某观光电梯点支承玻璃幕墙安全鉴定分析

徐艳华 马常伟 吴胜男 王海龙 李晓晨

某观光电梯玻璃幕墙结构型式为点支承式，玻璃面板为钢化夹层玻璃，面板通过驳接头及爪件支承于电梯钢结构井道之上。玻璃幕墙最大标高100m，幕墙外观见图1。

该幕墙投入使用两年后，业主因幕墙出现顶部面板破碎委托笔者工作单位就其安全性进行鉴定分析。

1.现场检验

1.1 确认现场玻璃面板破碎情况

经检验，确认现场共计5 块玻璃面板破碎，分布位置如下。

（1）31～32 层北立面东数第1、上数第1～2 块玻璃面板破碎（破碎面板已拆除）；

（2）33 层北立面东数第1、下数第1 块玻璃面板破碎（破碎面板已拆除）；

（3）33～34 层南立面西数第1、上数第2 块玻璃面板破碎（破碎面板已拆除）；

（4）27～28 层南立面东数第1、下数第2 块玻璃面板破碎后改造更换为小分格尺寸玻璃。

1.2 点支承驳接头与玻璃面板连接缺陷

经现场检验，观光电梯点支承玻璃幕墙驳接件球头支承螺杆与承座连接松动及脱出承座情况多达10 余处，分布在楼层17 层～34 层，支承螺杆与承座连接松动及连接失效如图2 所示。

1.3 四爪爪件安装

玻璃面板安装为竖直方向，竖直方向使用的爪件长扁孔应连接玻璃面板顶部开孔。长扁孔能较好地限制驳接头竖直方向位移，从而保证玻璃面板在受到平面外荷载及自重作用下，处于拉弯板受力状态。

现场检验发现，竖直方向使用的四爪爪件长扁孔均连接于玻璃面板底部开孔处，而玻璃面板顶部孔位均通过驳接头与爪件圆孔连接，如图3 所示。连接爪件圆孔的驳接头受玻璃面板自重荷载作用易发生竖向位移，导致玻璃面板在水平荷载及自重作用下处于压弯受力状态。压弯板相对拉弯板受力状态较为不利，易产生失稳破坏。

检查爪件与支承结构的连接情况，发现个别爪件与支承钢结构连接螺栓松动。

图1 观光电梯玻璃幕墙外观

图2 驳接件球头支承螺杆与承座连接失效/松动

图3 竖直方向使用的四爪爪件安装布置方向错误

1.4 钢化玻璃边部加工、表面应力及面板安装质量检测[1]

经检验，钢化玻璃倒棱不连续，部分边部位置及开孔周边未见倒棱。钢化玻璃边部加工质量不符合规范要求。钢化玻璃表面应力检测结果为92MPa～95MPa，检测结果符合规范要求[2]。

玻璃面板四周胶缝宽度不均匀，部分胶缝宽度小于规范要求。相邻玻璃平面高低差大于规范要求。

1.5 支承结构

经检验，点支承玻璃幕墙支承结构（观光电梯钢结构井道）未见异常。

2.设计复核计算

2.1 玻璃面板强度及挠度复核计算

（1）玻璃面板分格尺寸：1770mm×2500mm，夹层玻璃规格：内外层钢化玻璃厚度均为6mm。

（2）计算部位高度：33 层楼层标高94m。风荷载标准值依据GB50009-2012《建筑结构荷载规范》计算[3]。依据GB50009-2012 第8.3.3 条之规定，封闭式矩形平面房屋侧面风荷载体形系数取值为1.6。

（3）计算结果

依据JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》8.1.5 规定[4]，经复核计算，在垂直于玻璃平面的风荷载和地震荷载作用下，点支承玻璃面板的最大应力设计值为121.2MPa，超过了钢化玻璃的大面强度设计值（84MPa），玻璃面板应力不满足规范要求。

经复核计算，在垂直于玻璃平面的风荷载标准值作用下，点支承玻璃面板的最大挠度设计值为277.3mm，远大于玻璃面板的挠度限值（挠度限值取长边边长的1/60，即2500/60=41.7mm）。玻璃面板挠度不满足规范要求。

2.2 驳接头及爪件力学性能标准值复核计算

（1）基本信息

计算位置：观光电梯33 层标高94m 处

玻璃面板分格尺寸：1770mm×2500mm

夹层玻璃规格：内外层钢化玻璃厚度均为6mm

（2）计算原则

玻璃面板承受的水平方向风荷载及地震荷载设计值平均作用于玻璃面板连接的四个驳接头及爪件，玻璃面板自身重力荷载设计值平均作用于面板顶部两个驳接头及爪件。依据GB/T37266-2018《建筑幕墙用点支承装置》之附录E，点支承装置的承载力标准值等于计算得到的点支承装置承载能力设计值与承载力分项系数的乘积。承载力分项系数参照附录E 中各分项系数的建议值[5]。

（3）计算结果

单个驳接头水平承载力（轴向受拉、轴向受压）标准值为17.19kN；

单个驳接头径向承载力（垂直方向）标准值为1.23kN；

爪件单爪水平承载力（轴向受拉、轴向受压）标准值为5.16kN；

爪件单爪径向承载力（垂直方向）标准值为0.99kN。

3.点支承装置力学性能检测

委托方无法提供选用的点支承装置的承载力标准值，经与委托方协商，现场抽取15 件驳接头及5 件四爪爪件，拆卸后带回实验室检测其力学性能指标。

对抽检驳接头及爪件进行力学性能试验，试验结果见表1和表2，部分驳接头力学性能试验见图4。依据上述驳接头及爪件的承载力标准值计算结果，驳接头轴向受拉、轴向受压及径向承载力检测结果不满足承载力标准值复核计算要求，爪件轴向受拉承载力检测结果不满足承载力标准值复核计算要求。

图4 部分驳接头力学性能试验(试验力-变形曲线)

驳接头轴向受拉试件失效型式为试件2 驳接头尾部圆形螺母与螺杆螺纹连接破坏，如图5 所示；试件4 及试件5 为驳接头支承螺杆尾部偏心垫片变形严重（见图6～7）。驳接头轴向受压试件失效型式为试件9 驳接头轴向受压承座与后压板螺纹连接破坏（见图8）。

爪件轴向受拉承载力试验如图9 所示。在轴向力作用下，爪臂远端相对于爪件中心平台的变形量达到l/50（l 为爪孔与支座孔孔心距）时对应的单爪荷载值作为该试件的轴向受拉承载能力值。

图5 驳接头2 轴向受拉支承螺杆尾部螺纹破坏

图6 驳接头4 轴向受拉支承螺杆尾部偏心垫片变形严重

图7 驳接头5 轴向受拉支承螺杆尾部偏心垫片变形严重

图8 驳接头9 轴向受压承座后压板内螺纹破坏

图9 爪件轴向受拉承载力试验

4.鉴定结论及建议

4.1 鉴定结论

经过现场检验及实验室检测，该观光电梯点支承玻璃幕墙安全鉴定结论如下：

（1）玻璃面板最大应力值复核计算结果超过玻璃大面强度设计值，玻璃面板挠度最大值复核计算结果超过点支承玻璃面板的挠度限值。玻璃面板应力及挠度复核计算结果不满足规范要求。

（2）现场取样的驳接头轴向受拉、轴向受压及径向承载力检测结果不满足复核计算驳接头承载力标准值要求。现场取样的爪件轴向受拉承载力检测结果不满足复核计算爪件承载力标准值要求。

（3）部分爪件安装方向不符合规范要求。

（4）部分驳接头连接质量不符合规范要求。

（5）钢化玻璃边部加工质量不符合规范要求。

（6）玻璃面板周边胶缝宽度不符合设计规范要求，相邻玻璃平面高低差不符合规范要求。

4.2 建议

针对以上鉴定结论，提出如下建议：

（1）改造玻璃面板分格尺寸，使其强度及挠度校核计算结果满足相关规范要求。

（2）依据相关规范，选用力学性能满足设计要求的驳接件、爪件。

（3）竖直方向使用的爪件安装方向应符合规范要求。

（4）驳接头与爪件连接紧固螺栓采取防松措施。

（5）钢化玻璃边部加工质量应符合规范要求。

（6）玻璃面板安装质量应符合规范要求。

表1 驳接头力学性能检测结果

表2 爪件轴向受拉力学性能检测结果