建筑幕墙物理性能检测技术

刘茂楠 邹锡林

摘 要:由于幕墙工程是实现建筑美观和建筑功能的重要组成,因此,幕墙工程仍然是一些重要建筑不可或缺的组成。本文结合上海市建筑科学研究院嘉定幕墙检测中心的情况,介绍了建筑幕墙物理性能检测技术,供大家参考。

关键词:建筑幕墙;性能;检测;节能

1 前言

在直接影响建筑物质量的建筑幕墙行业中,新技术、新工艺、新材料得到广泛应用,同时对建筑幕墙的安全、节能和使用功能提出了更高的要求。

2 幕墙检测的技术背景

现有技术对建筑幕墙进行物理测试的检测装置,可对空气渗漏性测试,测量建筑幕墙在一定压力下的气体泄漏量;可对雨水渗漏性测试,测量建筑幕墙在一定压力下的雨水渗漏量;可对抗风压特性测试,测量建筑幕墙对强风的抵抗特性。

目前国内外市场上对建筑幕墙进行物理测试的现有技术检测装置的原理大体相同,即利用风机向密闭的检测箱体内提供不同的风压,从而满足三种不同的测试模式,并利用相应的传感器测出相关参数。但是,各类建筑幕墙检测装置主要的差别在于其风压调节系统的结构不同。此外,为了能够满足正负压测试的要求,都设计了不同的正负压切换机构。其中:

2.1 一种是德国KS公司的建筑幕墙检测装置,采用变频调速的方式来控制风机的转速,从而控制风量,进而达到控制风压的目的。这种建筑幕墙检测装置的缺点是:

由于采用单一的风量控制控制方法对控制算法要求较高,从而加重了软件开发的工作量。在该建筑幕墙检测装置中设有的正负压切换机构,采用一种伺服驱动风口调节机构,利用同一个风机实现正负压的灵活切换。但是其中有一个明显的缺点:该机构为了灵活安装,采用了木材作为安装底板,然后,在国内的实际使用中,由于天气潮湿,经常造成底板膨胀,从而加大了伺服机构的运动阻力。

在该建筑幕墙检测装置中由于选取的伺服电机力矩较小,因此经常造成电机烧毁,影响了设备的正常使用。

2.2 另一种是日本公司的建筑幕墙检测装置,日本公司的建筑幕墙检测装置则采用一套复杂的四联动阀门调节机构,通过调节阀并配合简单的风机调速功能来共同控制风量。从而达到控制风压的目的。这种四联动阀门调节机构的缺点是:

四联动阀门调节机构中由于对调节阀要求非常高的响应速度,而一般蝶阀的响应速度为15s左右,即0-90度的开合时间需要15s,因此对调节阀的制造工艺要求很高。

四联动阀门调节机构由于需要精确的定位精度,否则将很难保证稳定的风压曲线,在设计方案中设计了一套机械四联动阀门,并采用了电液伺服驱动,达到设计要求中的风压控制曲线。因此,机械结构复杂,制造成本高。

由于四个阀门是联动的,为了补偿阀门通径误差的影响,在四个阀门前都各装了一个调零阀门;因此,增加了另部件,提高制造成本。

2.3 还有一种我国现有技术的风量调节装置,由风机、高速调节阀、高速截至阀以及普通调节阀构成。相应的阀门系统都配备相应的阀门控制/定位器。整个风量调节装置的原理是:由变频系统控制风机运转,通过送风管道和高速调节蝶阀将压缩空气送入测试箱体。然而这样仅仅能够有效地控制箱体压力的上升曲线,对于压力的波动曲线无法精确控制,这是因为风机的调速性能在加速的时候可以有很高的响应速度,然后在减速的时候,由于风机的自身惯量,很难迅速减速,从而导致风压的波动曲线无法达到国家检测要求。这也是目前的幕墙物理性能检测设备中最为突出的问题。

3 嘉定幕墙检测中心主要特点及其领先技术

上海市建筑科学研究院嘉定幕墙检测中心位于上海市嘉定区安亭镇宝安公路4900号,总占地面积为3204平方米。由测试箱体和办公楼两大部分组成,主要用于检测玻璃幕墙等建材质量。测试箱体及外围钢结构建筑面积为950.79平方米。测试箱体位于钢结构厂房中央,共七层,总高度为16.9m,二层及以上各层工作平台外围均设置安全栏杆。钢筋混凝土结构测试箱体平面呈“L”形,总长度为40.7m,并配备三部3吨电动葫芦。操作办公楼位于测试箱体东侧,共三层,建筑面积为2879.39平方米,采用钢筋混凝土框架结构。

嘉定幕墙检测中心具有以下特点:

满足新标准的方法和设备要求;最大限度地真实模拟幕墙的实际工况,并能满足单元式幕墙的测试工况;具备对超高、超宽及特殊型式(转角)幕墙试件的检测能力;较高的检测自动化,具备高效、快捷的检测能力,设备加工、维修国产化;操作控制平台人性化,建造、安装便捷。

本系统主要的领先技术有:

对风压控制,采用了变频调速驱动大流量的高压风机,结合由四套独立气动调节阀组成的风路切换机构,灵活地实现了箱体压力的快速准确控制;

利用工业以太网和ProfiBUS现场总线传递所有传感器数据及设备控制信号,极大简化了布线工作,有效提高了各传感器信号的抗干扰性和对各底层设备控制的准确性;系统具备操作自动控制、数据自动采集、空气压力测量精度为±3‰、空气流量测量精度为±0.3‰、位移测量精度为1‰;系统具备操作自动控制、数据自动采集、结果自动处理等功能;确定系统软件具备调理器的基本功能,其中包括:软件的权限设置、自动测试、手动测试以及数据打印等功能;组成的编制了控制部分PID调节程序,实现了测试的检测系统自动控制过程,解决测试全过程的实时处理;建立了测试数据库,能生成原始记录和报告打印;幕墙装置与操作系统功能,总体性能达到国际领先水平。

幕墙配置采用国际知名的软硬件,保证了系统的高度可靠性和安全性。相应的计量设备,均已通过计量检定,可以满足对幕墙的气密、水密、抗风压,抗震、动态水密以及保温等各种性能进行检测。

4 嘉定幕墙检测中心主要检测能力

上海建筑幕墙检测中心是以上海市建筑科学研究院为主设立的上海地区建筑幕墙专业检测机构,由上海市建设工程质量检测中心实施日常检测工作的管理。根据建建质(1998)19号《关于对建设部建筑幕墙检测中心等五个幕墙质量检测机构通过资质审核认可的通知》,上海建筑幕墙检测中心可在认可的检测范围内跨地区开展建筑幕墙检测工作。

根据国家质量技术监督局0556-1认可文件,上海建筑幕墙检测中心能承担建筑幕墙、建筑门窗及结构胶性能等方面的许可证检测工作。

主要检测能力如下:

·建筑幕墙风压变形性能

·建筑幕墙空气渗透性能

·建筑幕墙雨水渗漏性能

·建筑幕墙平面内位移性能

·建筑幕墙耐冲击性能

·建筑幕墙动压水密性能测试

·建筑玻璃物理性能

·建筑幕墙隔热性能

·建筑幕墙隔声性能

就目前来看,嘉定基地幕墙系统已满足目前建筑幕墙性能试验的所有技术要求(包括国家标准和ASTM、AAMA、AS/NZS4284 EN BS CWCT等国外标准),尤其适用于超大、超高的不同测试样品测试,在国内同行业中处于领先水平。

结束语

当然,工程的研制建设者们并没有停下他们的步伐,他们将用自已的聪明和智慧,使这套具有丰碑意义的检测系统更为完善,更人性化。嘉定幕墙“三性”检测系统的研制成功,为建筑幕墙“三性”检验提供了一种检测方法,对建筑幕墙质量控制起到积极推动作用,标志着上海的幕墙检测事业取得的进步,具有广泛的社会效益,也将产生巨大的经济效益。