上海某住宅建筑石材幕墙安全性检查和评价

■ JIANG Zhaoyu HUANG Meijing ZHOU Yun

0 引言

石材幕墙建筑外表美观、高贵典雅，近年来广泛应用于高档住宅和办公建筑中。但是，由于施工单位管理混乱、操作人员参差不齐，选材不合理等现象时有发生，使得石材幕墙工程存在质量问题及安全隐患，石材幕墙坠落等安全事故时有发生[1]。本文通过对实际案例的检查分析，探讨石材幕墙现场检测的一些方法和对检测结果的一些建议。

1 项目概况

上海市黄浦区某住宅建筑高70 m，从底层至顶层均采用石材幕墙，幕墙面积约为15 000 m2，于2014年竣工。经了解，该项目从建成至今未发生过石材脱落现象。为了解该住宅楼石材幕墙的安全状态，特委托具备资质的检测单位对其进行安全性检查和评价。

2 基本技术资料核查

经核查，委托方提供的该项目石材幕墙拉拔检测报告、石材检测报告、钢原材检测报告、石材干挂胶检测报告、石材密封胶检测报告、石材幕墙四性检测报告、花岗岩质保资料、镀锌方管质保资料、密封胶质保资料、幕墙竣工图纸、幕墙结构计算书等技术资料齐全，且与现有石材幕墙情况相符。

3 幕墙外立面质量检查

根据该项目特点，现场采取人工登高检查的方式，对该项目外立面石材外观质量、接缝密封胶质量进行检查（图1）。结果发现，有少数石材面板存在缺边缺角破裂情况，且有少数密封胶存在开裂现象。

图1 人工登高检查幕墙照片

4 幕墙主要材料的现场检测

由于石材幕墙位于主体结构外墙外侧，从室内无法检测石材幕墙内部。为检测石材幕墙内部结构，在征得委托方同意后，现场拆除部分石材面板，检查其主要材料的外观质量，并通过专业设备检测其横梁立柱石材的截面参数。

4.1 立柱、横梁

4.1.1 外观质量检查

拆除面板后，对石材幕墙内部结构进行观察。该项目采用框架式干挂石材幕墙，立柱为镀锌矩形钢管，横梁为镀锌角钢。承受石材面板的钢横梁及立柱未发现有明显变形、损坏现象，钢材表面采取热浸镀锌防腐蚀处理措施，未发现有明显裂纹、气泡、结疤、泛锈、夹渣等现象。

4.1.2 钢材截面参数检测

在拆除石材面板的部位，采用钢直尺检测截面规格，采用超声波测厚仪检测横梁立柱壁厚，并采用涂镀层测厚仪检测横梁立柱镀锌层厚度。详细检测结果见表1。

根据检测结果，该项目石材幕墙使用的立柱横梁规格符合图纸要求：①立柱横梁壁厚满足《结构用冷弯空心型钢》（GB/T 6728—2017）第5.6 条“型钢壁厚的允许偏差，当壁厚不大于10 mm 时不得超过公称壁厚的±10%” 的要求，即允许偏差在3.6～4.4 mm 之间；②立柱横梁镀锌层厚度满足《金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》（GB/T 13912—2002）第6.2条“镀层局部厚度最小值45μm”的要求。

4.2 石材

现场随机抽取三块石材面板，采用钢卷尺测量面积，并用钢直尺测量其厚度，检测结果见表2。

根据检测结果，该项目幕墙使用的石材面板厚度满足《天然花岗石建筑板材》（GB/T 18601—2009）优等品的厚度偏差要求，符合竣工图纸要求，且满足《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ 133—2001）第5.5.1 条“用于石材幕墙的石板，厚度不应小于25 mm”的要求。该项目石材幕墙使用的石材单块面板面积为0.64 m2，满足《建筑幕墙工程技术规范》（DGJ 08—56—2012）第10.4.4 条“花岗岩单块面板的面积宜不大于1.5 m2”的要求。

表1 立柱、横梁截面参数检测结果

表2 石材面板规格检测结果

5 幕墙结构和构造的检查

现场随机对部分石材面板的接缝宽度进行检测，结果均为8 mm，满足竣工图纸的要求。

通过拆除石材面板，观察立柱与主体连接部位，采用游标卡尺检测连接处螺栓，直径为12 mm，且立柱与主体连接处的受力螺栓数量为2个，满足竣工图纸及《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ 133—2001）第5.8.1 条“受力的铆钉或螺栓，每处不得少于2 个”的要求。

通过拆除石材面板，观察其连接构造为短槽支承；石材面板通过铝合金挂件与钢横梁（角钢）连接，且在其短槽内注入胶黏剂。采用钢直尺检测其挂件长度为60 mm，每个挂件与钢横梁固定螺栓为2 个，并采用游标卡尺检测该螺栓直径为6 mm，满足《建筑幕墙工程技术规范》（DGJ 08—56—2012）第10.4.19 条“挂件长度应不小于60 mm”及“每个挂件的固定螺栓宜不少于2 个”的要求。

6 实验室检测

由于受现场检测条件的限制，部分材料性能的检测在项目现场无法完成。为保证检测评价结果的可靠性，现场选取幕墙角部位置，拆除其石材面板及钢横梁立柱，且拆除后立即采用相同的材料进行修复，以保证幕墙的继续使用。拆卸下来的钢材及石材带回实验室进行相关力学性能的检测。

6.1 钢材检测

将现场带回来的钢方管和角钢切割成长450 mm、宽30 mm 的条状样品各2 根。采用微机控制伺服泵万能试验机检测钢材拉伸性能（图2），并采用电液控制冷弯试验机检测钢材弯曲性能（图3）。钢材实验室检测结果见表3。

根据检测结果，该项目钢方管和角钢试样断后伸长率、屈服强度、抗拉强度均满足《碳素结构钢》（GB/T 700—2006）第5.4 条中“断后伸长率不小于26%” “屈服强度不小于235 MPa”及“抗拉强度370～500 MPa”的规定，弯曲试验均满足《金属材料弯曲试验方法》（GB/T 232—2010）第8.1 条“弯曲试验后不使用放大仪器观察，试样弯曲外表面无可见裂纹”的规定。

图2 钢材拉伸性能检测

图3 钢材弯曲性能检测

表3 钢材实验室检测结果

6.2 石材检测

将现场带回来的石材切割成10 块350 mm ×100 mm 和5 块50 mm×50 mm 的样品。采用微机控制电子万能试验机、理化干燥箱检测石材样品的弯曲性能（图4、表4），并采用电子天平、理化干燥箱、游标卡尺检测石材样品的体积密度、吸水率（表5）。

根据检测结果，该项目石材试样满足《天然花岗石建筑板材》（GB/T 18601—2009）第5.4 条要求。其中，干燥状态、水饱和状态的弯曲强度检测结果满足“不小于8.0 MPa”的要求；体积密度检测结果满足“不小于2.56 g/cm3”的要求；吸水率检测结果满足“不大于0.60%”的要求。

7 结构承载力核验

图4 石材样品弯曲性能实验室检测照片

7.1 钢立柱

根据现场检测结果，采用结构计算软件对该项目石材幕墙钢立柱进行计算，计算结果见表6。

7.2 钢横梁

根据现场检测结果，采用结构计算软件对该项目石材幕墙钢横梁进行计算，计算结果见表7。

7.3 石材面板

根据现场检测结果，采用结构计算软件对该项目石材幕墙石材面板进行计算，计算结果见表8。

根据计算结果可知，该项目石材幕墙钢立柱抗弯强度、抗剪强度、挠度，钢横梁抗弯强度、水平抗剪强度、竖直抗剪强度、挠度，石材面板抗弯强度、抗剪强度均符合要求。

表4 石材样品弯曲强度实验室检测结果

表5 石材样品体积密度、吸水率实验室检测结果

表6 石材幕墙钢立柱计算结果

表7 石材幕墙钢横梁计算结果

表8 石材幕墙石材面板计算结果

8 鉴定评级

根据以上检测结果，对该项目幕墙结构子项进行评级（表9）。

表9 幕墙结构子项评级

9 结论及建议

根据以上现场检查检测结果、实验室检测结果及结构验算结果，同时，依据《建筑幕墙安全性能检测评估技术规程》（DG/TJ 08—803—2013）进行综合评定，该项目石材幕墙安全性能等级为Bu级，安全性能略低，但未对建筑幕墙的使用造成显著影响。

针对上述情况，笔者建议：① 对石材面板缺边缺角的清除损坏处毛边；② 对破损、裂纹较大的石材面板进行更换，其余的做好修复加固；③做好石材面板的日常巡查及维护，保证幕墙正常使用；④ 对石材面板开裂的密封胶进行修复；⑤ 定期做好幕墙硅酮密封胶的巡检及维护；⑥ 根据《建筑幕墙工程技术规范》（DGJ 08—56—2012）第23.3.2 条，业主应根据幕墙表面保洁需要，确定清洗次数，且每年不少于1次。清洗过程中，不得撞击和损伤幕墙；人工挂绳清洗时，幕墙顶部应采取保护措施。

10 结语

随着石材幕墙应用的增多，必须重视其安全问题，这就需要采取必要的检测手段。现阶段检测主要还是以常规检测手段为主；此外，越来越多的新技术如红外热像技术[2]结合无人机代替人工登高模式、现场检测石材幕墙抗风压性能[3]等正逐渐融入到检测中来。今后，还会有新的幕墙形式产生，这就需要我们不断发展检测技术，以适应新的幕墙形式。