浅谈幕墙安全性鉴定中不能忽视的建筑风环境变化因素

蔡维

广东省建设工程质量安全检测总站有限公司 广东 广州 510000

引言

我国建筑行业发展中，建筑结构与材料技术不断更新发展，为建筑产品质量与使用效果优化提供了较大助力。建筑幕墙是现代建筑的重要组成部分，幕墙的材料及结构较为特殊，对幕墙进行全面检测及鉴定是保证幕墙安全使用的重要措施。建筑结构在长期使用中，气候等因素影响着建筑结构的性能，幕墙是一种使用石材、玻璃等材料制作的外围护建筑结构，长期受到风环境影响会发生结构损伤，对其进行安全性鉴定，才能够让建筑业主单位了解幕墙结构稳定性与可靠性情况，为建筑幕墙的维护保养与安全使用提供保障。

1 幕墙安全性鉴定概述

幕墙的安全性鉴定，是通过具有检测资质及主体结构鉴定资质的单位，根据相关的幕墙法律法规和技术标准对幕墙进行的安全性鉴定，鉴定内容包括支承构件及其连接，幕墙面板及其连接，幕墙与主体结构的连接，金属构件的腐蚀和锈蚀情况，以及幕墙的防火、防雷构造等。检测鉴定单位依据建筑幕墙的相关标准要求，对幕墙当前的安全性，耐久性，稳定性等多个角度进行检查和鉴定，发现幕墙存在的问题，并对发现的问题提出相应的处理建议，保证建筑幕墙在后续使用中的安全性。当前，大多数幕墙鉴定机构开展的幕墙鉴定工作仍然停留在对幕墙结构、材料的检查、判定，这些检测、鉴定内容已不能完全保证幕墙的安全性，幕墙鉴定单位应根据幕墙当前的使用状况，提高、扩大建筑幕墙的检测范围，保证幕墙的安全使用[1]。

2 影响既有建筑幕墙安全性的因素

（1）材料因素。在当今的建筑工程中，建筑幕墙通常采用玻璃作为幕墙面板，建筑幕墙对玻璃的要求很高，如果玻璃的质量不高，在风力或者外力的作用下可能出现玻璃碎裂或者脱落的情况。建筑幕墙密封材料经过长时间的风吹日晒，也可能出现老化、粉化现象，进而发生渗漏、锈蚀，幕墙的结构受到破坏，产生安全隐患。

（2）构造因素。在建筑工程中，造成建筑幕墙安全隐患的因素有很多，螺栓连接是当前幕墙构造中较为常见的连接方式，然而因为对于螺栓的使用没有相关明确的标准和规范，导致幕墙的螺栓连接问题较为突出，表现为螺栓数量不足、强度不足以及螺栓松动等情况。另外，建筑幕墙预埋件的位置偏差也是导致幕墙稳定性变弱的重要原因。最后一种影响因素是建筑幕墙中的立柱计算模型和工程实际情况存在一定偏差，由此设计的结果导致幕墙构件强度不足。

（3）建筑风环境的变化对既有建筑幕墙的影响。随着一个地区的经济开始腾飞，该地区的地形地貌也会因为建筑的增多而产生变化，而且这种变化的速度很快，地貌从A类到D类可能只需要短短几年时间。地形地貌的变化意味着城市化过程中快速修建的建筑带来的风荷载工况的巨大变化。在《建设厅既有建筑幕墙安全维护管理实施细则》中对幕墙的检测鉴定进行了相关的规定，即在工程竣工一年时应当对幕墙进行一次全面的检查，往后每五年进行一次全面检查。对于已经超过设计使用寿命的幕墙改为每年检查一次。这不仅是对新建幕墙安全进行的规定，也是对既有建筑幕墙进行安全管理的重要举措，对于既有建筑幕墙材料变化的监控有着非常重要的安全意义，也是对地区地形地貌情况发生变化后，对幕墙建筑风环境状况的监测。

在《建筑结构荷载规范》中对风环境的变化有明确的说明，通常风压高度变化系数以地面的粗糙度进行衡量，这种衡量过程通过四个等级进行评定，ABCD四个类型指A类是近海，海岸，湖岸以及沙漠地区；B类指乡间田野丘陵以及乡镇；C类是指建筑密集的城市；D类是指具有密度较高的高层建筑群的城市，幕墙的风荷载计算通过相应的公式计算得出。

3 结构群风效应的作用方式

密集的高大建筑群是当前城市繁华程度的表现方式。然而建筑与建筑之间也会有彼此的作用力，高层建筑的风荷载情况受到周边建筑的影响与独立不受影响的建筑有巨大的差别。专有名词叫作静风干扰效应。随着建筑距离的接近，建筑物越密集，遮挡效应就愈发的明显。通过对深圳嘉里建设广场二期进行的风洞试验可以较好地说明上面的问题。

3.1 主体结构设计用体型系数

（1）按规范进行计算。对于超高层建筑风荷载的计算规定通过《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）来计算。①当建筑高度超过200M时符合风洞试验的基本要求。②当建筑密集度较高，建筑之间的距离较为接近时，可以通过将单栋建筑的体型系数与相互干扰增大系数进行乘积，相互干扰系数通常以类似试验的技术参数进行确定。也可以通过风洞试验确定。在《建筑结构荷载规范》中没有明确的互相干扰增大系数的设定说明，按照规范加入群体风效应后，顺风向的提醒系数会大于1.43，高度方向不变[2]。

（2）风洞试验数据。风动试验项目的风动测压试验模型缩尺比是1∶300，测点分布数量为410，通过模拟C类背景边界层，对375M半径的建筑进行风洞试验，风向数量为24个。通过各测点层的荷载体型系数按照控制的面积进行加权平均值计算。

图1 风洞模型图

由此得到了整个测点层的平均体型系数。在进行沿主轴的投影和叠加操作后，可获得测点层在XY两个轴上的体型系数，该系数已经计算过群体风效应。由此得出结果，60o、75o、120o、285o这四个风向下各测点的平均体型系数很大，是不利控制风向角度。

通过图2可以得知，在风洞实验中，风荷载体型系数随着建筑高度发生变化，楼层越高，体型系数越小。大多数测点层的体型系数小于加入群风效应后得到的结果，因此可以得到建筑的遮挡效应较为明显。

图2 体型系数沿高度变化

图3 各测点层层底剪力分析

图3 中个测点层体型系数与高度系数进行相乘后相加得到的值可以反映出楼层的静风水平剪力分布情况。该图显示出风洞试验结果不但小于加入静力干扰后的效果，也小于按照规范进行的单体计算。这说明，遮挡效应与建筑的密度有比例关系，建筑越密集遮挡效应越强[3]。

4 结束语

总之，在建筑幕墙结构安全性鉴定工作中应充分考虑幕墙使用的风环境影响，因此必须做好幕墙结构风效应分析，计算风环境导致的幕墙结构影响，为幕墙后期安全使用提供保障。

幕墙建设单位还应在建筑建设阶段做好环境影响风险的综合分析，并积极提升幕墙建设的整体稳定性，控制幕墙使用过程中的安全性问题，为幕墙的长期安全使用创造坚实基础。