某觀光電梯點支承玻璃幕墻安全鑒定分析

徐艷華 馬常偉 吳勝男 王海龍 李曉晨

某觀光電梯玻璃幕墻結(jié)構(gòu)型式為點支承式，玻璃面板為鋼化夾層玻璃，面板通過駁接頭及爪件支承于電梯鋼結(jié)構(gòu)井道之上。玻璃幕墻最大標高100m，幕墻外觀見圖1。

該幕墻投入使用兩年后，業(yè)主因幕墻出現(xiàn)頂部面板破碎委托筆者工作單位就其安全性進行鑒定分析。

1.現(xiàn)場檢驗

1.1 確認現(xiàn)場玻璃面板破碎情況

經(jīng)檢驗，確認現(xiàn)場共計5 塊玻璃面板破碎，分布位置如下。

（1）31～32 層北立面東數(shù)第1、上數(shù)第1～2 塊玻璃面板破碎（破碎面板已拆除）；

（2）33 層北立面東數(shù)第1、下數(shù)第1 塊玻璃面板破碎（破碎面板已拆除）；

（3）33～34 層南立面西數(shù)第1、上數(shù)第2 塊玻璃面板破碎（破碎面板已拆除）；

（4）27～28 層南立面東數(shù)第1、下數(shù)第2 塊玻璃面板破碎后改造更換為小分格尺寸玻璃。

1.2 點支承駁接頭與玻璃面板連接缺陷

經(jīng)現(xiàn)場檢驗，觀光電梯點支承玻璃幕墻駁接件球頭支承螺桿與承座連接松動及脫出承座情況多達10 余處，分布在樓層17 層～34 層，支承螺桿與承座連接松動及連接失效如圖2 所示。

1.3 四爪爪件安裝

玻璃面板安裝為豎直方向，豎直方向使用的爪件長扁孔應(yīng)連接玻璃面板頂部開孔。長扁孔能較好地限制駁接頭豎直方向位移，從而保證玻璃面板在受到平面外荷載及自重作用下，處于拉彎板受力狀態(tài)。

現(xiàn)場檢驗發(fā)現(xiàn)，豎直方向使用的四爪爪件長扁孔均連接于玻璃面板底部開孔處，而玻璃面板頂部孔位均通過駁接頭與爪件圓孔連接，如圖3 所示。連接爪件圓孔的駁接頭受玻璃面板自重荷載作用易發(fā)生豎向位移，導(dǎo)致玻璃面板在水平荷載及自重作用下處于壓彎受力狀態(tài)。壓彎板相對拉彎板受力狀態(tài)較為不利，易產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。

檢查爪件與支承結(jié)構(gòu)的連接情況，發(fā)現(xiàn)個別爪件與支承鋼結(jié)構(gòu)連接螺栓松動。

圖1 觀光電梯玻璃幕墻外觀

圖2 駁接件球頭支承螺桿與承座連接失效/松動

圖3 豎直方向使用的四爪爪件安裝布置方向錯誤

1.4 鋼化玻璃邊部加工、表面應(yīng)力及面板安裝質(zhì)量檢測[1]

經(jīng)檢驗，鋼化玻璃倒棱不連續(xù)，部分邊部位置及開孔周邊未見倒棱。鋼化玻璃邊部加工質(zhì)量不符合規(guī)范要求。鋼化玻璃表面應(yīng)力檢測結(jié)果為92MPa～95MPa，檢測結(jié)果符合規(guī)范要求[2]。

玻璃面板四周膠縫寬度不均勻，部分膠縫寬度小于規(guī)范要求。相鄰玻璃平面高低差大于規(guī)范要求。

1.5 支承結(jié)構(gòu)

經(jīng)檢驗，點支承玻璃幕墻支承結(jié)構(gòu)（觀光電梯鋼結(jié)構(gòu)井道）未見異常。

2.設(shè)計復(fù)核計算

2.1 玻璃面板強度及撓度復(fù)核計算

（1）玻璃面板分格尺寸：1770mm×2500mm，夾層玻璃規(guī)格：內(nèi)外層鋼化玻璃厚度均為6mm。

（2）計算部位高度：33 層樓層標高94m。風荷載標準值依據(jù)GB50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》計算[3]。依據(jù)GB50009-2012 第8.3.3 條之規(guī)定，封閉式矩形平面房屋側(cè)面風荷載體形系數(shù)取值為1.6。

（3）計算結(jié)果

依據(jù)JGJ102-2003《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》8.1.5 規(guī)定[4]，經(jīng)復(fù)核計算，在垂直于玻璃平面的風荷載和地震荷載作用下，點支承玻璃面板的最大應(yīng)力設(shè)計值為121.2MPa，超過了鋼化玻璃的大面強度設(shè)計值（84MPa），玻璃面板應(yīng)力不滿足規(guī)范要求。

經(jīng)復(fù)核計算，在垂直于玻璃平面的風荷載標準值作用下，點支承玻璃面板的最大撓度設(shè)計值為277.3mm，遠大于玻璃面板的撓度限值（撓度限值取長邊邊長的1/60，即2500/60=41.7mm）。玻璃面板撓度不滿足規(guī)范要求。

2.2 駁接頭及爪件力學(xué)性能標準值復(fù)核計算

（1）基本信息

計算位置：觀光電梯33 層標高94m 處

玻璃面板分格尺寸：1770mm×2500mm

夾層玻璃規(guī)格：內(nèi)外層鋼化玻璃厚度均為6mm

（2）計算原則

玻璃面板承受的水平方向風荷載及地震荷載設(shè)計值平均作用于玻璃面板連接的四個駁接頭及爪件，玻璃面板自身重力荷載設(shè)計值平均作用于面板頂部兩個駁接頭及爪件。依據(jù)GB/T37266-2018《建筑幕墻用點支承裝置》之附錄E，點支承裝置的承載力標準值等于計算得到的點支承裝置承載能力設(shè)計值與承載力分項系數(shù)的乘積。承載力分項系數(shù)參照附錄E 中各分項系數(shù)的建議值[5]。

（3）計算結(jié)果

單個駁接頭水平承載力（軸向受拉、軸向受壓）標準值為17.19kN；

單個駁接頭徑向承載力（垂直方向）標準值為1.23kN；

爪件單爪水平承載力（軸向受拉、軸向受壓）標準值為5.16kN；

爪件單爪徑向承載力（垂直方向）標準值為0.99kN。

3.點支承裝置力學(xué)性能檢測

委托方無法提供選用的點支承裝置的承載力標準值，經(jīng)與委托方協(xié)商，現(xiàn)場抽取15 件駁接頭及5 件四爪爪件，拆卸后帶回實驗室檢測其力學(xué)性能指標。

對抽檢駁接頭及爪件進行力學(xué)性能試驗，試驗結(jié)果見表1和表2，部分駁接頭力學(xué)性能試驗見圖4。依據(jù)上述駁接頭及爪件的承載力標準值計算結(jié)果，駁接頭軸向受拉、軸向受壓及徑向承載力檢測結(jié)果不滿足承載力標準值復(fù)核計算要求，爪件軸向受拉承載力檢測結(jié)果不滿足承載力標準值復(fù)核計算要求。

圖4 部分駁接頭力學(xué)性能試驗(試驗力-變形曲線)

駁接頭軸向受拉試件失效型式為試件2 駁接頭尾部圓形螺母與螺桿螺紋連接破壞，如圖5 所示；試件4 及試件5 為駁接頭支承螺桿尾部偏心墊片變形嚴重（見圖6～7）。駁接頭軸向受壓試件失效型式為試件9 駁接頭軸向受壓承座與后壓板螺紋連接破壞（見圖8）。

爪件軸向受拉承載力試驗如圖9 所示。在軸向力作用下，爪臂遠端相對于爪件中心平臺的變形量達到l/50（l 為爪孔與支座孔孔心距）時對應(yīng)的單爪荷載值作為該試件的軸向受拉承載能力值。

圖5 駁接頭2 軸向受拉支承螺桿尾部螺紋破壞

圖6 駁接頭4 軸向受拉支承螺桿尾部偏心墊片變形嚴重

圖7 駁接頭5 軸向受拉支承螺桿尾部偏心墊片變形嚴重

圖8 駁接頭9 軸向受壓承座后壓板內(nèi)螺紋破壞

圖9 爪件軸向受拉承載力試驗

4.鑒定結(jié)論及建議

4.1 鑒定結(jié)論

經(jīng)過現(xiàn)場檢驗及實驗室檢測，該觀光電梯點支承玻璃幕墻安全鑒定結(jié)論如下：

（1）玻璃面板最大應(yīng)力值復(fù)核計算結(jié)果超過玻璃大面強度設(shè)計值，玻璃面板撓度最大值復(fù)核計算結(jié)果超過點支承玻璃面板的撓度限值。玻璃面板應(yīng)力及撓度復(fù)核計算結(jié)果不滿足規(guī)范要求。

（2）現(xiàn)場取樣的駁接頭軸向受拉、軸向受壓及徑向承載力檢測結(jié)果不滿足復(fù)核計算駁接頭承載力標準值要求?，F(xiàn)場取樣的爪件軸向受拉承載力檢測結(jié)果不滿足復(fù)核計算爪件承載力標準值要求。

（3）部分爪件安裝方向不符合規(guī)范要求。

（4）部分駁接頭連接質(zhì)量不符合規(guī)范要求。

（5）鋼化玻璃邊部加工質(zhì)量不符合規(guī)范要求。

（6）玻璃面板周邊膠縫寬度不符合設(shè)計規(guī)范要求，相鄰玻璃平面高低差不符合規(guī)范要求。

4.2 建議

針對以上鑒定結(jié)論，提出如下建議：

（1）改造玻璃面板分格尺寸，使其強度及撓度校核計算結(jié)果滿足相關(guān)規(guī)范要求。

（2）依據(jù)相關(guān)規(guī)范，選用力學(xué)性能滿足設(shè)計要求的駁接件、爪件。

（3）豎直方向使用的爪件安裝方向應(yīng)符合規(guī)范要求。

（4）駁接頭與爪件連接緊固螺栓采取防松措施。

（5）鋼化玻璃邊部加工質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范要求。

（6）玻璃面板安裝質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范要求。

表1 駁接頭力學(xué)性能檢測結(jié)果

表2 爪件軸向受拉力學(xué)性能檢測結(jié)果