1. 前言
早期有人將
玻璃幕墻比喻為“城市空中的定時(shí)炸彈”, 表達(dá)對(duì)玻璃幕墻粘接結(jié)構(gòu)安全性及
結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量的擔(dān)憂,1997年國(guó)家經(jīng)貿(mào)委等五部委對(duì)結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)、使用、銷售和進(jìn)口采取行政審批制度,足見國(guó)家對(duì)
建筑幕墻結(jié)構(gòu)膠和玻璃粘接安全的重視。多年來(lái)粘接脫膠玻璃墜落事故并不多見,多見的是
鋼化玻璃自爆“玻璃雨”。但近年來(lái)漸有玻璃脫膠墜落事故的發(fā)生,且在新建幕墻中也有所聞,尤以開啟窗
中空玻璃外層墜落事故較為突出,表現(xiàn)的危險(xiǎn)性遠(yuǎn)大于“玻璃雨” 。往往忌于社會(huì)影響,墜落的玻璃多由業(yè)主更換處理,未深究事故原因。為對(duì)建筑
幕墻安全提供更多信息,本文綜合一些事例,對(duì)中空玻璃脫膠墜落試做一些技術(shù)分析,供業(yè)內(nèi)參考。
2. 幕墻中空玻璃粘接尺寸不足以安全持久承載
某
建筑玻璃幕墻1997年竣工,2009年2月一次大風(fēng)中發(fā)生一例玻璃墜落事故,墜落的玻璃是15層開啟窗扇隱框安裝中空玻璃的外片,墜落在二層屋面平臺(tái)上將鋼制護(hù)欄砸裂變形,未傷人。
1) 現(xiàn)場(chǎng)勘察的發(fā)現(xiàn)
開啟窗中空玻璃的內(nèi)片玻璃完好;
查看碎片可見外片沒有中空玻璃二道膠殘留,屬與內(nèi)片玻璃脫粘墜落。表面殘存無(wú)
承載能力的
丁基膠(圖1,右);
測(cè)量殘片玻璃表面的粘接痕跡,測(cè)量二道膠的粘接寬度為5mm(圖1);
觀察建筑物幕墻開啟窗的中空玻璃,可見結(jié)構(gòu)粘接界面有局部脫膠跡象(圖1,左)。
2) 查閱存檔設(shè)計(jì)資料及維護(hù)記錄
開啟扇中空玻璃規(guī)格6+6+5,尺寸2m×1.5m,隱框安裝,未設(shè)玻璃自重支撐裝置(圖1、2);
風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值w =2kpa;
中空玻璃二道膠選用進(jìn)口
硅酮結(jié)構(gòu)
密封膠,廠家提供20年的保質(zhì)期;
計(jì)算書中缺失中空玻璃結(jié)構(gòu)粘接尺寸驗(yàn)算,沒有該結(jié)構(gòu)膠變位能力(δ值)數(shù)據(jù)記錄;
維修檔案可見該建筑的中空玻璃已有滲水、結(jié)霧和被更換的記錄。
3)玻璃脫膠墜落原因初步分析
隱框幕墻中空玻璃粘接節(jié)點(diǎn)未按極限承載狀態(tài)設(shè)計(jì)。自重?zé)o支撐條件下,試按規(guī)范JGJ 102-2003規(guī)定計(jì)算(計(jì)算過程略,下同),內(nèi)外片玻璃的粘接寬度(Cs)應(yīng)大于9.4mm;按風(fēng)荷載計(jì)算粘接寬度(Cs)應(yīng)取10.5mm,而該建筑的中空玻璃結(jié)構(gòu)粘接的寬度僅5mm,取值不足安全值的一半。由此估計(jì)粘接節(jié)點(diǎn)
承載力嚴(yán)重不足是玻璃墜落的重要原因;

按建筑幕墻所處地區(qū),中空玻璃內(nèi)外片表面溫度變化為-15℃~70℃,為保證結(jié)構(gòu)膠伸縮變形產(chǎn)生的變動(dòng)應(yīng)力不大于
強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(0.14Mpa),選用的結(jié)構(gòu)膠必須具有適度的變位能力(δ值——0.14Mpa拉伸應(yīng)力對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)率,%)。計(jì)算書未對(duì)內(nèi)外片玻璃間的溫差位移量進(jìn)行驗(yàn)算,對(duì)所用結(jié)構(gòu)膠的δ值未提出要求,也無(wú)有關(guān)結(jié)構(gòu)膠δ值的記錄,F(xiàn)試按粘接厚度6mm計(jì)算,該結(jié)構(gòu)膠應(yīng)具有不低于4%的變位能力。
該建筑幕墻已有中空玻璃結(jié)露乃至滲水的記錄,粘接界面有可能長(zhǎng)期受濕氣侵蝕,引起結(jié)構(gòu)膠的粘附力下降導(dǎo)致玻璃脫膠墜落;
該建筑已使用年限12年,幕墻開啟窗中空玻璃外露的結(jié)構(gòu)膠縫長(zhǎng)期經(jīng)受光照、雨淋及窗縫外部積水等環(huán)境侵蝕,粘接性能及承載力也可能已漸變劣化。
3. 中空玻璃結(jié)構(gòu)粘接材料及粘接尺寸未進(jìn)行承載能力驗(yàn)算
某九十年代的建筑隱框幕墻,曾發(fā)生一塊中空玻璃的外片墜落,玻璃掠過路人頭頂后砸壞汽車一輛。
1)初步檢查發(fā)現(xiàn)
中空玻璃結(jié)構(gòu)粘接的二道密封粘接材料為
聚硫橡膠型密封膠;
中空玻璃邊部結(jié)構(gòu)粘接寬度為6mm。
2)玻璃脫膠墜落原因分析:
按JGJ 102規(guī)范3.4.3規(guī)定“隱框、半隱框及
點(diǎn)支撐玻璃幕墻用中空玻璃的二道密封膠應(yīng)采用
硅酮結(jié)構(gòu)密封膠”,該幕墻中空玻璃選材錯(cuò)誤;
按JGJ102第5.6條 “硅酮結(jié)構(gòu)密封膠應(yīng)根據(jù)不同受力情況進(jìn)行承載力狀態(tài)驗(yàn)算”的規(guī)定,幕墻施工方應(yīng)對(duì)隱框安裝中空玻璃用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的粘接尺寸進(jìn)行承載力狀態(tài)驗(yàn)算,應(yīng)向供方提出硅酮結(jié)構(gòu)密封膠選材及結(jié)構(gòu)粘接尺寸的特殊訂貨要求。幕墻公司的訂單未提出相應(yīng)要求,中空
玻璃企業(yè)按GB/T11944-2002《中空玻璃》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)供貨,采用聚硫橡膠型密封膠及5~7mm粘接寬度,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)粘接承載力不足。
4.隱框幕墻密封膠龜裂粉化及結(jié)構(gòu)膠老化
某市八十年代標(biāo)志性建筑,隱框幕墻玻璃接縫密封膠開裂、滲水,尚未聞?dòng)胁A嬄洹?br>
1)觀察發(fā)現(xiàn)
幕墻玻璃接縫密封膠表面龜裂,局部有貫通裂紋(圖3)。
2)采樣
玻璃接縫密封膠材質(zhì)為聚硫橡膠型密封膠,室外暴曬表面密布龜裂紋,密封體有塑化傾向,呈現(xiàn)深度老化;
隱框玻璃結(jié)構(gòu)粘接體采樣,材質(zhì)為硅酮型密封膠;粘接體
邵氏硬度65,拉伸10%時(shí)應(yīng)力近0.6Mpa,剛硬老化明顯,稍加彎曲即行開裂甚至折斷(圖4)。

3)分析
按現(xiàn)行規(guī)范JGJ 102-2003規(guī)定,幕墻玻璃接縫應(yīng)采用
硅酮密封膠,該建筑采用聚硫橡膠型密封膠,
耐老化性能不足,難以保證幕墻接縫耐久密封;
按玻璃結(jié)構(gòu)粘接體的硬度及拉伸性估計(jì),粘接節(jié)點(diǎn)在非極限承載狀態(tài)下的應(yīng)力,有可能超過結(jié)構(gòu)膠
強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(0.14Mpa),估計(jì)
極限狀態(tài)的承載安全難以保證;
由于未見原始設(shè)計(jì)資料,未能具體分析設(shè)計(jì)荷載下結(jié)構(gòu)膠的承載能力及結(jié)構(gòu)變位時(shí)粘接節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力,但
硅酮結(jié)構(gòu)膠歷時(shí)僅20年時(shí)就喪失彈性,表明其材質(zhì)較差,耐老化性能低下。應(yīng)關(guān)注和深入分析該建筑結(jié)構(gòu)粘接材料對(duì)荷載及結(jié)構(gòu)變位的響應(yīng)性質(zhì),關(guān)切玻璃脫膠墜落的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
5.中空玻璃內(nèi)部流油污染及玻璃結(jié)構(gòu)粘接失效
某
高層建筑隱框玻璃幕墻,2007年施工,2008年中空玻璃內(nèi)部滲油、流油,致使該工程無(wú)法驗(yàn)收。安裝過程中曾更換一例外片墜落的中空玻璃。
1)初步勘察發(fā)現(xiàn)
隱框幕墻中空玻璃內(nèi)部多現(xiàn)油跡污染和丁基膠潰爛形成的黑色污跡(圖5、);
幕墻玻璃接縫密封施工粗糙,膠層厚薄不均,泡沫條凸起,F(xiàn)場(chǎng)觸摸膠層手感剛硬(如同石灰膏),稍加外力即脆性斷裂、脫落。表面皺折、收縮、開裂、(圖6);
測(cè)量中空玻璃結(jié)構(gòu)粘接寬度為6mm。
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