秦 天

(上海市浦東新區(qū)建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督站，上海 201300)

1 概述

隨著城市的發(fā)展，各種摩天高樓拔地而起。玻璃幕墻因其采光好，防風(fēng)雨，美觀的特性，已成為當(dāng)前建筑主要的圍護(hù)結(jié)構(gòu)之一。玻璃幕墻是由玻璃面板與承載結(jié)構(gòu)體系組成的，不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)荷載和作用的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。按支承方式的不同，玻璃幕墻可以分為框支承玻璃幕墻、全玻璃幕墻、點(diǎn)支承玻璃幕墻。

隨著玻璃幕墻應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，我國(guó)陸續(xù)出臺(tái)了一系列幕墻標(biāo)準(zhǔn)。1996年7月30日，建設(shè)部發(fā)布了JGJ 102—1996玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范。目前最新的是JGJ 102—2003玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范，是根據(jù)建設(shè)部建標(biāo)[2000]284號(hào)文件的要求，規(guī)范編制組在廣泛調(diào)查研究，既參考了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，也認(rèn)真總結(jié)了工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并且廣泛征求業(yè)界人士意見，對(duì)JGJ 102—96玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范進(jìn)行了修訂，規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)在科學(xué)性、實(shí)踐性、系統(tǒng)性都達(dá)到了國(guó)際水平。然而，雖然我國(guó)在玻璃幕墻行業(yè)已經(jīng)取得了很好的成果，但在實(shí)際工程中還存在一些問題：1)玻璃面板的爆裂和脫落。玻璃幕墻的玻璃面板的爆裂和脫落事故時(shí)有發(fā)生。其產(chǎn)生的原因主要有三種：a.由于鋼化玻璃加工工藝問題引起的自爆；b.由于玻璃自身的熱炸裂；c.設(shè)計(jì)不合理引起面板受力過程中局部應(yīng)力過大而導(dǎo)致玻璃爆裂。2)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠老化。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠是玻璃幕墻常用的粘結(jié)劑。它的作用是粘結(jié)幕墻受力金屬構(gòu)件和玻璃等非金屬材料。但目前，工程建筑中使用假冒偽劣結(jié)構(gòu)膠的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。假冒偽劣結(jié)構(gòu)膠耐久性差，無法長(zhǎng)期抵抗風(fēng)荷載、玻璃面板自身重量、熱脹冷縮導(dǎo)致的應(yīng)力和地震荷載作用，從而引起安全隱患問題。3)玻璃幕墻基礎(chǔ)研究不足。目前，我國(guó)缺乏對(duì)玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究?；A(chǔ)研究和數(shù)據(jù)分析確實(shí)為日后玻璃幕墻的日常使用埋下了巨大的隱患。玻璃幕墻的應(yīng)力多采用電測(cè)法進(jìn)行，即將電阻應(yīng)變計(jì)安裝在被觀測(cè)物體上。該方法只能檢測(cè)到玻璃幕墻個(gè)別點(diǎn)的位移和應(yīng)力，檢測(cè)范圍小且局限。

本文針對(duì)上海某1994年竣工的大廈的隱框玻璃幕墻進(jìn)行了安全檢查，除采用常規(guī)手段外，還采用了中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司研發(fā)的振動(dòng)測(cè)試技術(shù)，通過檢測(cè)幕墻玻璃的振動(dòng)頻率，并根據(jù)頻率的分布范圍，對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行了墜落風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

2 振動(dòng)檢測(cè)原理

該大廈幕墻玻璃為典型的四邊支承形式，其振動(dòng)頻率應(yīng)處于玻璃四邊簡(jiǎn)支支撐和固支支撐對(duì)應(yīng)的固有頻率之間，且可以把邊界簡(jiǎn)支對(duì)應(yīng)的頻率作為安全評(píng)估中的下限頻率值，把邊界固支對(duì)應(yīng)的頻率作為安全評(píng)估中的上限頻率值。對(duì)于四邊支承的面板，四邊簡(jiǎn)支對(duì)應(yīng)的理論頻率(參照頻率下限值)按式(1)計(jì)算:

(1)

D=Eh3/12(1-v2)

(2)

其中，D為幕墻玻璃的剛度，N·m；E為幕墻玻璃的彈性模量，Pa；v為幕墻玻璃的泊松比，無綱量。

四邊固支對(duì)應(yīng)的理論頻率(參照頻率上限值)按式(3)計(jì)算:

(3)

其中，ωmax為幕墻玻璃參照頻率上限值，rad/s。

理論上，實(shí)測(cè)幕墻玻璃的固有頻率越接近于上限值，其邊緣支承越緊固，安全等級(jí)越高。根據(jù)中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《既有建筑幕墻面板松動(dòng)脫落風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn) 動(dòng)態(tài)法》給出的頻率安全區(qū)間及其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 幕墻玻璃脫落風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

3 試驗(yàn)方法和設(shè)備

該大廈是全隱框玻璃幕墻，位于該大廈7層～19層的東面，面積約710 m2，外立面形狀為凸出三角形，于1994年竣工。

檢查和評(píng)價(jià)依據(jù)：1)DG/TJ 08—803—2013建筑幕墻安全性能檢測(cè)評(píng)估技術(shù)規(guī)程;2)GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范;3)JGJ/T 324—2014建筑幕墻工程檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn);4)JGJ 102—2003玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范;5)GB 50210—2001建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范;6)JGJ/T 139—2001玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn);7)DGJ 08—56—2012建筑幕墻工程技術(shù)規(guī)范;8)GB/T 21086—2007建筑幕墻;9)JGJ 113—2015建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程;10)GB 16776—2005建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠;11)中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《既有建筑幕墻面板松動(dòng)墜落風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法——?jiǎng)討B(tài)法》。

檢查與評(píng)估設(shè)備：玻璃幕墻墜落風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)儀、游標(biāo)卡尺、玻璃測(cè)厚儀、超聲波測(cè)厚儀、渦流測(cè)厚儀、工業(yè)內(nèi)窺鏡、鋼化玻璃鑒別儀、Low-E膜面鑒別儀、邵氏硬度計(jì)、激光測(cè)距儀、鋼卷尺、鋼直尺、拉拔儀、尼康D70單反數(shù)碼相機(jī)、專業(yè)登高作業(yè)設(shè)備、其他輔助設(shè)備。

4 試驗(yàn)結(jié)果

4.1 結(jié)構(gòu)膠

結(jié)構(gòu)膠見表2，表3。

表2 拆除板塊結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)厚度、寬度及邵氏硬度

表3 拆除板塊結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)強(qiáng)度

根據(jù)以上檢測(cè)結(jié)果，結(jié)構(gòu)膠注膠寬度滿足JGJ/T 139—2001玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)構(gòu)膠注膠厚度滿足JGJ/T 139—2001玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)強(qiáng)度滿足GB 16776—2005建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的要求，結(jié)構(gòu)膠邵氏硬度滿足GB 16776—2005建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的要求。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，利用3D3S結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)該大廈所使用的硅酮結(jié)構(gòu)膠及密封膠進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果見表4。

表4 硅酮膠粘結(jié)厚度和寬度驗(yàn)算

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，該大廈隱框玻璃幕墻所使用的硅酮結(jié)構(gòu)膠的注膠厚度及寬度符合要求，且滿足JGJ 102—2003玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范第5.6.1條“硅酮結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)寬度不小于7 mm，粘結(jié)厚度不小于6 mm，粘結(jié)寬度大于粘結(jié)厚度，但不宜大于厚度的2倍”的要求。該大廈隱框玻璃幕墻所使用的硅酮密封膠寬度驗(yàn)算結(jié)果符合要求。

4.2 振動(dòng)檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)采集到的幕墻玻璃的典型振動(dòng)波形圖見圖1，通過圖1可以直接得出幕墻玻璃的振動(dòng)的固有頻率。根據(jù)檢測(cè)方案，對(duì)大樓所有幕墻玻璃樣本進(jìn)行頻率測(cè)試，并得到了其固有頻率值。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，獲得幕墻玻璃的固有頻率，并根據(jù)表1給出的劃分標(biāo)準(zhǔn)，得出所測(cè)19樓的幕墻玻璃墜落風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)如表5所示。

表5 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試樣品的固有頻率及其安全等級(jí)

根據(jù)表1，該樓層的墜落風(fēng)險(xiǎn)比較小。

5 結(jié)語(yǔ)

該大廈隱框幕墻外立面玻璃面板接縫密封膠局部存在開裂脫落現(xiàn)象，容易導(dǎo)致雨水滲進(jìn)幕墻系統(tǒng)內(nèi)部，對(duì)幕墻金屬構(gòu)件造成腐蝕，從而對(duì)建筑造成安全威脅。通過對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，結(jié)果顯示暫無墜落風(fēng)險(xiǎn)，但是已經(jīng)下降到Bu級(jí)，其原因是整體結(jié)構(gòu)隨著時(shí)間老化。振動(dòng)檢測(cè)方法對(duì)于玻璃幕墻整體檢測(cè)具有很好的可操作性，今后可在工程檢測(cè)中進(jìn)一步應(yīng)用驗(yàn)證。建議對(duì)隱框玻璃幕墻接縫密封膠進(jìn)行全部更換，并嚴(yán)控打膠質(zhì)量，確保不發(fā)生雨水滲漏；建議更換該幕墻開啟扇五金配件；建議對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行定期檢查和維保，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。