論外墻干掛石材幕墻安全檢測鑒定與評級

耿佳將

（山西科建工程檢測研究院，山西 太原 030000）

1 工程概況

由于連日持續(xù)強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)降雨天氣，某酒店南墻頂端石材脫落，沖擊7樓挑檐后破碎分散砸向職工食堂后廚通行樓梯、升降電梯、墻地面及垃圾池，造成樓梯護(hù)欄斷裂、升降電梯防護(hù)玻璃破碎。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查取證，石材脫落區(qū)域的部分石材脫膠，鋼構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)銹蝕、斷裂。物業(yè)第一時(shí)間在石材脫落區(qū)域下方拉設(shè)了警戒線，并使用腳手架搭建了臨時(shí)安全通道。同時(shí)，物業(yè)委托第三方機(jī)構(gòu)開展對石材幕墻的檢測鑒定和質(zhì)量評級。

2 現(xiàn)場檢測內(nèi)容

2.1 石材外觀缺陷檢測

使用橡膠錘、遙測設(shè)備對石材實(shí)行外觀檢查，如實(shí)記錄石材外觀缺陷。石材外觀缺陷主要體現(xiàn)在如下三方面：①石材缺失、邊翹、開裂；②鋼龍骨覆層脫落、銹蝕；③密封膠開裂、老化、起泡。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)硬度檢測

采用里氏硬度HL計(jì)對鋼材強(qiáng)度展開檢測，可直接測得鋼材的布氏硬度。但是，由于鋼材的布氏硬度與極限強(qiáng)度之間的經(jīng)驗(yàn)公式較為簡單，檢測結(jié)果精確性缺乏保障。表面硬度法對鋼材強(qiáng)度進(jìn)行檢測時(shí)，里氏硬度計(jì)算公式為：

HL=1000×Vb/Va

式中：Vb為沖擊體回彈速度；Va為沖擊體沖擊速度。根據(jù)里氏硬度和換算抗拉強(qiáng)度可知，該工程幕墻龍骨采用的鋼材牌號為Q235，計(jì)算時(shí)鋼構(gòu)件力學(xué)性能按Q235考慮。

2.3 鋼龍骨焊縫檢測

通過目視檢查與簡單量測相結(jié)合的方式對鋼龍骨焊縫實(shí)行質(zhì)量檢測。較為常見的焊縫質(zhì)量通病包括裂紋、未熔合、長條夾渣、根部未焊透。其中，根部未焊透會(huì)在很大程度上影響鋼構(gòu)件的連接性能。未焊透部位極易產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低焊縫抗拉強(qiáng)度，當(dāng)焊縫所承受的拉應(yīng)力超過抗拉限度，會(huì)發(fā)生脆性破壞。此外，裂紋的危害也不容小覷。一旦焊縫開裂，就會(huì)造成強(qiáng)度損失和塑性損失，增大發(fā)生脆性破壞的概率。對鋼龍骨焊縫實(shí)行質(zhì)量檢查，未發(fā)現(xiàn)漏焊、未焊透等缺陷，施工質(zhì)量良好。

2.4 干掛法石材抗剪強(qiáng)度的分析比較

基于標(biāo)準(zhǔn)分格石材計(jì)算比較單肢短槽式干掛法和雙肢短槽式干掛法石材抗彎及抗剪強(qiáng)度的差異。計(jì)算后得出，短槽式抗剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值為0.590N/mm，小于背栓式抗剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值。也就是說，背栓式干掛法石材的抗剪強(qiáng)度較短槽式干掛法石材的抗剪強(qiáng)度高7%左右，證明雙肢短槽式干掛法與單肢短槽式干掛法的抗剪強(qiáng)度差異不大。

全方位比較抗彎強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)，雙肢短槽式干掛法石材的抗彎強(qiáng)度明顯高于單肢短槽式干掛法的抗彎強(qiáng)度，二者的差值達(dá)25%，而二者的抗剪強(qiáng)度基本相同。所以在高度不足30m的建筑物中，應(yīng)隨風(fēng)荷載和地震荷載的提升調(diào)整石材抗彎強(qiáng)度的要求，故而選擇背栓式干掛法可有效保證施工安全。

3 石材安全性等級評定

3.1 明確安全性等級評定標(biāo)準(zhǔn)

參照《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》對建筑結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行評級時(shí)，多以構(gòu)件、子單元、鑒定單元三方面為切入點(diǎn)。各方面對應(yīng)不同的安全性等級，關(guān)鍵評級參數(shù)包括承載力、構(gòu)造形式、不規(guī)則位移以及裂縫。分劃各構(gòu)件的參數(shù)等級，判定整體建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

3.2 單塊石材的安全性評級

根據(jù)石材構(gòu)造、連接、密封膠及石材外觀損傷狀況對單塊石材展開評級。單塊石材的四個(gè)安全等級為：①au級：石材外觀完整；密封膠無脫落、起泡、開裂等缺陷；不需采取措施。②bu級：石材外觀完整，密封膠局部脫落、起泡，開裂，兩側(cè)膠體無明顯異常變化；重新灌注密封膠即可。③cu級：石材局部碎裂、缺失，在輕微錘擊狀況下出現(xiàn)明顯的晃動(dòng)，存在安全隱患。④du級：石材開裂嚴(yán)重，輕微錘擊即出現(xiàn)位移，甚至脫落，必須及時(shí)采取修復(fù)處理措施。

3.3 子單元的安全性評級

將鋼龍骨、石材作為鑒定單元的2個(gè)子單元分別進(jìn)行安全性評級。根據(jù)鋼龍骨的承載能力，判定其安全等級。還可以將同一立面中的同種石材視為一個(gè)構(gòu)件集，評級構(gòu)件集，判定整個(gè)子單元的安全等級。

3.4 整體石材幕墻的安全性評級

根據(jù)鋼龍骨、石材的安全性等級對整個(gè)石材幕墻鑒定單元的安全性加以評定。評定原則為：①按評定結(jié)果中的最低等級加以評定；②將已出現(xiàn)脫落的石材幕墻直接評定為Du級。

4 干掛石材幕墻的加固與維護(hù)

全面檢測該酒店干掛石材幕墻可知，部分石材存在較大的脫落風(fēng)險(xiǎn)，必須立即修復(fù)。相關(guān)人員既要重新灌注幕墻的密封膠，又要對鋼龍骨實(shí)施除銹和焊接，增強(qiáng)石材的粘貼效果，提高鋼龍骨的穩(wěn)定性。

在干掛石材幕墻結(jié)構(gòu)后期加固處理中，不能對原有結(jié)構(gòu)的抗震性能造成任何干擾。將石材槽口設(shè)定為45°倒角，注重槽內(nèi)的整潔性。在灌注密封膠時(shí)，加強(qiáng)對石材的保護(hù)，以免污染石材。在干掛石材幕墻施工結(jié)束后，使用高壓水槍或中性清潔劑對外墻面加以清理，以免石材表面遭受腐蝕。

5 事故原因

案例檢查可知，由于建筑高度較高，脫落石材的損傷情況嚴(yán)重，建筑頂端的脫落面積較大。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因有：①頂端石材上部無遮擋，完全暴露在外界環(huán)境中，造成鋼龍骨銹蝕，石材開裂，在持續(xù)強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)降雨天氣下出現(xiàn)大面積脫落；②地面出現(xiàn)非規(guī)則性下沉，對石材產(chǎn)生一定強(qiáng)度的下拉力，且下拉力強(qiáng)度超過耐受限度；③石材開槽處普遍存在灌膠不飽滿或未灌膠問題，使得石材在輕微錘擊下出現(xiàn)明顯的位移和晃動(dòng)，存在安全隱患。

6 結(jié)語

綜上所述，干掛石材幕墻作為一種典型的外墻結(jié)構(gòu)形式，常見于高層住宅建筑和公共建筑。大力開展對干掛石材幕墻的安全檢測鑒定和評級工作，能夠從根源上消除建筑安全隱患，延長住宅的使用壽命，保障公眾的財(cái)產(chǎn)安全。