關于幕墻性能評價與監管

一、建筑幕墻工程的安全維護是我國業內一項重點任務:

據統計，中國擁有既有玻璃幕墻達兩億平方米，占全世界的總量的85％。由于幕墻相關部件的功能壽命、工程缺陷、異常自爆等所造成的幕墻安全事故時有發生（也可以說會必然發生，如自爆現象就是玻璃本身千分之幾的必然發生），已成為城市的一項不可忽視的安全隱患。

我國建設系統圍繞建筑幕墻的安全力學性能（抗風壓性能、平面內變形性能、耐撞擊性能、防彈抗爆性能）、物理性能（雨水滲漏性能、空氣滲透性能、保溫性能、遮陽性能、隔聲性能、光學性能等）實施了測定量化的檢測控制，對結構、部件等開展了工程評價控制，已形成了一套建筑幕墻質量安全監管體系，但現行的標準規范多集中在設計、施工環節。

對于既有建筑幕墻，住建部以及各地方部門近年來，相繼出臺了系列安全維護管理政策、規定、地方技術標準，但多為監查管理，配套單項現場檢查。對于既有幕墻安全性的全面性評估和檢測技術還有待深入。

二、建筑工程幕墻性能檢測評價:

2.1、實驗室幕墻性能檢測

通過實驗室模擬環境條件下，實施相關物理數據的獲得及計算分析評價，由特定的檢測設備來完成測試。（幕墻工程檢測標準的編制多由建筑科學科研院所完成）

2.1.1 關于玻璃幕墻四性檢測（抗風壓、水密、氣密、層間變形）

四性檢測主要目的：驗證幕墻設計的正確性、合理性、工藝性、經濟性，確定能否滿足設計的性能指標要求；同時也為改進設計、改進完善加工、組裝、安裝工藝方法提供依據；使施工單位的操作人員能夠通過幕墻試件的加工、組裝和安裝過程熟悉、掌握操作工藝和方法。

a.玻璃幕墻抗風壓性能檢測：指幕墻在與其垂直的風荷載作用下，保持正常使用功能、不發生任何損壞的能力。
b.玻璃幕墻氣密性能檢測：指在風壓作用下，其開啟部分為關閉狀況時，阻止空氣透過幕墻的性能。

c.玻璃幕墻水密性能檢測：水密性關系到幕墻的使用功能和壽命，與建筑物的重要性、使用功能以及所在地的氣候條件有關。
d.玻璃幕墻層間變形性能檢測：是由于建筑物受風荷載或地震作用后，建筑物各層間發生相對位移時，產生的隨動變形。

n “抗風壓性能”、“雨水滲漏性能”、“空氣滲透性能”依據GBT 15227-2007《建筑幕墻氣密、水密、抗風壓性能檢測方法》

n 

抗風壓檢測：模擬不同自然風壓條件，檢測幕墻試件發生的形變，分析評價其力學性能

n “層間變形性能和抗震要求”依據GB/T 18250-2015 《建筑幕墻層間變形性能分級及檢測方法》、GB/T 18575-2001  《建筑幕墻抗震性能震動臺試驗方法》

2.1.2 其他物理及力學性能的檢測

n 熱工性能的“建筑幕墻傳熱系數”、“玻璃幕墻的遮陽系數”依據GB/T29043-2012《建筑幕墻保溫性能分級及檢測方法》（含抗結露因子） 、GB/T 30592-2014《透光圍護結構太陽得熱系數檢測方法》、JG/T 397-2012《建筑幕墻熱循環試驗方法》、GB/T 30594-2014《雙層玻璃幕墻熱性能檢測 示蹤氣體法》  

n “光學性能”依據GBT 18091-2015 《玻璃幕墻光熱性能》

n “耐撞擊性能”依據GB_T 29738-2013《建筑幕墻和門窗抗風攜碎物沖擊性能分級及檢測方法》 

2.2 現場幕墻性能檢測

開展現場的性能檢測所依據的JGJT324-2014《建筑幕墻工程檢測方法標準》，也都采取了特定的現場箱體設備等實施模擬條件的實現，開展參數獲取及分析評價

2.3 玻璃幕墻工程安全性檢測

玻璃幕墻安全性檢測主要目的：對玻璃幕墻進行全面的安全性評估；災害事故發生后或在出現損壞的構件和節點進行局部的安全性評估；檢查玻璃幕墻使用過程是否有存在質量問題。

玻璃幕墻安全性檢測內容為：玻璃幕墻材料檢測、玻璃幕墻的結構承載力驗算、玻璃幕墻結構和構造檢測。

a.玻璃幕墻材料檢測：主要檢測槽鋼、角鋼等主體結構材料的性能，現場拉拔實驗。

b.玻璃幕墻結構承載力驗算：根據現場采集數據，進行承載力計算。結構模型采用經現

場檢查的后的實際結構進行整體分析計算。計算分析的主要內容包括計算模型的選取、荷載的計算以及結構反應的分析。

c.玻璃幕墻結構和構造檢測：預埋件與幕墻連接點、錨栓的連接節點、立柱的連接點、

梁、柱的連接節點、變形縫連接點、全玻璃幕墻的玻璃與吊夾具連接節點、拉桿或拉索結構節點、開啟部分的構造節點、點支撐裝置的節點和配件進行檢測。

三、關于既有建筑幕墻安全性監管

1996年頒布的《玻璃幕墻工程技術規范》規定：“玻璃幕墻在正常使用時，每隔五年應進行一次全面檢查，對玻璃、密封條、密封膠等應進行檢查。”;2006年，建設部頒布了《既有建筑幕墻安全維護管理辦法》，規定“既有建筑幕墻的安全維護，實行業主負責制?！?/span>

3.1  針對既有幕墻國家行業標準并未發布，即便在2011年10月根據標準編制計劃完成

《既有建筑幕墻可靠性鑒定及加固規程》進行了征求意見稿發布，但并見正式通過稿，其因不詳。

3.2  許多省、市地標相繼出臺：上海市建交委出臺的DG884-2006《上海市既有幕墻檢查

技術導則》、河南省建科院主編的DBJ41/T097-2009《既有建筑幕墻安全鑒定標準》、遼寧省建科院主編的DB21T1999-2012《既有建筑幕墻可靠性能檢驗評估技術規程》、安徽省地標DB34T1631-2012《既有玻璃幕墻可靠性能檢測評估技術規范》等。

3.3  基于現場檢測技術的現狀，對既有幕墻的安全性檢查仍然采取了資料、信息監督管理

的內容來保障?？⒐べY料檢查、計算書檢查與結構承載能力復核、竣工圖檢查等，建立既有建筑玻璃幕墻信息管理系統，實現信息共享和動態管理，落實安全管理責任，防范安全隱患。

3.4  對于現場檢查檢測的主要內容有：（1）幕墻的外觀檢查。重點檢查玻璃板塊是否破裂，

中空玻璃是否失效，石材面板是否有微裂紋或開裂，面板是否有污染等；（2）幕墻的結構體系檢查。重點檢查結構體系是否與設計一致；（3）幕墻的主要材料檢查。玻璃的厚度、鋼化度、鍍膜膜面位置等；石材材質、表面處理；金屬材料的膜厚、壁厚；結構件外觀；五金件的品牌、材質及表面處理等；（4）幕墻的主要構造檢查。埋件形式、幕墻與埋件連接、橫梁與立柱連接、玻璃的安裝構造、開啟窗構造、防雷防火構造等

3.5早期既有玻璃幕墻易出現的問題：
    玻璃方面：早期玻璃幕墻使用浮法玻璃、半鋼化玻璃的工程較多;中空玻璃、夾層玻璃設計中存在外片采用鋼化玻璃或厚度大、內片采用浮法玻璃或厚度小的情況，存在安全隱患;鋼化玻璃應用時存在自爆、熱炸裂現象。

    鋁合金型材方面：少量工程主要受力桿件的鋁合金型材壁厚達不到現行標準規定的要求，且鋁合金擠壓型材的厚度普遍存在負偏差;鋁合金型材牌號型材，但使用低強度鋁合金型材的情況。

鋼材方面：防腐措施采用冷鍍鋅、防腐涂料;主要愛力桿件采用鋁合金型材，加強內套芯采用鋼材。

硅酮結構密封膠方面：早期硅酮結構密封膠以進口產品為主，假冒偽劣產品較多，部分早期硅酮結構密封膠未進行相容性、粘結強度試驗;(硅酮結構密封膠存在老化現象，工程實例表明劣質產品的老化速度較快)。

3.6  開展既有建筑幕墻的現場檢查檢測，需要對幕墻進行全面檢查和測試。專業化全面檢查及檢測開展，其難度、工作量及其責任的關系，費用不菲。

四、簡述引起幕墻玻璃破碎、墜落的因素及解決辦法

4.1由雜質硫化鎳引起的玻璃炸裂

硫化鎳是玻璃生產過程中不可避免的有害雜質，硫化鎳本身對玻璃并無任何損害，只是當含有硫化鎳的幕墻玻璃被安裝在幕墻時，由于外界溫度升高，導致硫化鎳體積產生微小的變化，使玻璃內部產生微小的裂縫，這些裂縫透過鋼化玻璃的張力層后將內部的能量釋放出來，造成玻璃破碎。

解決的辦法是首先從源頭著手，玻璃制造廠家應對玻璃制造過程進行全程監控，盡量減少含鎳材料與玻璃原材料相接觸。其次對于幕墻玻璃安裝后進行監測，國外已有以照相方式檢測硫化鎳雜質是否存在的技術，如果含有要及時進行必要的更換，防止玻璃破碎后傷人。還可以將單片鋼化玻璃、鋼化中空玻璃換成夾層玻璃，這時如果硫化鎳雜質因變形而導致玻璃破碎，碎片仍就粘附在膠片上，不至于形成玻璃雨而對地面人員造成傷害。

4.2由熱應力造成的玻璃破碎

熱應力是造成玻璃幕墻破碎的一個重要原因。玻璃幕墻受熱的原因很多，但最主要的熱源是太陽光，當太陽光照射在玻璃幕墻表面時，玻璃會受熱膨脹，如果玻璃受熱均勻則玻璃邊部和玻璃中央部分同時均勻膨脹，但如果邊部和玻璃內部受熱不均勻，在玻璃內部會產生拉應力，當玻璃邊部有破痕或微小裂紋時，這些瑕疵很容易受到熱應力的影響，隨著溫差的增大，熱應力導致裂痕逐步加大最后導致玻璃破碎。

解決的辦法：是首先對玻璃邊部進行精加工處理，采用細磨邊或者拋光邊等以減少微小裂紋的存在;其次是將玻璃進行鋼化處理以增強玻璃抵抗溫度變化的能力;第三是在玻璃加工、搬運、安裝過程中，對玻璃必須進行適當的保護，注意不要將玻璃邊緣與其他堅硬物體碰撞、摩擦，嚴格遵守操作規程，特別是在安裝過程中，如果框架不合適(太小或扭曲變形)，一定要記住不要用鉗子夾掉玻璃邊角，一定要矯正框架，使之適應玻璃的大小。

4.3玻璃幕墻支撐結構失效

并非所有的玻璃幕墻所出現的問題均由玻璃本身而引起。有時支撐玻璃的框架結構失效也會引起玻璃幕墻出現安全問題。用來支撐玻璃的框架結構往往是玻璃幕墻的薄弱環節，如果最初框架系統設計不合理，框架結構無法承受建筑物內壓力，進而出現變形，最終導致玻璃破碎。

解決的辦法：是在設計過程中對框架結構進行抗疲勞實驗，根據其抗疲勞能力再設計相應的幕墻玻璃，防止框架長期超負荷運轉。

4.4幕墻玻璃結構膠失效

玻璃幕墻因為長期受到自然環境的不利因素，如風吹、日曬、雨淋、紫外線照射、地震等的影響，因此要求玻璃幕墻必須具有耐候性、耐久性、耐腐蝕性，作為粘接材料的結構膠成了人們關注的焦點。在北京、上海、廣州等最早使用玻璃幕墻的城市，幕墻玻璃墜落事件時有發生，如何測定某一塊玻璃結構膠是失效的可以說難上加難，但要想保證人員和車輛的安全，如果要大面積的更換玻璃幕墻又是一筆龐大的支出，面對這種情況，業主進退兩難。

解決的辦法：是首先限制隱框玻璃幕墻的使用，必須對已過質量保證期的玻璃幕墻進行防護，如在玻璃幕墻周圍設立圍欄、綠化帶、吊掛幕布以防墜落的玻璃傷及過往行人和車輛。其次是盡量采用明框、半隱框玻璃幕墻，因為即使是結構膠失效，由于有框架的支撐和約束，玻璃墜落的幾率會大大降低。同時我們應該重視國內認證膠的品牌性，在近20多年來我國的建筑結構硅酮膠等有一系列的認證參數及標準，是行業內為了控制結構膠產品質量，統一性能標準，提高玻璃幕墻用膠的安全性。目前在中國市場，國外除僅存的美國道康寧等品牌以外，國內結構膠中較早期出現的鄭州中原、廣州白云、杭州之江、成都硅寶、安泰建筑膠等，在結構膠性能及檢測質量標準上都達到或超越了國際標準。

4.5玻璃幕墻扣件固定裝置失效

所有的玻璃幕墻都依賴與扣件固定裝置將幕墻組合在一起并固定在建筑物上。但是扣件固定裝置無法預見的瑕疵可能導致嚴重的結構問題，甚至導致幕墻玻璃墜落。

解決的辦法：是在安裝玻璃幕墻前，對扣件固定進行必要的檢驗，檢驗合格后才能在現場安裝使用。另外針對固定螺栓松動造成的幕墻玻璃墜落，在實際施工過程中，采用特殊鎖扣的螺母將螺栓鎖住，防止螺栓滑落失效，或者是使用特定的墊圈保證螺栓緊固后不再脫落?？奂?、固定件等幕墻五金配件系統，需要有統一的整體性，其組合搭配的使用效果預期優良，就必定由生產廠家集中質量控制管理。

五、既有建筑幕墻安全性檢測監管技術

5.1 互聯網監管信息平臺

1）上海市建筑幕墻管理平臺

2016年5月，上海市住房和城鄉建設管理委員會，同意上海地產集團通過市場化運作，協助政府管理部門加強既有建筑玻璃幕墻使用維護監管，承擔本市建筑玻璃幕墻監督管理平臺的開發建設工作。

上海地產集團打造一個信息監管平臺，主要通過常規預測、災害模擬等方式，對玻璃幕墻安全維護進行預警與管理，幫助政府對玻璃幕墻管理變事后管理為事先預防。此外，通過專項治理、定點檢查督辦、事故及時響應、問題反饋優化等，為既有建筑的業主、物業管理單位、維修單位等提供全方位服務。通過大數據采集，還可以具體到對某個樓層的玻璃幕墻進行預警。

上海市靜安區與上海地產（集團）有限公司簽署合作協議，開發建設“上海市既有建筑安全管理維護平臺（幕墻子平臺）”，在玻璃幕墻維護管理方面做創新與嘗試，靜安區內建筑玻璃幕墻成為首批試點區域，在2016年，對靜安首批試點區域內玻璃幕墻進行體檢，將投資類似無人機的監拍檢測設備研發，并對建筑玻璃幕墻外立面進行數字化坐標定位，利用高科技手段及時發現并處理玻璃幕墻安全隱患，同時對玻璃幕墻進行全生命周期管理跟蹤。

上海市靜安區玻璃幕墻維護管理主要存在三個難題：一是主體責任不明，有的物業多方持有，存在扯皮現象；二是專項維修基金難以落實；三是，安全監管手段落后、效率不高。

2019年，上海市建筑幕墻管理平臺在上海市進行運營。

2）幕墻云系統：

幕墻云系統是在深圳市建筑門窗幕墻學會的指導下，由深圳市智慧建筑創新有限公司研發的一款“互聯網+幕墻管理”系統。包括幕墻檢查、檢測、維修與改造板塊。在深圳福田實施試點運營。

5.2玻璃缺陷視覺檢測技術描述

國家科技進步二等獎成果“建筑玻璃服役風險檢測和可靠性評價關鍵技術與設備及應用” 

2018年1月8日，“建筑玻璃服役風險檢測和可靠性評價關鍵技術與設備及應用”項目榮獲國家科技進步二等獎。該項目由中國建材總院和國檢集團共同承擔。項目負責人：中國建材總院所屬國檢集團首席科學家包亦望

1）玻璃自爆風險檢測：

根據鋼化玻璃內部雜質顆粒種類、形貌、尺寸、分布位置對應力集中的影響，獲得了鋼化玻璃自爆風險等級的影響系數及劃分標準，提出自爆準則，開發了鋼化玻璃自爆源自動檢測方法，研制了國內外首臺透射式和反射式光彈掃描儀，該制訂了國家標準GB/T 30020。

既有幕墻鋼化玻璃通過光彈掃描法檢測后，被認為是可以“降低自爆率到萬分之三以下”。技術不僅可用于既有建筑玻璃自爆風險的現場檢測，還可推廣至玻璃生產線或幕墻玻璃安裝前的玻璃自爆源排查，以及推廣至服役真空玻璃真空度衰減率檢測等?！?

對應儀器：透射式和反射式光彈掃描儀

玻璃里的硫化鎳雜質直徑只有0.1—0.3毫米，肉眼基本看不見，用放大鏡或掃描儀檢查極為困難，現場檢測就更困難。

發現自爆的根本原因在于玻璃內部拉應力區內的應力集中。實際上，如果某個雜質沒有導致應力集中，它也就不會導致玻璃自爆。（鋼化玻璃的自爆是由硫化鎳、單質硅等雜質擠壓周邊玻璃并產生應力集中而導致的一種脆性材料力學和斷裂力學的現象。）

雖然用光學或肉眼檢測微小雜質極為困難，但是查找透明材料里面的應力集中卻是一件容易的事。

2）發明了“動態相對法”預測建筑玻璃墜落風險及評估標準技術

對于相同尺寸和相同支撐條件下的建筑玻璃，其固有頻率都基本相同。當某塊玻璃支撐松動，其固有頻率必然會下降。測試每塊玻璃的固有頻率并排序，頻率越低風險越大；并給出了4個風險等級劃分的頻率閾值。開發了幕墻玻璃墜落風險檢測儀，自動識別幕墻墜落風險等級，數據無線傳輸。該項技術不僅可用于玻璃幕墻，也可推廣到陶瓷幕墻和石材幕墻等外圍構件的服役安全檢測。

對應儀器：幕墻玻璃墜落風險檢測儀

在玻璃幕墻工程安全檢查中，國內外檢測機構一般采用拉拔法和紅外攝像技術評估幕墻結構膠的粘結牢固程度，但拉拔法易導致二次風險，紅外攝像結果難以定量。傳統目測或手推的簡單方法大多是采用事后統計和經驗評估，無法事先預測其潛在風險。

3）發明了“撓度比較法”現場評價中空玻璃密封性能是否失效的檢測技術

通過橡膠球頭對中空玻璃面板中心施加一個給定的集中載荷，同時利用玻璃厚度儀測量中空層厚度，并結合計算與分析軟件，來判別中空玻璃密封單元是否出現通透性漏氣，實現現場評價中空玻璃的安全性能。

4）發明了 “聲發射監控球壓法” （類似中醫號脈診斷）

“聲發射監控球壓法”，測試建筑玻璃表面的局部強度，判斷鋼化玻璃表面應力均勻性。研制了玻璃局部強度在線檢測儀，實現了非破壞性監控既有玻璃服役強度或承載性能退化。

對應儀器：玻璃局部強度在線檢測儀

5）GB/T 30020-2013《玻璃缺陷檢測方法 光彈掃描法》

標準適用于透明平板玻璃、鋼化玻璃。標準既可用于服役中的玻璃缺陷檢測，也可以用于出廠前玻璃缺陷的檢測。

注：部分內容來源互聯網檢索公開信息