既有玻璃幕墙安全评估检测方法研究

周云

摘    要：我国玻璃幕墙的应用始于上世纪80年代，经历30多年的发展，我国已成为世界玻璃幕墙生产和使用第一大国。玻璃幕墙在使用过程中会出现一些安全方面的问题，比如钢化玻璃发生自爆，玻璃面板脱落，这些掉落的玻璃碎片、玻璃板块对人民生命财产造成严重的安全隐患，如果采用有效的技术手段对玻璃幕墙进行“体检”，提前预判玻璃幕墙将会产生何种安全隐患，这样会大大降低安全风险。

关键词：玻璃;幕墙;检测;安全

1  前言

从既有玻璃幕墙的安全现状来看，很多玻璃幕墙均已使用超过20年，这其中包括很多隐框玻璃幕墙，隐框幕墙玻璃板块由硅酮结构胶承载，而硅酮结构胶的设计使用年限一般只有25年[1]，硅酮结构胶一旦失效，将导致整块玻璃面板脱落，造成严重安全隐患。大多数玻璃幕墙都是在人流量较大的商业地段，玻璃破损掉落将会造成严重的安全问题。近年来，新闻媒体经常报道玻璃幕墙面板脱落伤人，天空飘下“玻璃雨”，吓跑行人，砸坏多辆汽车，政府对此高度重视，相继出台了一系列文件，要求重视既有玻璃幕墙安全性能检测评估。

2  硅酮结构胶性能现场检测

在既有玻璃幕墙安全评估检测过程中，对于隐框幕墙，硅酮结构胶的现场检测非常重要，一旦硅酮結构胶出现脆化、老化或与玻璃、铝型材粘结不牢时，极易发生玻璃板块脱落的事故，严重威胁人们生命财产安全。下面以一实例来说明硅酮结构胶现场检测外观、注胶质量、邵氏硬度、拉伸粘结强度、粘结破坏面积的方法。

上海某大厦于1994年竣工，大厦东南角采用全隐框玻璃幕墙，由于长年遭受阳光暴晒、昼夜温差等不利环境，业主方担心硅酮结构胶性能质量发生变化，特委托我司对其进行现场检测评估，检测方法如下：

（1）为检查硅酮结构胶整体的外观质量，我司特聘请专业的幕墙维保单位采取蜘蛛人的形式对玻璃幕墙外立面进行普查，普查选择在天气晴朗的白天进行，采用目测的方法。

（2）由于硅酮结构胶处于副框与玻璃之间，从室内侧是看不到硅酮结构胶的，要测得硅酮结构胶相关性能，只能拆除玻璃板块，注意副框与玻璃必须为一个整体拆下来，不能损坏中间的硅酮结构胶。

（3）在拆下来的玻璃板块上利用美工刀现场取下一段结构胶，采用邵氏硬度计检测其硬度，结果为63，超出规范限值20～60[2]的要求，表明该结构胶有了一定的老化。

（4）将拆下来的玻璃板块平放于地面上，采用钢直尺量取切割长度为50mm，用记号笔标记，利用钢锯切割铝合金副框，切割至玻璃面，测量并记录结构胶的宽度、厚度和长度。利用具有高强度和低延展性的环氧树脂结构胶，将拉拔仪的标准块粘贴在铝合金副框上，进行硅酮结构胶现场粘结强度试验，记录破坏时的最大拉力值和拉伸破坏长度，再通过计算得出现场硅酮结构胶的拉伸粘结强度，现场检测照片见图1，检测结果见表1、表2。

件对该大厦所使用的硅酮结构胶进行验算，结构胶厚度计算值为3.6mm，结构胶宽度计算值为11.5mm，均小于现场实测值，硅酮结构胶承载力满足要求。结构胶邵氏硬度不满足《建筑用硅酮结构密封胶》GB 16776-2005限值的要求，表明已发生老化，结构胶弹性降低，抗震能力减弱，在遭遇地震时存在结构胶失效的风险，一旦失效，则会导致隐框幕墙玻璃板块整体脱落。

3  玻璃面板性能检测

既有玻璃幕墙玻璃面板现场检查检测内容一般有玻璃种类、厚度、外观质量和边缘处理，钢化玻璃现场检测还应包括表面应力。

采用钢化玻璃鉴别仪对既有幕墙玻璃种类进行判别，一般选取玻璃边缘部位进行检测，透过仪器观察窗口，观察到明显的应力光斑的就可以定性的认为该玻璃为钢化玻璃，现场检测照片见图2。

玻璃厚度也是一项重要的现场检测参数，厚度大小能直接影响最终验算的玻璃应力及挠度大小，对于既有玻璃幕墙，在不破损的情况下采用中空玻璃测厚仪进行现场检测，选取玻璃各边的边缘中点进行检测，现场检测照片见图3。

外观质量和边缘处理一般采取人工目测的方法，玻璃不应有缺棱、掉角等缺陷，中空玻璃不应有起雾、结露和霉变等现象，夹层玻璃不应有分层、脱胶和气泡现象，发现玻璃有损坏的，应查明玻璃损坏的可能原因，如自爆、安装问题、外部因素等。

钢化玻璃表面应力的测试一般在幕墙评估现场检测中是容易被忽视的，玻璃的应力直接影响到玻璃的强度，玻璃表面产生压应力，玻璃内部为拉应力，拉压应力处于一种平衡状态，玻璃表面压应力增加会使玻璃强度增加。钢化玻璃的表面应力不应小于90MPa，且表面应力最大值和表面最小值之差不应超过15MPa[3]。由于钢化玻璃应力不均，会明显增大自爆率，钢化玻璃应力值过小，则导致玻璃强度的减小，所以玻璃应力的现场检测也很重要。钢化玻璃现场检测应力照片见图4。

玻璃应力的检测过程如下：

（1）钢化玻璃的表面应力应在具有锡扩散层的玻璃表面进行检测。

（2）玻璃表面应力测定点，在距长边100mm的距离上，引平行于长边的2条平行线，并与对角线相交于4点，这4点以及玻璃的几何中心点为测量点。

（3）若玻璃短边长度不足300mm时，则在距短边100mm的距离上引平行于短边的两条平行线与中心线相交于2点，这两点以及玻璃的几何中心点即为测量点。

（4）对于不规则形状的玻璃，其应力测量点根据现场实际情况确定合理的测点。

4   其他检测方法介绍

4.1  型材壁厚现场检测

做为幕墙主要受力杆件的横梁立柱，其截面受力部位的铝合金型材壁厚是非常重要的，行业相关标准均对幕墙横梁立柱壁厚规定了最小厚度。既有幕墙现场检测时，幕墙基本上处于正常使用状态，业主方一般是不允许采取破损的方式检测，我们可采用具有双晶探头的超声波测厚仪在型材外表面进行检测，将测得结果减去表层膜厚，即为型材壁厚，现场检测照片见图5。

4.2  光弹法检测钢化玻璃自爆风险

钢化玻璃发生自爆的根本原因在于存在应力集中，引起应力集中的原因主要为玻璃内部存在杂质或缺陷，最主要的杂质为硫化镍晶体，由于杂质与玻璃线膨胀系数不同，在温度影响下，在杂质周边会发生应力集中现象。由中国建材检验认证集团有限公司包亦望团队研发的光弹扫描仪能预先判断玻璃内是否存在杂质或缺陷，使用反射式光弹应力仪对钢化玻璃整个面域内进行扫描，通过肉眼或拍摄相片与摄像的方式检查钢化玻璃内部是否存在明显的集中应力光斑，图4-2为钢化玻璃内部集中应力光斑典型形貌。

5   结束语

本文主要介绍既有玻璃幕墙现场检测过程中需要用到的常规检测手段，也有新的检测技术，比如光弹扫描法。随着检测技术的发展，玻璃面板脱落风险分析[4]、高空幕墙自攀爬机器人等新的幕墙检测技术也不断涌现，为今后既有幕墙现场检测评估业务的开展提供有效的技术手段。

参考文献：

[1] JGT 475-2015.建筑幕墙用硅酮结构密封胶[S].

[2] GB 16776-2005.建筑用硅酮结构密封胶[S].

[3] JG/T 455-2014.建筑门窗幕墙用钢化玻璃[S].

[4] 刘小根，包亦望，宋一乐，邱岩.基于动态法对既有玻璃幕墙安全性能评估研究[J].土木工程学报，2009（12）：11～15.