既有建筑幕墻的現(xiàn)狀研究及安全性檢測(cè)與評(píng)價(jià)

狄軍杰 太原市建筑工程質(zhì)量檢測(cè)站有限公司

1 前言

建筑結(jié)構(gòu)幕墻主要作為高層建筑外墻的圍護(hù)結(jié)構(gòu)或建筑裝飾圍護(hù)結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期可以承受建筑重力在水荷載、風(fēng)荷載、溫度波動(dòng)作用及多種自然環(huán)境下的侵蝕作用。

2 既有建筑幕墻安全檢測(cè)的原因、目的及現(xiàn)狀

對(duì)于目前既有各類建筑物和使用幕墻的安全性能、特性進(jìn)行檢測(cè)，主要目的之一是為了有效保證既定各類建筑物的幕墻使用安全，為既有各類建筑物安全投入使用提供更為堅(jiān)實(shí)的企業(yè)政策保障支持和專業(yè)技術(shù)支撐，大大降低各類既有建筑物幕墻事故發(fā)生概率，保障廣大企業(yè)安全生產(chǎn)和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。既有建筑幕墻主要有以下問(wèn)題。

隨著建筑時(shí)間的不斷推移，設(shè)計(jì)和材料裝飾圍護(hù)施工工藝存在缺陷、材料裝飾加工工程磨損、腐蝕和材料加工老化等各類重大安全隱患，在高層建筑結(jié)構(gòu)幕墻上均會(huì)有不同程度的表現(xiàn)。小到建筑幕墻上的雨水沉積或者滲漏、面板劃傷、材料磨損或者腐蝕等美觀效果，直接影響高層建筑幕墻結(jié)構(gòu)安全性。如建筑裝飾幕墻面板上的黏結(jié)材料開(kāi)裂、玻璃自爆、墜落，或建筑幕墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐體系腐蝕、變形，連接結(jié)構(gòu)破損等，造成嚴(yán)重破壞各類安全較大質(zhì)量事故，帶來(lái)人民公共財(cái)產(chǎn)嚴(yán)重?fù)p失、人身安全嚴(yán)重傷害和其他重大社會(huì)不良影響。由于這些既有高層建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)裝飾幕墻正常使用安全管理周期通常被規(guī)定為25年，因此，20世紀(jì)80～90年代初期開(kāi)工建造的新型建筑結(jié)構(gòu)幕墻已接近甚至完全超過(guò)了其施工設(shè)計(jì)正常使用安全管理周期。此外，1995 年以前尚未施工建成的新型有色玻璃建筑幕墻以及2001年6月以前施工建成的新型有色金屬與相同石材類的幕墻，建造時(shí)還可能缺乏相關(guān)的建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及竣工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。另外，對(duì)玻璃幕墻安全防護(hù)工作重視不夠，維護(hù)管理責(zé)任落實(shí)不到位也是安全風(fēng)險(xiǎn)存在的重要原因。隱框玻璃幕墻中使用硅酮結(jié)構(gòu)膠的安全年限通常僅為10～20年，當(dāng)臨近硅酮結(jié)構(gòu)膠使用安全年限時(shí)，隱框玻璃幕墻的使用安全性也容易出現(xiàn)問(wèn)題。

如果出現(xiàn)上述幾種情況，說(shuō)明既有建筑幕墻安全性受到了嚴(yán)重威脅可能導(dǎo)致嚴(yán)重安全事故，既有建筑幕墻部分功能無(wú)法使用，還會(huì)對(duì)建筑外圍結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。對(duì)于既有建筑幕墻安全性檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，應(yīng)該有針對(duì)性的進(jìn)行維護(hù)和整改，保證既有建筑幕墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，功能的正常發(fā)揮，避免后期使用中出現(xiàn)幕墻倒塌或面板墜落事故。

3 既有建筑幕墻安全性檢測(cè)內(nèi)容和方法

3.1 資料核查

由于是既有建筑，許多建筑的設(shè)計(jì)、建設(shè)、施工、監(jiān)理、進(jìn)場(chǎng)材料復(fù)驗(yàn)等資料既是全面了解該建筑信息的必不可少的條件，也是不得不依靠的資料，因?yàn)樵S多建筑材料都在施工過(guò)程中被隱蔽，或無(wú)法探查、或代價(jià)過(guò)大，以及檢測(cè)的破壞性會(huì)影響建筑本身的結(jié)構(gòu)安全性。所以要先盡可能的查閱既有幕墻設(shè)計(jì)文件，相關(guān)工程技術(shù)資料、主要材料的生產(chǎn)廠家、出廠合格證、出廠檢測(cè)報(bào)告等質(zhì)量保證資料，再對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行初步調(diào)查，了解幕墻的整體情況。這樣資料中的信息會(huì)減輕既有建筑幕墻檢測(cè)的工作量及難度，使檢測(cè)工作更有目的性與針對(duì)性。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

關(guān)于各種既有建筑幕墻安全性現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)可以劃分為幕墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件檢查，結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造檢查兩部分。當(dāng)前我國(guó)在各種既有建筑工程幕墻結(jié)構(gòu)安全性技術(shù)檢測(cè)中，逐漸形成了一套完整的既有建筑工程幕墻結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范。主要是在既有建筑幕墻安全檢測(cè)相關(guān)專業(yè)技術(shù)規(guī)范要求基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)檢查、檢測(cè)既有建筑幕墻，評(píng)價(jià)其安全性。

（1）既有建筑幕墻支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件的檢測(cè)，即材料檢測(cè)

所用材料主要包括建筑幕墻面板材料、支撐結(jié)構(gòu)主體框架材料和建筑幕墻黏結(jié)材料等。

首先，是幕墻面板的檢測(cè)。最常見(jiàn)的面板材料為玻璃面板，先用觀察法檢查面板外觀質(zhì)量，看是否有劃傷、內(nèi)部焊接溶蝕玻璃等現(xiàn)象；現(xiàn)場(chǎng)采用玻璃測(cè)厚儀檢測(cè)幕墻玻璃厚度，確定厚度是否符合設(shè)計(jì)要求，是否有因玻璃板厚度不足造成的面板破壞；采用玻璃表面應(yīng)力儀檢測(cè)玻璃表面應(yīng)力，該項(xiàng)是檢測(cè)玻璃鋼化程度，是否因應(yīng)力不足造成面板損壞；使用光彈掃描法檢測(cè)玻璃缺陷，硫化鎳是玻璃生產(chǎn)過(guò)程中不可避免的有害雜質(zhì)，當(dāng)含有硫化鎳的幕墻玻璃由于外界溫度升高，使玻璃內(nèi)部產(chǎn)生微小的裂縫，可能造成玻璃破碎。該項(xiàng)檢測(cè)為檢查玻璃內(nèi)部是否有鎳的雜質(zhì)點(diǎn)，也就是“蝴蝶斑”，是否為面板破碎的原因及安全隱患。

其次，是幕墻支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件的檢測(cè)。支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件多數(shù)為鋁合金型材，先檢測(cè)外觀質(zhì)量，看型材有無(wú)明顯變形、裝配偏差、明顯傷痕等安全隱患；采用核查資料結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)法檢測(cè)幕墻支撐結(jié)構(gòu)的鋁合金型材的尺寸、規(guī)格和壁厚，看鋁合金型材的尺寸、規(guī)格和壁厚是否滿足設(shè)計(jì)要求或標(biāo)準(zhǔn)要求，排除或找出因鋁合金型材的尺寸、規(guī)格和壁厚等造成的承載性能不足，致使型材材料變形的問(wèn)題或因此造成面板的脫落和破碎；采用分辨率不低于0.5μm的膜厚檢測(cè)儀檢測(cè)鍍膜厚度，判斷型材是否腐蝕；若條件允許或不影響構(gòu)件安全的前提下，還可破壞取樣檢測(cè)型材現(xiàn)狀性能。還有部分支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用鋼型材，其檢測(cè)方法與項(xiàng)目也與上述鋁合金型材大致相同，都是外觀、尺寸、涂層、性能的順序。

再次，是硅酮結(jié)構(gòu)膠這一面板與支撐材料連接的最重要也是最易出現(xiàn)問(wèn)題的材料。硅酮密封結(jié)構(gòu)膠自身力學(xué)性能上的高低將直接影響幕墻密封結(jié)構(gòu)膠的整體檢測(cè)安全性，同時(shí)也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)幕墻實(shí)驗(yàn)檢測(cè)管理工作中重要的一個(gè)組成部分。對(duì)于幕墻硅酮密封結(jié)構(gòu)膠用于檢測(cè)幕墻力學(xué)性能有兩種判斷標(biāo)準(zhǔn)方法，主要是根據(jù)幕墻硅酮密封結(jié)構(gòu)膠檢測(cè)力學(xué)性能在某一恒定系數(shù)值以上，卻并未充分考慮到幕墻密封結(jié)構(gòu)膠檢測(cè)力學(xué)性能發(fā)生衰減時(shí)所帶來(lái)的不良影響，還有待進(jìn)一步研究完善。現(xiàn)有大型建筑物在幕墻現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)中，更多的是將現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)取樣的檢測(cè)樣品直接送到相關(guān)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，了解硅酮結(jié)構(gòu)膠力學(xué)表象和結(jié)構(gòu)硬化程度情況。而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體檢測(cè)中，更多的還是檢查硅酮結(jié)構(gòu)膠的外觀質(zhì)量，看硅酮結(jié)構(gòu)膠外觀是否明顯老化斷裂或裂紋，或是否存在硅酮結(jié)構(gòu)密封膠未打滿，表面不光滑，打膠不連續(xù)等現(xiàn)象。從玻璃幕墻內(nèi)側(cè)檢查密封膠與相鄰粘接材料處是否觀察到變褪色、化學(xué)析出物等現(xiàn)象。如對(duì)硅酮結(jié)構(gòu)膠老化程度存在懷疑，或少量取樣無(wú)法使雙方信服或有力證明硅酮結(jié)構(gòu)膠力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)硬化程度，可使用邵氏硬度計(jì)檢測(cè)膠體硬度，看硅酮結(jié)構(gòu)膠或密封膠條是否滿足性能指標(biāo)要求20℃～60℃內(nèi)。也可進(jìn)行手試試驗(yàn)，驗(yàn)證硅酮結(jié)構(gòu)膠或密封膠條老化程度。

近年來(lái)隨著幕墻振動(dòng)質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)操作方法的不斷創(chuàng)新和逐步完善，出現(xiàn)了一系列新式的現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)方法，如現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)吸盤法，主要是指通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)吸盤技術(shù)模擬現(xiàn)場(chǎng)，檢測(cè)幕墻機(jī)械結(jié)構(gòu)建筑中的振動(dòng)荷載來(lái)起振動(dòng)檢測(cè)作用的一種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法，檢測(cè)的振動(dòng)效果性和可靠性也比較高。此外，為了盡可能地避免幕墻振動(dòng)質(zhì)量檢測(cè)操作過(guò)程中基層振動(dòng)損傷帶來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)幕墻結(jié)構(gòu)損壞，提出了一種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)幕墻結(jié)構(gòu)中橡膠的基層振動(dòng)損傷幕墻振動(dòng)質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)方法，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)幕墻建筑結(jié)構(gòu)膠的參數(shù)動(dòng)態(tài)變化、實(shí)際使用情況，用來(lái)準(zhǔn)確性地判斷現(xiàn)場(chǎng)幕墻建筑結(jié)構(gòu)中橡膠的基層損傷程度，可以說(shuō)具有較高效率，大大降低了幕墻振動(dòng)質(zhì)量檢測(cè)操作過(guò)程中振動(dòng)帶來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)幕墻結(jié)構(gòu)損傷。

在利用既有玻璃幕墻基層結(jié)構(gòu)膠現(xiàn)場(chǎng)損傷檢測(cè)法方面，目前國(guó)內(nèi)采用最多的是現(xiàn)場(chǎng)加工切割部分，制成樣品后送回特定實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，或者直接在特定性實(shí)驗(yàn)地進(jìn)行觀測(cè)幕墻結(jié)構(gòu)膠的間接外表撕裂現(xiàn)象，以及用邵氏振動(dòng)硬度計(jì)等測(cè)量結(jié)構(gòu)膠體的振動(dòng)硬化應(yīng)變程度。近幾年也逐漸出現(xiàn)了一些新的現(xiàn)場(chǎng)損傷檢測(cè)研究方法，比如橡膠吸盤檢測(cè)法用于模擬了在集中均布荷載振動(dòng)作用下的現(xiàn)場(chǎng)損傷檢測(cè)法，氣囊檢測(cè)法用于模擬均布荷載振動(dòng)作用下的現(xiàn)場(chǎng)損傷檢測(cè)研究方法、現(xiàn)場(chǎng)幕墻拉伸損傷測(cè)試方法等。此外，在完全無(wú)損傷檢測(cè)法方面，如敲擊振動(dòng)傷測(cè)試方法；陳振宇等提出了一種基于振動(dòng)功率譜的全振動(dòng)隱框門窗玻璃幕墻基層結(jié)構(gòu)膠間接脫膠撕裂長(zhǎng)度分析檢測(cè)研究方法；劉小根等提出了一種基于新型振動(dòng)應(yīng)變測(cè)試方法技術(shù)的全隱框門窗玻璃幕墻基層結(jié)構(gòu)膠間接損傷分析檢測(cè)研究方法；林圣忠等提出了一種基于振動(dòng)應(yīng)變的隱框玻璃幕墻基層結(jié)構(gòu)膠間接損傷研究檢測(cè)方法。這些無(wú)損傷研究檢測(cè)法，主要是通過(guò)振動(dòng)測(cè)量玻璃幕墻的各種動(dòng)態(tài)應(yīng)力參數(shù)及其變化程度，準(zhǔn)確識(shí)別幕墻結(jié)構(gòu)膠的間接脫膠與撕裂斷膠，是一種完全無(wú)損的間接檢測(cè)。

（2）結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造檢查包括建筑幕墻支撐結(jié)構(gòu)體系檢查，連接節(jié)點(diǎn)檢查，幕墻開(kāi)啟部分檢查，外裝飾、防雷、防火等檢測(cè)

首先，幕墻支撐結(jié)構(gòu)體系檢查。先依據(jù)提供的設(shè)計(jì)圖紙，判斷該幕墻使用何種方式連接、轉(zhuǎn)接。例如：幕墻豎框與轉(zhuǎn)接件通過(guò)M24螺栓連接，轉(zhuǎn)接件與后置預(yù)埋件為焊接連接，后置預(yù)埋件與主體通過(guò)兩個(gè)M12 膨脹螺栓+兩個(gè)M12 化學(xué)錨栓連接。根據(jù)連接體系依次檢查既有建筑幕墻，確定現(xiàn)場(chǎng)是否符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。嚴(yán)格試驗(yàn)檢查既有建筑幕墻的體系本身性能，進(jìn)行建筑幕墻面板淋雨檢測(cè)試驗(yàn)和風(fēng)載（抗風(fēng)壓）能力檢測(cè)試驗(yàn)，以及對(duì)既有建筑幕墻進(jìn)行最新的振動(dòng)測(cè)試法。

其次，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)局部拆卸打開(kāi)隱蔽部分進(jìn)行抽查，檢查局部連接節(jié)點(diǎn)做法與設(shè)計(jì)圖紙是否存在偏差或缺陷。查看連接框是否錯(cuò)位、位置有無(wú)明顯異常，化學(xué)錨栓或膨脹螺栓是否缺少、位置是否正確；膨化學(xué)錨栓或膨脹螺栓是否緊固；埋件與預(yù)埋件有無(wú)錯(cuò)位；轉(zhuǎn)接件與掛件之間有無(wú)安裝水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)，沒(méi)有橫向定位，板塊可能會(huì)發(fā)生位移；如焊接連接，則查看有無(wú)焊瘤，轉(zhuǎn)接件與埋件連接焊縫表面是否有夾渣、未滿焊，焊縫不飽滿，虛焊，漏焊等現(xiàn)象。

再次，對(duì)幕墻開(kāi)啟部分檢查。主要對(duì)開(kāi)啟窗部分配件功能件、牢固性進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查。開(kāi)啟窗的外觀檢查包括產(chǎn)品表面損傷情況、表面涂層質(zhì)量、腐蝕情況；開(kāi)啟窗的完好性檢查包括產(chǎn)品有無(wú)損傷、有無(wú)過(guò)度變形、零部件有無(wú)缺失；開(kāi)啟窗配件功能檢查包括五金配件能否正常開(kāi)啟、正常關(guān)閉、正常限位等。檢查方法采用目視觀察、手動(dòng)試驗(yàn)；對(duì)牢固件的牢固性檢查包括有無(wú)松動(dòng)等。

最后，檢測(cè)外裝飾、防雷、防火等部分。由于幕墻外裝飾件外懸在圍護(hù)結(jié)構(gòu)外，容易出現(xiàn)安全隱患，幕墻外裝飾件的連接固定必須要仔細(xì)檢查，確定是否滿足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，查看是否腐蝕或松動(dòng)，必要時(shí)對(duì)其在各工況下的受力及變形進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，包括考慮自重和風(fēng)荷載工況標(biāo)準(zhǔn)組合下、自重和負(fù)溫差無(wú)風(fēng)作用下、自重和正溫差（空氣溫度）無(wú)風(fēng)作用下、自重和正溫差（擬定構(gòu)件表面溫度）無(wú)風(fēng)作用下，外裝飾連接部分強(qiáng)度設(shè)計(jì)是否滿足規(guī)范要求。如無(wú)必要，建議拆除既有建筑幕墻外裝飾結(jié)構(gòu)。查看防雷設(shè)施是否完善，接地電阻等相關(guān)情況；檢查每層的防火構(gòu)造，查看是否有層與層之間防火構(gòu)造破壞貫通。

4 既有幕墻評(píng)價(jià)體系和方法

如何根據(jù)現(xiàn)有檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)，對(duì)國(guó)內(nèi)既有建筑幕墻的檢測(cè)可靠性進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，也一直是既有幕墻分級(jí)檢測(cè)的重要研究?jī)?nèi)容。國(guó)內(nèi)各地現(xiàn)有檢測(cè)規(guī)范指的是直接采用評(píng)價(jià)分級(jí)檢測(cè)方法進(jìn)行建立幕墻評(píng)價(jià)分級(jí)體系，其具體內(nèi)容主要如下。

正常安全性和正常安全使用性的等級(jí)鑒定應(yīng)用評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按基本鑒定單位、子基本單元和等級(jí)鑒定應(yīng)用單元3 個(gè)鑒定層次，每一單個(gè)層次一般分為4個(gè)正常安全性技術(shù)等級(jí)和3個(gè)正常使用性技術(shù)等級(jí)。每一單個(gè)層次的正常安全性等級(jí)鑒定應(yīng)用等級(jí)一般分為四級(jí)正常安全使用性等級(jí)；鑒定技術(shù)等級(jí)一般分為三級(jí)，可靠性等級(jí)鑒定應(yīng)用等級(jí)一般分為四級(jí)。

5 結(jié)束語(yǔ)

雖然國(guó)內(nèi)目前已有既有建筑幕墻安全檢測(cè)的相關(guān)規(guī)程，但是這些檢測(cè)規(guī)程基本都還是參考國(guó)內(nèi)新建建筑幕墻的安全質(zhì)量檢測(cè)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行的，針對(duì)國(guó)內(nèi)既有建筑幕墻現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)的主要內(nèi)容和檢測(cè)方法、抽樣檢測(cè)數(shù)量以及幕墻安全性檢測(cè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系還大多為地方性標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還有待進(jìn)一步研究。

需要提出解決的若干技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題簡(jiǎn)述如下：①研究確定針對(duì)既有建筑幕墻進(jìn)行安全性現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的必要技術(shù)項(xiàng)目，研發(fā)配套相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)幕墻檢測(cè)試驗(yàn)設(shè)備；隱蔽檢測(cè)部位的構(gòu)件和主體部件如幕墻預(yù)埋件、立柱間芯保護(hù)套、玻璃幕墻面板底部隔熱墊塊、隔墻導(dǎo)熱條、石材幕墻背栓等現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)檢驗(yàn)項(xiàng)目和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)圖紙技術(shù)價(jià)值是其中一大難點(diǎn)。②通過(guò)研發(fā)和改進(jìn)完善現(xiàn)場(chǎng)隱框幕墻結(jié)構(gòu)硅酮隔熱結(jié)構(gòu)膠的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)無(wú)損抽樣檢測(cè)圖紙技術(shù)，確定其結(jié)構(gòu)硬度、變形穩(wěn)定能力、強(qiáng)度等關(guān)鍵檢測(cè)指標(biāo)。③通過(guò)綜合分析考慮現(xiàn)場(chǎng)既有隱框幕墻結(jié)構(gòu)待檢測(cè)材料部位的性能重要性、檢測(cè)抽樣方法及其實(shí)施的基本可操作性和使用經(jīng)濟(jì)性，確定現(xiàn)場(chǎng)隱框幕墻主要檢測(cè)部位抽樣圖紙數(shù)量。④幕墻防雷、防火隔熱構(gòu)造均可作為隱蔽檢測(cè)部位，其現(xiàn)場(chǎng)抽樣圖紙數(shù)量和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)圖紙技術(shù)價(jià)值需重點(diǎn)加以關(guān)注。