上海市某大厦既有玻璃幕墙安全检查评价小结

秦 天

(上海市浦东新区建设工程安全质量监督站，上海 201300)

1 概述

随着城市的发展，各种摩天高楼拔地而起。玻璃幕墙因其采光好，防风雨，美观的特性，已成为当前建筑主要的围护结构之一。玻璃幕墙是由玻璃面板与承载结构体系组成的，不分担主体结构荷载和作用的建筑外围护结构。按支承方式的不同，玻璃幕墙可以分为框支承玻璃幕墙、全玻璃幕墙、点支承玻璃幕墙。

随着玻璃幕墙应用范围的逐渐扩大，我国陆续出台了一系列幕墙标准。1996年7月30日，建设部发布了JGJ 102—1996玻璃幕墙工程技术规范。目前最新的是JGJ 102—2003玻璃幕墙工程技术规范，是根据建设部建标[2000]284号文件的要求，规范编制组在广泛调查研究，既参考了国际标准和发达国家标准，也认真总结了工程实践经验，并且广泛征求业界人士意见，对JGJ 102—96玻璃幕墙工程技术规范进行了修订，规范的标准和技术在科学性、实践性、系统性都达到了国际水平。然而，虽然我国在玻璃幕墙行业已经取得了很好的成果，但在实际工程中还存在一些问题：1)玻璃面板的爆裂和脱落。玻璃幕墙的玻璃面板的爆裂和脱落事故时有发生。其产生的原因主要有三种：a.由于钢化玻璃加工工艺问题引起的自爆；b.由于玻璃自身的热炸裂；c.设计不合理引起面板受力过程中局部应力过大而导致玻璃爆裂。2)硅酮结构密封胶老化。硅酮结构密封胶是玻璃幕墙常用的粘结剂。它的作用是粘结幕墙受力金属构件和玻璃等非金属材料。但目前，工程建筑中使用假冒伪劣结构胶的现象十分严重。假冒伪劣结构胶耐久性差，无法长期抵抗风荷载、玻璃面板自身重量、热胀冷缩导致的应力和地震荷载作用，从而引起安全隐患问题。3)玻璃幕墙基础研究不足。目前，我国缺乏对玻璃幕墙结构的基础研究。基础研究和数据分析确实为日后玻璃幕墙的日常使用埋下了巨大的隐患。玻璃幕墙的应力多采用电测法进行，即将电阻应变计安装在被观测物体上。该方法只能检测到玻璃幕墙个别点的位移和应力，检测范围小且局限。

本文针对上海某1994年竣工的大厦的隐框玻璃幕墙进行了安全检查，除采用常规手段外，还采用了中国建材检验认证集团股份有限公司研发的振动测试技术，通过检测幕墙玻璃的振动频率，并根据频率的分布范围，对玻璃幕墙进行了坠落风险评价。

2 振动检测原理

该大厦幕墙玻璃为典型的四边支承形式，其振动频率应处于玻璃四边简支支撑和固支支撑对应的固有频率之间，且可以把边界简支对应的频率作为安全评估中的下限频率值，把边界固支对应的频率作为安全评估中的上限频率值。对于四边支承的面板，四边简支对应的理论频率(参照频率下限值)按式(1)计算:

(1)

D=Eh3/12(1-v2)

(2)

其中，D为幕墙玻璃的刚度，N·m；E为幕墙玻璃的弹性模量，Pa；v为幕墙玻璃的泊松比，无纲量。

四边固支对应的理论频率(参照频率上限值)按式(3)计算:

(3)

其中，ωmax为幕墙玻璃参照频率上限值，rad/s。

理论上，实测幕墙玻璃的固有频率越接近于上限值，其边缘支承越紧固，安全等级越高。根据中国建材检验认证集团股份有限公司企业标准《既有建筑幕墙面板松动脱落风险评估标准 动态法》给出的频率安全区间及其风险等级划分标准如表1所示。

表1 幕墙玻璃脱落风险等级划分

3 试验方法和设备

该大厦是全隐框玻璃幕墙，位于该大厦7层～19层的东面，面积约710 m2，外立面形状为凸出三角形，于1994年竣工。

检查和评价依据：1)DG/TJ 08—803—2013建筑幕墙安全性能检测评估技术规程;2)GB 50009—2012建筑结构荷载规范;3)JGJ/T 324—2014建筑幕墙工程检测方法标准;4)JGJ 102—2003玻璃幕墙工程技术规范;5)GB 50210—2001建筑装饰装修工程质量验收规范;6)JGJ/T 139—2001玻璃幕墙工程质量检验标准;7)DGJ 08—56—2012建筑幕墙工程技术规范;8)GB/T 21086—2007建筑幕墙;9)JGJ 113—2015建筑玻璃应用技术规程;10)GB 16776—2005建筑用硅酮结构密封胶;11)中国建材检验认证集团股份有限公司企业标准《既有建筑幕墙面板松动坠落风险评估方法——动态法》。

检查与评估设备：玻璃幕墙坠落风险检测仪、游标卡尺、玻璃测厚仪、超声波测厚仪、涡流测厚仪、工业内窥镜、钢化玻璃鉴别仪、Low-E膜面鉴别仪、邵氏硬度计、激光测距仪、钢卷尺、钢直尺、拉拔仪、尼康D70单反数码相机、专业登高作业设备、其他辅助设备。

4 试验结果

4.1 结构胶

结构胶见表2，表3。

表2 拆除板块结构胶粘结厚度、宽度及邵氏硬度

表3 拆除板块结构胶粘结强度

根据以上检测结果，结构胶注胶宽度满足JGJ/T 139—2001玻璃幕墙工程质量检验标准的要求，结构胶注胶厚度满足JGJ/T 139—2001玻璃幕墙工程质量检验标准的要求，结构胶粘结强度满足GB 16776—2005建筑用硅酮结构密封胶的要求，结构胶邵氏硬度满足GB 16776—2005建筑用硅酮结构密封胶的要求。

根据现场检测结果，利用3D3S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4。

表4 硅酮胶粘结厚度和宽度验算

根据以上计算结果，该大厦隐框玻璃幕墙所使用的硅酮结构胶的注胶厚度及宽度符合要求，且满足JGJ 102—2003玻璃幕墙工程技术规范第5.6.1条“硅酮结构胶粘结宽度不小于7 mm，粘结厚度不小于6 mm，粘结宽度大于粘结厚度，但不宜大于厚度的2倍”的要求。该大厦隐框玻璃幕墙所使用的硅酮密封胶宽度验算结果符合要求。

4.2 振动检测

现场采集到的幕墙玻璃的典型振动波形图见图1，通过图1可以直接得出幕墙玻璃的振动的固有频率。根据检测方案，对大楼所有幕墙玻璃样本进行频率测试，并得到了其固有频率值。

根据现场测试，获得幕墙玻璃的固有频率，并根据表1给出的划分标准，得出所测19楼的幕墙玻璃坠落风险等级如表5所示。

表5 现场测试样品的固有频率及其安全等级

根据表1，该楼层的坠落风险比较小。

5 结语

该大厦隐框幕墙外立面玻璃面板接缝密封胶局部存在开裂脱落现象，容易导致雨水渗进幕墙系统内部，对幕墙金属构件造成腐蚀，从而对建筑造成安全威胁。通过对玻璃幕墙进行振动测试，结果显示暂无坠落风险，但是已经下降到Bu级，其原因是整体结构随着时间老化。振动检测方法对于玻璃幕墙整体检测具有很好的可操作性，今后可在工程检测中进一步应用验证。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；建议更换该幕墙开启扇五金配件；建议对玻璃幕墙进行定期检查和维保，发现问题及时解决。