階段的風(fēng)險源

（1）玻璃質(zhì)量。玻璃幕墻所用玻璃本身質(zhì)量需有保證，不應(yīng)有玻璃平整度差、厚薄不均、玻璃內(nèi)有氣泡及雜質(zhì)等現(xiàn)象；玻璃不應(yīng)出現(xiàn)球面，玻璃中心不應(yīng)出現(xiàn)發(fā)烏（發(fā)灰）和光學(xué)缺陷以及鋼化玻璃表面裂紋[2]。

（2）石材面板。石材面板的色差不能過大，現(xiàn)場需加強(qiáng)材料驗(yàn)收，按照排版進(jìn)行安裝；且不應(yīng)滲水，做好六面防護(hù)。

（3）鋁型材膜厚。鋁型材膜厚平均厚度不得小于 40 μm，防止腐蝕。

（4）鋼材鍍鋅層厚度。為保障鋼材的耐腐蝕性能，依據(jù)國家規(guī)范要求：3 mm≤鋼厚度＜6 mm，實(shí)測最小膜厚≥55 μm；若鋼厚度≥6 mm，實(shí)測最小膜厚≥70 μm。

（5）硅酮結(jié)構(gòu)密封膠質(zhì)量。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠屬于有機(jī)高分子材料，在使用時受到周圍環(huán)境中的高溫、高濕、鹽霧、酸霧等綜合因素的影響。如果采用偽劣的硅酮膠，會大大縮減其使用壽命，進(jìn)而影響到玻璃幕墻的使用壽命。例如硅酮膠中摻白油、大量使用裂解硅油、降低硅酮含量等等，均會影響到工程質(zhì)量。同時使用其他膠，例如聚硫膠代替硅酮膠使用也會造成嚴(yán)重的后果。

2.4 幕墻運(yùn)行維護(hù)階段的風(fēng)險源

（1）幕墻性能退化。隨著時間的推移，幕墻的性能也在進(jìn)行退化，產(chǎn)生變形、錯位、松動等質(zhì)量問題。因此，需要定期對既有建筑幕墻工程進(jìn)行檢查維護(hù)。

（2）硅酮結(jié)構(gòu)密封膠老化。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠是建筑幕墻工程中的關(guān)鍵材料，它連接著板材與金屬構(gòu)架，在幕墻的使用過程中，承受著風(fēng)荷載及玻璃的自重荷載，直接關(guān)系到建筑幕墻結(jié)構(gòu)的耐久性及安全性，是玻璃幕墻安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。因此需定期檢查硅酮膠是否有脫膠、開裂、起泡及膠條有無脫落老化等損壞現(xiàn)象。[3]

（3）開啟扇五金疲勞。針對五金疲勞問題需定期檢查開啟部分是否啟閉靈活，五金件是否有功能障礙或損壞, 螺栓和螺釘是否松動和失效等。

（4）主體結(jié)構(gòu)變形。主體結(jié)構(gòu)變性會導(dǎo)致幕墻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力，嚴(yán)重時會導(dǎo)致幕墻面板的破損、脫落。因此必要時需對主體結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行監(jiān)測。

3 結(jié) 語

本文主要將建筑幕墻安全風(fēng)險分為管理類風(fēng)險、自然災(zāi)害類風(fēng)險和技術(shù)類風(fēng)險三大類，從設(shè)計、施工、材料、運(yùn)維四個階段對建筑幕墻的技術(shù)類風(fēng)險因子進(jìn)行了識別。希望在幕墻工程中能夠隨時掌控風(fēng)險變化，及時做好有效的預(yù)防應(yīng)對措施，促進(jìn)建筑幕墻行業(yè)健康發(fā)展。