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淺析既有玻璃幕墻存在的安全隱患

文檔作者：張策文檔來源：陜西省建筑設(shè)備安裝質(zhì)量檢測中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月17日
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2017.01
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淺析既有玻璃幕墻存在的安全隱患
張策陜西省建筑設(shè)備安裝質(zhì)量檢測中心
摘要：玻璃幕墻是由支承體系和玻璃面板組成的不承擔(dān)主體荷載的建筑外維護(hù)結(jié)構(gòu)。我國建筑玻璃幕墻由國外引進(jìn)，早
期的玻璃幕墻在沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范下施工建成，技術(shù)水平低且材料質(zhì)量較差，在使用多年后部分工程出現(xiàn)不同程度的質(zhì)量問
題，給人民生命和財(cái)產(chǎn)帶來威脅，適用于既有玻璃幕墻的鑒定技術(shù)也迫在眉睫。
關(guān)鍵詞：玻璃幕墻；玻璃面板；結(jié)構(gòu)膠；缺陷；安全隱患
1 引言
玻璃幕墻是由支承體系和玻璃面板組成的不承擔(dān)主體荷
載的建筑外維護(hù)結(jié)構(gòu)。玻璃幕墻具有防風(fēng)、防御、保溫、隔熱、
采光性好、裝飾面美觀等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使玻璃幕墻工程從20
世紀(jì)80年代至今在我國得到迅速的發(fā)展。但是由于我國早期
缺少相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收規(guī)范，造成玻璃幕墻使用過程中
引發(fā)了不少質(zhì)量問題，給人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來了巨大
威脅。針對既有玻璃幕墻存在的安全隱患，上海、四川等地已
發(fā)布了關(guān)于既有玻璃幕墻可靠性鑒定的地方標(biāo)準(zhǔn)、國家住房
與城鄉(xiāng)建設(shè)部、安全監(jiān)督總局2015年也下發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步加
強(qiáng)玻璃幕墻安全防護(hù)工作的通知》明確了既有玻璃幕墻的核
查方式及核查內(nèi)容。本文認(rèn)為既有玻璃幕墻的安全隱患主要
來自于幕墻組成材料、施工缺陷及設(shè)計(jì)缺陷三個(gè)方面。
2 玻璃幕墻組成材料的安全隱患
2.1 玻璃面板
玻璃面板占據(jù)一幅玻璃幕墻面積的絕大部分，其直接承
受著來自外界的風(fēng)壓、撞擊等各種荷載。據(jù)統(tǒng)計(jì)，玻璃幕墻的
質(zhì)量問題中，玻璃面板約占70%左右，而其安全隱患主要有玻
璃強(qiáng)度不足、鋼化玻璃自爆、玻璃熱炸裂。
(1)玻璃強(qiáng)度不足。JGJ 102—2003《玻璃幕墻技術(shù)規(guī)程》
中明確規(guī)定“人員流動密度大、青少年或幼兒活動的公共場所
以及使用中容易受到撞擊的部位，其玻璃幕墻應(yīng)采用安全玻
璃”。而我國由于早期的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不完善，部分工程未按要
求使用安全玻璃或安全玻璃強(qiáng)度不足，給幕墻的使用過程中
帶來了安全隱患。
(2)鋼化玻璃自爆。浮法玻璃生產(chǎn)過程中不可避免會生成
硫化鎳石（NiS），因硫化鎳石體積很小，一般介于0.076mm~
0.38mm之間，故在浮法玻璃生過程中通過肉眼是無法觀察到
的。幕墻所使用的鋼化玻璃是通過普通退火浮法玻璃經(jīng)加熱
到630℃以上接近玻璃的軟化溫度，再經(jīng)過均勻快速冷卻而得
到的具有相當(dāng)于原強(qiáng)度4倍的強(qiáng)化玻璃。在鋼化玻璃生產(chǎn)過
程中，由于硫化鎳存在高溫相α-NiS和低溫相β-NiS，相變溫度
為379℃。而鋼化玻璃的加熱溫度遠(yuǎn)超過379℃，NiS轉(zhuǎn)變?yōu)棣?
NiS，在快速冷卻過程中α-NiS來不及轉(zhuǎn)變?yōu)棣?NiS而“凍結(jié)”在
鋼化玻璃中。然而，鋼化玻璃在室溫使用時(shí)，α-NiS會逐漸轉(zhuǎn)
化為β-NiS，同時(shí)伴隨著2%~4%的體積膨脹，造成玻璃內(nèi)部出
現(xiàn)裂紋，當(dāng)裂紋穿透鋼化玻璃的表面張力層時(shí)，釋放出的能量
會使整塊玻璃破壞成細(xì)小碎片。
(3)玻璃的熱炸裂。冬季冰冷的杯子里倒入剛燒開的水，
杯子就會炸裂。這是由于受熱的部分會膨脹，而冰冷的部分
相對保持原樣，這種不均勻膨脹會在杯子內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，這
種拉應(yīng)力會使杯子內(nèi)部微裂紋突破杯子表面，造成杯子破
壞。玻璃亦是如此，現(xiàn)代建筑幕墻采用大板塊設(shè)計(jì)已不再是
少數(shù)，然而板塊的面積越大，受熱膨脹而產(chǎn)生的變形量越大，
其對裝配于槽口相對未吸熱冷邊產(chǎn)生的拉應(yīng)力也就越大，從
而玻璃熱炸裂的概率也就越大。另外，我國部分炎熱地區(qū)為
減少太陽輻射熱達(dá)到節(jié)能效果，設(shè)計(jì)中會采用吸熱玻璃，然而
吸熱率高的玻璃由于本身吸熱膨脹量較普通玻璃大，因此吸
熱玻璃發(fā)生熱炸裂的概率也較普通玻璃大。
2.2 結(jié)構(gòu)膠
結(jié)構(gòu)膠作為隱框和半隱框玻璃幕墻的重要組成部分，其
承載著因玻璃自重、風(fēng)壓、層間位移等引起的單獨(dú)或組合荷
載，結(jié)構(gòu)膠的質(zhì)量問題會引起中空玻璃密封不嚴(yán)、中空玻璃外
片脫落，甚至引起玻璃板塊整體墜落，故結(jié)構(gòu)膠的使用狀況應(yīng)
引起足夠重視。
(1)結(jié)構(gòu)膠的老化。玻璃幕墻作為易于拆換的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，
其設(shè)計(jì)使用年限一般為不少于25年，而結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)廠家對結(jié)
構(gòu)膠的質(zhì)保期一般為10年，這就可以結(jié)構(gòu)膠說在后期的使用
中其粘接性能無法得到保證，加之結(jié)構(gòu)膠在使用過程中要遭
受來自環(huán)境中紫外線、光、熱等各種介質(zhì)的影響和侵蝕，其粘
接性能會有不同程度的下降，甚至脫膠。曾兵等人通過研究
不同老化條件對結(jié)構(gòu)膠粘接性能的影響，表明環(huán)境溫度的影
響要大于紫外光對其的影響。所以，特別是高溫地區(qū)應(yīng)關(guān)注
結(jié)構(gòu)膠的粘接性能。
幕墻專欄
4
萬方數(shù)據(jù)
2017.01
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(2)結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量不合格。我國早期的結(jié)構(gòu)膠市場，魚龍混
雜，部分商家提供的結(jié)構(gòu)膠以次充好，甚至存在過期現(xiàn)象。結(jié)
構(gòu)膠的粘接性能不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，造成結(jié)構(gòu)膠過早的
出現(xiàn)開裂、粉化及脫膠現(xiàn)象，存在安全隱患。
2.3 玻璃幕墻骨架
玻璃幕墻的骨架指的是玻璃幕墻的立柱和橫梁，是整個(gè)
幕墻的支承體系，其重要性不言而喻。玻璃幕墻一般采用碳
素結(jié)構(gòu)鋼或鋁合金建筑型材作為骨架。部分工程為節(jié)約成本
抑或是施工單位偷工減料而使用不符合的產(chǎn)品，其表面涂覆
層、化學(xué)元素、加工精度、或力學(xué)性能不能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，
幕墻骨架在使用過程中出現(xiàn)銹蝕、彎曲等現(xiàn)象，存在及大的安
全隱患。
2.4 連接件
連接件是將玻璃面板和支承體系鏈接在一起的重要構(gòu)
件，連接件的質(zhì)量直接影響幕墻的安全性能。玻璃幕墻所使
用的五金件及連接件均應(yīng)是不銹鋼材質(zhì)，其性能應(yīng)符合國家
標(biāo)準(zhǔn)要求。然而，部分幕墻工程的連接件已出現(xiàn)銹蝕、松動等
問題，再進(jìn)一步就會出現(xiàn)如幕墻框架變形、開啟扇支承強(qiáng)度不
足甚至脫落等現(xiàn)象。
3 施工缺陷
3.1 玻璃安裝缺陷
幕墻玻璃安裝時(shí)，玻璃與玻璃之間的膠縫寬度不能滿足
要求，玻璃內(nèi)外表面與幕墻裝飾物的間距過小，以及同一塊玻
璃跨越主體的變形縫等，這些現(xiàn)象都會導(dǎo)致玻璃不能滿足正
常的熱脹冷縮及層間位移引起的變形量，進(jìn)而導(dǎo)致玻璃破
裂。JGJ 102—2003規(guī)定了明框玻璃幕墻下邊緣應(yīng)設(shè)置固定
尺寸的硬橡膠墊塊襯托，并且規(guī)定了玻璃邊緣至邊框槽底的
間距，這樣做的目的是要求玻璃在自由狀態(tài)下工作。而實(shí)際
中，很多工程不能嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求，甚至存在強(qiáng)迫安裝等現(xiàn)
象，使玻璃承受長期的荷載而導(dǎo)致裂紋擴(kuò)張，進(jìn)而導(dǎo)致玻璃破
裂的現(xiàn)象。
3.2 結(jié)構(gòu)膠施工不規(guī)范
結(jié)構(gòu)膠的打注要求飽滿、連續(xù)不應(yīng)有空鼓氣泡等現(xiàn)象并
且要求在溫度介于15℃~27℃之間、濕度不低于50%、整潔通風(fēng)
的環(huán)境下進(jìn)行，而部分工程打膠質(zhì)量不合格且存在現(xiàn)場打膠
現(xiàn)象。
結(jié)構(gòu)膠在使用前應(yīng)委托國家認(rèn)可的檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行與其接
觸材料的相容性試驗(yàn)，并對邵氏硬度、拉伸粘接性進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。
檢驗(yàn)不合格的產(chǎn)品不得使用。而早期幕墻工程無相關(guān)檢驗(yàn)標(biāo)
準(zhǔn)，存在結(jié)構(gòu)膠與其接觸材料粘接不牢固的現(xiàn)象，存在安全
隱患。
部分工程存在趕工期現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)膠粘接寬度和粘接厚度
未經(jīng)過計(jì)算的情況下，盲目施工，造成結(jié)構(gòu)膠不能承受來自風(fēng)
荷載、地震作用及永久荷載帶來的拉應(yīng)力或剪應(yīng)力，存在安全
隱患。
隱框玻璃幕墻板塊打膠完成后應(yīng)采用周轉(zhuǎn)架分塊安置，
如直接堆放時(shí)，要求防止墊塊直接傳力，并且疊放層數(shù)不宜過
多，這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)膠固化前強(qiáng)度較低，部分工人在打膠完成
后，將玻璃板塊隨意堆放，使結(jié)構(gòu)膠固化前處于手里較大狀
態(tài)，造成結(jié)構(gòu)膠變形、玻璃與附框發(fā)生位移，帶來安全隱患。
3.3 幕墻框架安裝缺陷
由于玻璃幕墻隊(duì)伍技術(shù)不一，部分施工隊(duì)伍或施工人員
操作不當(dāng)，安裝方法不對、測量軸線不準(zhǔn)確，造成測量誤差過
大，幕墻框架安裝完畢后，沒有做到對安裝位置進(jìn)行校核，將
偏差控制在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)，從而使整幅幕墻出現(xiàn)變形、扭曲
現(xiàn)象，存在安全隱患。
4 設(shè)計(jì)缺陷
(1)部分工程開始施工時(shí)只有施工圖紙，而設(shè)計(jì)人員沒有
對其選用的玻璃、立柱及橫梁進(jìn)行撓度限制驗(yàn)算，導(dǎo)致玻璃強(qiáng)
度或型材截面厚度不能滿足所需強(qiáng)度要求，存在安全隱患。
(2)由于早期的玻璃幕墻設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不完善，部分幕墻工程出現(xiàn)
幕墻與樓板間未采用防火巖棉封堵、防火巖面厚度不符合標(biāo)
準(zhǔn)要求、同一塊玻璃單元跨越兩個(gè)防火分區(qū)等不符合防火規(guī)
范要求的現(xiàn)象，給玻璃幕墻的使用帶來了潛在的火災(zāi)隱患。
5 結(jié)語
玻璃幕墻質(zhì)量問題已不再是個(gè)例，對既有玻璃幕墻安全
性檢測已得到了社會的廣泛關(guān)注。業(yè)內(nèi)許多專家也都做了相
應(yīng)的研究，包亦望等人研究了鋼化玻璃自爆源和自爆機(jī)理；張
仁瑜介紹了既有玻璃幕墻硅酮結(jié)構(gòu)膠可靠性檢測方法-推桿
法；譚志催研究了既有玻璃幕墻膠現(xiàn)場檢測方法等，我們只有
掌握了既有玻璃幕墻可靠性鑒定技術(shù)，排除玻璃幕墻的安全
隱患，才能更好的發(fā)揮其建筑藝術(shù)感和功能性，成為我們城市
中一道靚麗的風(fēng)景線。
參考文獻(xiàn)：
[1] 帕特里克·洛克倫.墜落的玻璃——玻璃幕墻在當(dāng)代建筑中
的問題與解決方案[M].周洵譯.北京:中國建筑工業(yè)出版社,
2008.
[2] JGJ 102—2003.玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范[S].
[3] 包亦望,劉小根.玻璃幕墻安全評估與風(fēng)險(xiǎn)檢測[M].北京:中
國建筑工業(yè)出版社,2016.
[4] 李繼業(yè),田洪臣,張立山.幕墻施工與質(zhì)量控制要點(diǎn)實(shí)例[M].
北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2016.
幕墻專欄
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