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從玻璃幕墻系統(tǒng)嚴(yán)密的物理性能測試看幕墻安全性

文檔作者：盂繁鑫文檔來源：上海建工集團(tuán)海外事業(yè)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月16日
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第33卷第1期
VOl-33 NO．1
建筑施-r BUILDING C0NSTRUCT10N
科學(xué)實(shí)驗(yàn)
從玻璃幕墻系統(tǒng)嚴(yán)密的物理
性能測試看幕墻安全性
Curtain W aU Security from View Point of Strict Physical
Property Test in Glass-Curtain W all System
口 盂繁鑫
(上海建工集團(tuán)海外事業(yè)部200032)
【摘要】詳細(xì)介紹了在加勒比海地區(qū)的高層外立面幕墻施工中嚴(yán)密的物理性能測試程序和要求，充分體現(xiàn)了西方國家對于
幕墻安全性保證的重視和過程控制的嚴(yán)密，對我們國內(nèi)幕墻施工的安全性保證亦有一定的啟示。
【關(guān)鍵詞】幕墻安全性四性試驗(yàn)物理性能水密氣密抗風(fēng)抗震
【中圖分類號]TU767+．6 ／文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 【文章編號1 1004—1001(2011)01-0063-04
1 工程概況
上海建工集團(tuán)承建的位于特立尼達(dá)和多巴哥(以下簡
稱特多)首都西班牙港的社會發(fā)展部大廈(以下簡稱社發(fā)大
廈)，是上海建工在加勒比海地區(qū)第一個通過公開競爭取得
的國際市場招投標(biāo)總承包項(xiàng)目，業(yè)主是特多政府下屬的城市
發(fā)展公司，美國Lockwood Greene公司作為總工程師管理
方，建筑師為當(dāng)?shù)谿illespie Steel公司，幕墻顧問聘請英國
Arup顧問公司，合同版本采取FIDIC合同形式。
大樓由4層裙房和12層塔樓構(gòu)成，大廈塔樓和裙房之
間有一隱蔽樓層。塔樓北立面呈弧型，東側(cè)角和西側(cè)角為懸
臂設(shè)計(jì)(圖1)。
2 幕墻系統(tǒng)及檢測構(gòu)件描述
幕墻的物理性能檢測是幕墻設(shè)計(jì)施工過程一系列檢驗(yàn)
中的一種驗(yàn)證檢測，是反映幕墻內(nèi)在質(zhì)量的重要檢測，通過
檢測能起到為工程質(zhì)量把關(guān)，及早發(fā)現(xiàn)安全隱患問題。國內(nèi)
通常的物理性能檢測包括獨(dú)立的抗風(fēng)壓、氣密、水密三項(xiàng)檢
測，統(tǒng)稱三性試驗(yàn)，后來增加一項(xiàng)平面內(nèi)位移檢測，改稱四性
試驗(yàn)。
特立尼達(dá)和多巴哥地處中美洲，屬于濕熱性海洋氣候，
且位于地震帶，各項(xiàng)檢測指標(biāo)就更為嚴(yán)格，因此相應(yīng)的檢測
要求更加復(fù)雜嚴(yán)密。社發(fā)大廈外立面幕墻系統(tǒng)進(jìn)行了多達(dá)
16項(xiàng)不同的檢測(氣密和水密分為靜態(tài)和動態(tài)反復(fù)進(jìn)行)。
若試驗(yàn)進(jìn)行到任何一項(xiàng)而不能達(dá)到性能指標(biāo)，則視為檢測失
【作者簡介】孟繁鑫(I976一)，男，碩士研究生，工程師。聯(lián)系地
址：上海市小木橋路681號(200032)
【收稿日期】2010—12—29
2∞ 年曩再出版．．
敗，無須進(jìn)行后續(xù)步驟的檢測，由此可見整套檢測方案的嚴(yán)
格。
本文以社發(fā)大廈項(xiàng)目幕墻系統(tǒng)的A系統(tǒng)為例，對檢測的
整個過程和參數(shù)進(jìn)行說明(圖2 o
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圖1社發(fā)大廈幕墻正立面 圖2 系統(tǒng)A立面和剖面
(1)構(gòu)件檢測
社發(fā)大廈的幕墻承包商是上海美特幕墻有限公司，檢
測委托上海市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心進(jìn)行，其設(shè)在上海嘉定
的幕墻檢測中心有一整套完備的硬件和軟件設(shè)施，已得到外
方業(yè)主的認(rèn)可。測試的構(gòu)件是按照幕墻實(shí)際分格制作安裝
(每層設(shè)7個單元，共設(shè)兩層)，總計(jì)14個單元系統(tǒng)。檢測單
元在測試前也得到外方了業(yè)主確認(rèn)。
(2)幕墻檢測
整個檢測幕墻面積為6．6 mx 8．0 m，面積超過5O ，
其中鋁型材采用6063-T6，玻璃為6+16A+5+0．76PVB+5中空
夾膠半鋼化，硅膠采用道康寧(圖3)。
檢測標(biāo)準(zhǔn)完全按照技術(shù)標(biāo)要求，以ASTM和AAMA規(guī)范
作為檢測依據(jù)。
63 ·
第1期 盂繁鑫：從玻璃幕墻系統(tǒng)嚴(yán)密的物理性能測試看幕墻安全性 1，2011
圖3 系統(tǒng)A幕墻測試實(shí)樣
進(jìn)行測試的工作是在2007年6月。當(dāng)時業(yè)主、工程師、
建筑師、幕墻顧問全部親臨上海，親自觀摩整個測試過程，并
進(jìn)行全方位的跟蹤查看，可見外方的職業(yè)精神與嚴(yán)格要求非
同一般。
這里要注意的是：所有測試步驟要嚴(yán)格按照順序進(jìn)行，
只有在前一道測試成功通過之后，方進(jìn)行下一道測試，若上
一道測試失敗，視為整個測試未通過。因此，只有保證所有十
幾項(xiàng)測試全部通過，才能認(rèn)可整個幕墻單元系統(tǒng)是成功的。
3 物理性能測試過程
3．1預(yù)備加壓構(gòu)件
加壓采取正向風(fēng)壓，正壓值根據(jù)要求采用設(shè)計(jì)值的
50％，即1．1 kPa，持續(xù)時間為10 S。結(jié)束時經(jīng)檢查測試構(gòu)件現(xiàn)
應(yīng)無破壞現(xiàn)象，即通過測試。
3．2 氣密性／通氣性試驗(yàn)
先對測試箱體采用膠帶進(jìn)行密封，以保證幕墻單元體內(nèi)
側(cè)與外側(cè)無空氣對流，達(dá)到完全密封。然后分別采用正向和
負(fù)向風(fēng)壓進(jìn)行測試，正壓值為600 Pa，負(fù)壓值為600 Pa，分
別持續(xù)10 S。之后對先前的密封進(jìn)行拆除，再進(jìn)行同樣的正
向和負(fù)向風(fēng)壓，并記錄每一次的測試結(jié)果。最后經(jīng)計(jì)算，正壓
時空氣的單位面積滲透量為0．74 m3／(m ·h)，負(fù)壓時為
O．69 mV(m~·h)，都在規(guī)范要求范圍內(nèi)(1．5 mV(m ·h))，即通過
測試。
3．3 靜態(tài)水密性試驗(yàn)
從測試構(gòu)件的正面進(jìn)行噴水試驗(yàn)，使水量達(dá)到3．4
I／min，同時沿同方向施加靜態(tài)風(fēng)壓720 Pa，持續(xù)時間15
min。結(jié)束后經(jīng)查看幕墻內(nèi)側(cè)腔體，無任何滲漏現(xiàn)象，即通過
測試。
3．4 動態(tài)水密性試驗(yàn)
從測試構(gòu)件的正面進(jìn)行噴水試驗(yàn)，使水量達(dá)到
3．4 I／min，同時沿同方向施加動態(tài)風(fēng)壓720 Pa，持續(xù)時間
15 min。結(jié)束后經(jīng)查看幕墻內(nèi)側(cè)腔體，無任何滲漏現(xiàn)象，即通
過測試。
3．5 抗風(fēng)耐久性試驗(yàn)
進(jìn)行試驗(yàn)時，施加正壓2．208 kPa(超過設(shè)計(jì)要求
· 64 ·
2．2 kPa)，施加負(fù)壓4．193 kPa(超過設(shè)計(jì)要求4．17 kPa)，兩
次風(fēng)壓持續(xù)時間為10 S。結(jié)束后經(jīng)測試構(gòu)件無破壞，即通過
試驗(yàn)。
5．6 重復(fù)氣密性／通氣性試驗(yàn)
重復(fù)做前面第2步的氣密性測試，測試后結(jié)果為：正壓
時空氣的單位面積滲透量為0．67 m3／(mz·h)，負(fù)壓時為
0．42 mV(mz·h)，都在規(guī)范要求范圍內(nèi)(1．5 m3／(m2·h))，即通過
此項(xiàng)試驗(yàn)。
3．7 重復(fù)靜態(tài)水密性試驗(yàn)
重復(fù)做前面做第3步的靜態(tài)水密測試，施加外壓
720 Pa，經(jīng)查驗(yàn)后幕墻面無任何滲漏現(xiàn)象，即通過試驗(yàn)。
3．8 地震與設(shè)計(jì)位移試驗(yàn)
應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求，先向一個方向水平移動事先施加到單
元體上的可移動的橫梁。其水平位移量為20 mm，到最大值
時，應(yīng)持續(xù)10 S，然后回到位移值為0處；再向反方向進(jìn)行水
平移動，水平位移量仍為20 mm，到最大值時，應(yīng)持續(xù)10 S，
然后再回到位移值為0處。以此視為一個程序，整個過程需
連續(xù)進(jìn)行1O次同樣的程序，結(jié)束后經(jīng)查看構(gòu)件無破壞現(xiàn)象，
即通過試驗(yàn)。
3．9 重復(fù)氣密性／通氣性試驗(yàn)
重復(fù)做前面第2步的氣密性測試，測試后結(jié)果為：正壓
時空氣的單位面積滲透量為0．74 m3／(m ·h)，負(fù)壓時為
O．76 m#(m2·h)，均在規(guī)范要求范圍內(nèi)(1．5 mV(m ·h))，此試驗(yàn)
即獲通過。
3．10 重復(fù)靜態(tài)水密性試驗(yàn)
重復(fù)做前面第3步的靜態(tài)水密測試，施加外壓720 Pa，
經(jīng)查幕墻面無任何滲漏現(xiàn)象，即通過此試驗(yàn)。
3．1 1 立面檢修設(shè)備測試
對幕墻立面擦窗機(jī)插銷進(jìn)行荷載試驗(yàn)。試驗(yàn)時采用拉力
器，沿上、下、左、右4個方向分別施加1 10o N的力，每次持
續(xù)lO min。測試結(jié)果表明：插銷無拔出或損壞，且對構(gòu)件主
體無損壞現(xiàn)象，即通過此項(xiàng)試驗(yàn)。
3．12 沖擊測試(金屬百葉葉片)
該項(xiàng)檢測用于檢測幕墻系統(tǒng)B的踏步外側(cè)遮陽鋁百葉
的撞擊強(qiáng)度。當(dāng)清洗人員在檢修踏步上操作時，不小心撞擊
外側(cè)鋁百葉，以此來進(jìn)行模擬試驗(yàn)。檢測過程中，用45 kg的
軟 中擊體，從O．794 m的高度以鐘擺的運(yùn)動形式?jīng)_擊試樣表
面中心的金屬百葉上，百葉無破損，邊緣未出現(xiàn)齒狀缺口現(xiàn)
象，即視為合格；然后，將112．24 kg的沙袋吊在前面已受撞
擊的金屬百葉上，保持5 min，懸掛點(diǎn)為縱向結(jié)構(gòu)的中心，百
葉無破壞現(xiàn)象，即視為合格(圖4)。
3．13 沖擊測試(玻璃自葉片)
該項(xiàng)檢測用于檢測幕墻系統(tǒng)C的踏步外側(cè)遮陽玻璃百
葉的撞擊強(qiáng)度。當(dāng)清洗人員在檢修踏步上進(jìn)行操作時，不小
心撞擊外側(cè)玻璃百葉，或上部墜落物擊中百葉，以此來進(jìn)行
模擬試驗(yàn)。構(gòu)件為10+1．52PVB+10半鋼化夾膠玻璃。
健筑施工》氧33卷
1／2011 孟繁鑫：從玻璃幕墻系統(tǒng)嚴(yán)密的物理·t#-~k'm,IiL看幕墻安全性 第1期
鉛型材，氟碳唼涂處理
鋁型村百頁．氟碳噴涂處理
12mm厚不銹鋼板(304等級)
MIO~25ram長不銹鋼螺栓(M-50等級)
MI6×I2不銹鋼平頭機(jī)械螺釘
不銹鋼自攻螺絲
鋁型材支架(氟碳噴涂處理)
M6×15ram不繡鋼螺栓組(A4-50)
圖4 金屬百葉系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)
檢測時，需用加熱燈對構(gòu)件玻璃的表面進(jìn)行加熱，加熱
至40oC±5oC時，移走加熱器等設(shè)備，將45 kg的軟沖擊體
提升到離試件表面高1 220 mm處，然后自由落體沖擊試樣
表面中心，連續(xù)沖擊3次，破壞情況滿足Fail—safe標(biāo)準(zhǔn)；接
著仍使用上一塊構(gòu)件，再次加熱至表面溫度40oC±5~C，將
4．2 kg的鋼球提升到距構(gòu)件表面1 307 mm處，自由垂直沖
擊試樣邊部支撐體的中心，連續(xù) 中擊3次，破壞情況滿足
Fail—safe標(biāo)準(zhǔn)；繼續(xù)檢測，換上一個新的檢測構(gòu)件，將夾膠
的下面一片玻璃敲碎，再次加熱至表面溫度40oc±5~C，將
165．30 kg的沙袋(分裝到若干小袋里)分批均勻放置在玻璃
的上表面，保持1 min，破壞情況滿足Fail—safe標(biāo)準(zhǔn)；繼續(xù)
檢測，再次換上一個新的測試件，將夾膠的上下兩層玻璃都
打碎，仍熱至表面溫度40oC±5~C，將重82．65 kg的沙袋(分
裝到若干小袋里)分批均勻放置在玻璃上表面，保持1
min，破壞情況滿足Fail—safe標(biāo)準(zhǔn)。繼續(xù)檢測，再次換上一
個新的測試件，仍熱至表面溫度4OoC±5oc，將重247．95 kg
的沙袋(分裝到若干小袋里)分批均勻放置在玻璃上表面，保
持l min，破壞情況滿足Fail—safe標(biāo)準(zhǔn)，詳見圖5。
3．14 抗風(fēng)安全性
該項(xiàng)檢測是在抗風(fēng)壓耐久性檢測的基礎(chǔ)上，按照設(shè)計(jì)值
的1．5倍進(jìn)行施壓，以確保幕墻系統(tǒng)在最大風(fēng)壓情況下不被
破壞。測試時施加正壓3．304 kPa(超過設(shè)計(jì)要求3．3 kPa)，
施加負(fù)壓6．272 kPa(超過設(shè)計(jì)要求6．26 kPa)，經(jīng)查測試構(gòu)
件無破壞現(xiàn)象，即試驗(yàn)通過。
3．15 1。5倍設(shè)計(jì)位移下地震移動
應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求，先向一個方向水平移動事先施加到單
元體上的可移動的橫梁。其水平位移量為2O mm，到最大值
時，應(yīng)持續(xù)10 s，然后回到位移值為O處；再向反方向水平移
動，水平位移量仍為20 mm，到最大值時，持續(xù)10 s，然后再
回到位移值為0處。以此視為一個程序，整個過程需連續(xù)進(jìn)
行10次同樣的程序，結(jié)束后經(jīng)查看構(gòu)件無破壞現(xiàn)象，即通過
此試驗(yàn)。
該項(xiàng)檢測是在前面第7項(xiàng)檢測的基礎(chǔ)上，按照施加位移
量的1_5倍取值，即3O mm位移量。
3．1 6 拆除檢查與記錄
為了確保檢測中心所安裝測試單元體與將來施工現(xiàn)場
20ii年1月出版
將要實(shí)際安裝的單元一致，標(biāo)書要求檢測結(jié)束后立即對構(gòu)件
進(jìn)行拆除，拆除過程中由外方顧問及業(yè)主進(jìn)行實(shí)地查看。經(jīng)
查看后通過該項(xiàng)檢查。
3．17 地震測試(Seismic Test)
社會發(fā)展大廈的玻璃幕墻工程位于特立尼達(dá)和多巴哥
的西班牙港，屬于地震設(shè)防區(qū)(Seismic Zone 3)。為了解幕
墻在地震極限狀態(tài)的反應(yīng)，應(yīng)按照美國建筑制造商協(xié)會的標(biāo)
準(zhǔn)AAMA 501．6—01進(jìn)行水平推拉試驗(yàn)。通過水平推拉試驗(yàn)得
到該幕墻單元試件的玻璃脫落位移和開裂位移(圖6)。
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移動粱
圖5 玻璃百葉系統(tǒng)節(jié)點(diǎn) 圖6 抗震測試原理
由于國內(nèi)從未進(jìn)行過類似測試，沒有現(xiàn)成的測試實(shí)例，
經(jīng)過與北京國家檢測中心和上海測試中心的反復(fù)溝通，他們
均無力進(jìn)行這項(xiàng)測試，最后同濟(jì)大學(xué)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室表示，可以
進(jìn)行嘗試。
該項(xiàng)測試于2007年8月15日在同濟(jì)大學(xué)土木工程防
災(zāi)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室振動臺試驗(yàn)室進(jìn)行。玻璃幕墻試件數(shù)量為
3個。業(yè)主、監(jiān)理、承包商和制造商的代表都在現(xiàn)場觀看了試
驗(yàn)。
在試驗(yàn)過程中，3個試件都沒有發(fā)生玻璃開裂和玻璃脫
落。試驗(yàn)結(jié)果表明：試件l的最大位移為153 mm，試件2為
166 mm，試件3為157 mm，它們的最小值為153 mm，可以認(rèn)
為改組試件的玻璃脫落位移大于153 mm(圖7)。
圖7 3次測試加載時的數(shù)據(jù)
4 結(jié)語
整個測試于2007年8月份結(jié)束，幕墻系統(tǒng)隨后投入生
· 65·
第33卷第1期
Vo1-33 No．1 建筑施212 BUILDING C0NSTRUCTION
◆斟學(xué)實(shí)驗(yàn)
噴淋試驗(yàn)?zāi)M臺風(fēng)在檢驗(yàn)建筑外窗
滲漏中的研究與應(yīng)用
Study and Application of W ater Spraying Test as Typhoon
Simulation to Testing Building S Outer W indow Seepage
口陳瑤’ 李佳2
(1．上海建峰職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程系 201900；2．上海市建筑工程裝飾有限公司 200081)
【摘要】針對近年來建筑外窗的滲漏問題，基于國家標(biāo)準(zhǔn)，通過試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)了模擬臺風(fēng)的建筑外窗噴淋試驗(yàn)系統(tǒng)．應(yīng)用
此系統(tǒng)可以檢驗(yàn)其在臺風(fēng)狀態(tài)時的滲漏情況，從而查找原因進(jìn)行整改，消除質(zhì)量隱患于施工過程中。在通過試驗(yàn)原理、工藝流
程、現(xiàn)場操作、試驗(yàn)費(fèi)用以及可行性討論等方面的研究分析后，得出了噴淋試驗(yàn)?zāi)M臺風(fēng)在檢驗(yàn)建筑外窗滲漏中的應(yīng)用是可行
的結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】噴淋試驗(yàn)臺風(fēng)建筑外窗滲漏水密性
【中圖分類號】TU761．1 l ／文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 【文章編號】1OO4—1001(2011)o1—0066—03
0前言
建筑門窗的雨水滲漏現(xiàn)象在建筑工程的正常使用過程
中是極為常見的，尤其在臺風(fēng)暴雨天氣時，滲漏情況尤為突
出。它對建筑工程的觀感質(zhì)量和正常使用功能影響很大，也
是目前較難以根治并亟待解決的建筑質(zhì)量通病，直接影響著
人們的正常居住生活。
上海市地處東部沿海地區(qū)，臺風(fēng)發(fā)生的幾率較高，每年
都有數(shù)次臺風(fēng)登陸，臺風(fēng)登陸不但降雨量大，而且持續(xù)時間
長。臺風(fēng)過后全市有相當(dāng)多的門窗發(fā)生滲漏、進(jìn)水等現(xiàn)象，并
造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。居民的投訴、工程的返修以及官司
的糾紛等造成了極大的人、財、物力的浪費(fèi)和當(dāng)事人的精神
損失，有悖于當(dāng)今社會倡導(dǎo)的和諧社會和節(jié)約型社會的主
題。查找門窗滲漏的根源，消除滲漏問題于施工過程中是解
決滲漏問題的根本。
1 噴淋試驗(yàn)?zāi)M臺風(fēng)狀態(tài)的基本原理及施工工
藝
【作者簡介】陳瑤(1977一)，女，在讀研究生，工程師，講師。聯(lián)
系地址：上海市寶山區(qū)漠河路800號建峰學(xué)院土木系(201900)
【收稿日期】2011-O1一O6
1．1 原理分析
臺風(fēng)狀態(tài)下對門窗的作用有兩方面：一是強(qiáng)大的風(fēng)壓，
可以使門窗變形：二是強(qiáng)降雨，使雨水從門窗的縫隙或者窗
框周邊的空隙滲入。噴淋試驗(yàn)?zāi)M臺風(fēng)狀態(tài)也正是從上述兩
方面進(jìn)行仿真，讓門窗承受相對多數(shù)量的水平細(xì)水柱的 中
擊，大量細(xì)水柱對門窗玻璃的 中擊相當(dāng)于大量的點(diǎn)荷載作用
在門窗玻璃上，使門窗發(fā)生輕微變形值等同于在臺風(fēng)風(fēng)壓下
的變形值。設(shè)定單位面積門窗上受到的風(fēng)壓值為0，計(jì)算模
型將面荷載值Q等分成n×n個均布點(diǎn)荷載P= ，取
一列點(diǎn)荷載板帶作為計(jì)算模型，以n為變量計(jì)算兩者撓度比
值見，表1。
表1 均布荷載和等分點(diǎn)荷載的撓度比值
名稱 撓度計(jì)算公式
n：2 n=4 n=6 n=8 n=10 n=12
均布荷載撓 5 Q1 I
度值 f= (J．73 0 83 0 384 EI 87 0 9( 0．92 0 93
n個點(diǎn)荷栽撓度 f：5(n+1 一4(n+1) 一1． Q-1 1 p
值(n為偶數(shù)) 384(n+11]El 11×n‘
由表l中均布荷載和點(diǎn)荷載撓度比值可以得知，當(dāng)均
布線荷載均分成n個等間距點(diǎn)的荷載時，隨著n值的不斷增
產(chǎn)加工安裝，并于2009年1O月份經(jīng)業(yè)主監(jiān)理等驗(yàn)收合格。
在此之后，社會發(fā)展大廈外立面幕墻系統(tǒng)至今未發(fā)現(xiàn)任何雨
水滲漏和位移破壞現(xiàn)象，相信經(jīng)過如此嚴(yán)密的測試程序，在
未來幾十年，也不會有任何涉及到功能和安全方面的問題發(fā)
生。采用這么嚴(yán)密的測試程序，與特立尼達(dá)和多巴哥所屬的
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加勒比海地區(qū)的氣候和地理?xiàng)l件分不開，同時，也說明了西
方國家對于幕墻安全性能的重視。這啟示我們國內(nèi)的幕墻施
工也要更加注重安全性與功能性的結(jié)合，要不斷嚴(yán)密物理性
能的測試。

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