上海某大厦外立面安全性检查研究

■ 张 翊 ZHANG Yi 杨顺法 YANG Shunfa

0 引言

建筑外立面形式有多种，其中，幕墙和门窗是建筑外立面两个重要的组成部分。随着建筑使用年限的增长，建筑外立面安全性越来越受到重视，对既有建筑外立面进行安全性检查显得特别重要[1]。本文侧重探讨既有幕墙和门窗安全性检查。以下将从对某大厦幕墙和外窗的基本技术资料、使用材料的现场检查、结构构造的检查、结构承载力验算等方面来进行探讨。

1 建筑基本信息

某大厦位于上海市黄浦区，该大厦主楼角部区域采用全隐框玻璃幕墙，4个立面采用饰面砖与横明竖隐铝合金窗组合。经查阅相关资料，该大厦全隐框玻璃幕墙总面积约3 0 0 0 m2，铝合金窗总面积约2 0 0 0 m2，于1 9 9 4年竣工。该大厦设计单位为华东建筑设计院，目前能查阅到的资料中，只有该大厦改造项目建筑施工图，至于其他技术资料（包括结构计算书、设计变更记录、工程竣工报告、隐蔽工程验收记录、工程质量检测记录、材料质量保证书、材料复验报告、建筑幕墙门窗使用情况记录等）已无法查阅，且该施工图未包含幕墙及铝合金外窗相关节点构造信息。往往年代较远的大楼，很难再找到齐全的资料，一般需要通过对实际大楼现场检查，再看是否满足相关标准规范的要求[2]。

2 幕墙及外窗使用材料的现场检查

2.1 立柱、横梁

2.1.1 外观检查

经现场检查，该大厦顶部斜面玻璃幕墙及角部玻璃幕墙均为全隐框玻璃幕墙，大面积排窗均为横明竖隐铝合金窗，立柱与横梁均为铝合金型材。对该大厦全隐框玻璃幕墙及铝合金窗的立柱、横梁主要受力构件外观进行普查，发现主要受力构件面层外观良好，无明显变形、损坏现象。

2.1.2 参数检测

现场对该大厦顶部斜面玻璃幕墙、角部玻璃幕墙及大面积铝合金窗立柱横梁规格进行检测，现场对立柱横梁各随机抽取3处，采用钢直尺、超声波测厚仪、涡流测厚仪测量铝合金横梁、立柱规格，部分测量数据见表1。

2.2 玻璃面板

2.2.1 外观质量检查

对该大厦幕墙及铝合金窗所使用的玻璃面板进行普查，发现其玻璃面板均有贴膜（部分贴在室内侧，部分贴在室外侧），且大厦隐框幕墙外侧贴膜普遍存在大量气泡。该大厦五层南面有一处三角形玻璃开裂，由于是单层玻璃，开裂后极易脱落，这种情况一般建议尽快更换[3]。

2.2.2 玻璃面板品种、厚度检测

经现场检测，该大厦幕墙及铝合金窗所使用的玻璃有两种厚度。大厦顶部斜面及角部隐框幕墙所使用的玻璃均为1 0 mm厚单层玻璃，大厦大面积铝合金窗使用的玻璃为8 mm厚单层玻璃。利用钢化玻璃鉴别仪，发现大厦隐框幕墙所使用的玻璃面板基本为钢化玻璃，而大厦铝合金外窗七层以上部位所使用的玻璃基本均为钢化玻璃，七层以下部位大多为普通平板玻璃。

2.3 密封材料

2.3.1 硅酮密封胶

现场采用人工登高检查的方法对大厦幕墙外立面接缝硅酮密封胶进行普查，发现铝合金外窗上沿与主体密封胶多处存在开裂脱落现象，部分幕墙玻璃面板接缝密封胶开裂，多处铝合金外窗上沿压盖接缝密封胶脱落，大厦角部隐框幕墙部分接缝密封胶普遍存在表面不平整、粗糙的现象。

2.3.2 硅酮结构胶

2.3.2.1 外观质量检查

从室内观察玻璃与附框之间硅酮结构胶，表面较为平整，从切取的结构胶截面看，注胶较为饱满、密实。

2.3.2.2 注胶宽度、厚度、邵氏硬度及黏结强度检测

在隐框幕墙及铝合金窗室内侧现场随机抽取三处测量其结构胶注胶宽度及注胶厚度，铝合金窗结构胶注胶宽度约为1 5 mm～1 6 mm，隐框幕墙结构胶注胶宽度约为2 5 mm～2 6 mm，注胶厚度均约为8 mm～1 0 mm。

为检测结构胶黏结强度，特拆除一块玻璃面板进行检测，对其结构胶注胶厚度、宽度及邵氏硬度进行检测，结果见表2。通过拉拔仪测量其黏结强度，结果见表3。为尽量减少对幕墙的破坏，隐框幕墙部分未对玻璃面板进行拆除，为检测隐框幕墙部分结构胶的老化情况，特在隐框幕墙内部取下一段结构胶，测量其邵氏硬度，结果为6 4。

3 幕墙及外窗结构构造的检查

3.1 幕墙与主体结构节点构造检查

为检查幕墙与主体结构连接节点构造情况，对大厦8层东南角隐框幕墙层间室内装修封堵进行拆除。拆除封堵后，可以看到幕墙立柱通过角码与主体结构连接，量得立柱角码支座间距为3 3 9 1 mm，角码壁厚1 0 mm。

3.2 开启部分构造检查

经现场检查，该大厦顶部斜面未发现开启扇。对角部隐框幕墙及铝合金外窗进行普查，发现角部隐框幕墙开启扇基本都被锁上，不能打开，部分铝合金外窗开启扇开启困难，滑撑、限位器、锁点等五金件金属层色泽暗淡，执手松动、缺失，开启扇胶条脱落、缺失，五金件螺丝松动，滑撑脱落，铝合金型材出现变形，拼接缝隙大，结构胶缺失等缺陷。

4 结构承载力验算

4.1 幕墙横梁立柱承载能力验算

由于未能查阅该大厦幕墙横梁立柱详细截面图形，根据现场检测数据，采取简化计算模型，利用3 D 3 S结构计算软件对其使用的幕墙横梁立柱进行强度和挠度验算，验算结果见表4。

根据以上验算结果，该大厦隐框幕墙横梁立柱强度及挠度均符合要求。

4.2 玻璃面板承载能力验算

根据现场检测结果，利用3 D 3 S结构计算软件对该大厦所使用的玻璃面板进行强度和挠度验算，验算结果见表5。

表1 立柱、横梁参数检测表

表2 拆除板块结构胶黏结厚度、宽度及邵氏硬度

根据以上计算结果，该大厦隐框玻璃幕墙玻璃面板强度符合《玻璃幕墙工程技术规范》（J G J 1 0 2—2 0 0 3）第5.2.1条“钢化玻璃厚度在5～1 2 mm时面板强度设计值为8 4 MP a”的要求，挠度符合第6.1.3条“在风荷载标准值作用下，四边支承玻璃的挠度限值不大于短边边长的1/6 0”的要求，大厦大面积铝合金外窗玻璃强度及挠度亦符合该规范要求

4.3 硅酮结构胶及密封胶

根据现场检测结果，利用3 D 3 S结构计算软件对该大厦所使用的硅酮结构胶及密封胶进行验算，验算结果见表6。

根据以上计算结果，该大厦隐框玻璃幕墙及铝合金窗所使用的硅酮结构胶的注胶厚度及宽度符合要求，且满足标准《玻璃幕墙工程技术规范》（J G J 1 0 2—2 0 0 3）的要求。该大厦隐框玻璃幕墙及铝合金窗所使用的硅酮密封胶宽度验算结果符合要求。

5 结论及建议

5.1 结论

根据检查结果及结构验算，并依据《建筑幕墙安全性能检测评估技术规程》（D G/T J 0 8—8 0 3—2 0 1 3）做综合评定，该玻璃幕墙安全使用性能达到B u级标准，安全性能略低，尚不显著影响建筑幕墙的继续使用。

5.2 建议

（1）对于隐框玻璃幕墙，一方面，玻璃幕墙结构胶已发生老化，抗震性能降低，但其结构胶黏结强度仍然满足要求，正常情况下不会发生结构胶失效导致玻璃面板脱落情况；另一方面，鉴于隐框幕墙玻璃基本为单层钢化玻璃，且已正常使用2 0多年，一般情况下自爆的概率极低，但仍然存在遭受外力后破碎坠落的风险。对玻璃张贴安全膜是提高玻璃面板强度、防止玻璃破碎掉落的有效手段，但玻璃贴膜的施工质量和寿命因素会影响安全膜的安全效果。因此，建议对该大厦隐框幕墙外侧玻璃贴膜全部进行更换（室外贴膜的寿命较短），选用适合室外的专业建筑玻璃安全膜，并采用合适的贴膜工艺，保证玻璃破碎后不脱落，严格控制施工质量，并对安全膜定期进行维护和更换。另外，考虑到当玻璃贴膜在其合理更换周期内未能及时更换而致使其安全功能降低或丧失时，仍然存在玻璃遭受外力破碎脱落的风险，为进一步降低隐框幕墙玻璃破碎掉落的风险，建议可考虑通过增加压板，将全隐框幕墙改为半隐框幕墙，由专业幕墙设计和施工单位进行设计和施工，并严控施工质量。

表3 拆除板块结构胶黏结强度

表4 幕墙横梁立柱强度和最大挠度验算

表5 玻璃面板强度和最大挠度验算

表6 硅酮胶黏结厚度和宽度验算

（2）对于铝合金外窗，建议对室内侧玻璃贴膜全部进行更换（室内贴膜的寿命较室外贴膜长）。考虑到安全性及室内遮阳隔热需求，选用合适的专业建筑玻璃隔热安全膜，并采用合适的贴膜工艺，保证玻璃破碎后不脱落，严格控制施工质量，并根据膜的寿命定期进行维护和更换。

（3）建议对隐框玻璃幕墙接缝密封胶进行全部更换，并严控打胶质量，确保不发生雨水渗漏。

（4）根据《建筑幕墙工程技术规范》（D G J 0 8—5 6—2 0 1 2）第2 3.3.2条，“业主应根据幕墙表面保洁需要，确定清洗次数，每年不少于1次”。

（5）根据《上海市建筑玻璃幕墙管理办法》，建议对该大厦玻璃幕墙和铝合金外窗不同部位的硅酮结构胶每3年进行1次黏结性能抽样检查。