據統計,我國有700億㎡既有建筑,建筑幕墻面積約20到30億㎡,隨著使用年限的增加,既有幕墻逐漸出現了各種問題。
那么,玻璃幕墻有哪些常見安全隱患呢?總的來說,既有玻璃幕墻主要安全隱患有玻璃破裂、開啟扇脫落、隱框玻璃脫落、裝飾構件脫落等。
玻璃破裂主要有以下兩種形式:一是非鋼化玻璃破裂,二是鋼化玻璃破裂。非鋼化玻璃破裂表現為一或多道裂紋,見下圖。

這種情況多見于2004年四部委《建筑安全玻璃管理規定》出臺之前的玻璃幕墻工程。筆者曾遇到過幾個2000年前的工程,均采用非鋼化玻璃。
研究表明,裂紋數量與玻璃應力有關:裂紋為一道時玻璃應力不超過10 MPa,多道時玻璃應力偏高。一般來說,非鋼化玻璃破裂后尚能在框架內維持一段時間,及時采取安全措施,可大大降低安全事故風險。
筆者看到的采用非鋼化玻璃的幕墻,玻璃破裂后仍然保持在框架內,而不會像鋼化玻璃破裂成小碎片后會隨時脫落。
鋼化玻璃破裂后,會碎裂成無數顆粒,且一般在起爆點處具有明顯“蝴蝶斑”特征,見下圖。

鋼化玻璃破裂可分為“自爆”和外力撞擊。“蝴蝶斑”處有肉眼可見雜質顆粒,且斷面光滑平整,基本可判定為鋼化玻璃“自爆”,見下圖。

筆者曾對數十個鋼化玻璃自爆處的雜質顆粒進行檢測,結果表明,雜質主要為硫化鎳顆粒,見下圖,是玻璃材料固有缺陷。

鋼化玻璃“自爆”時間、位置,以及“自爆”后顆粒墜落時間、范圍的不確定性,使其成為玻璃幕墻排名第一的安全隱患。
工程上也常見到外力撞擊引起的鋼化玻璃破裂,此時起爆點處也有“蝴蝶斑”特征,但沒有雜質顆粒,且斷口處并不光滑平整,見下圖。

鋼化玻璃“自爆”是玻璃幕墻第一大安全隱患,幾乎每個玻璃幕墻工程都出現過相關問題。
接下來就是開啟扇脫落,約一半以上玻璃幕墻出現過該問題,已成為既有玻璃幕墻第二大安全隱患,開啟扇脫落典型照片見下圖。

玻璃幕墻開啟扇主要為鉸鏈式和掛鉤式,見下圖。左圖為鉸鏈式,開啟扇通過鉸鏈與框連接,開啟扇重量由鉸鏈承擔;右圖為掛鉤式,開啟扇通過型材掛鉤和下部撐擋與框連接,開啟扇重量由掛鉤型材承擔。

鉸鏈式開啟扇脫落,主要是局部受力過大,導致連接螺釘鉚釘損壞、型材局部拉穿、鉸鏈損壞等,見下圖。

掛鉤式開啟扇脫落,多是因為限位裝置失效。掛鉤式開啟扇掛鉤處需采用防脫限位壓塊,正常設計、施工情況下,每個開啟扇頂部應有兩個防脫限位壓塊,見下圖。

工程中常見防脫限位裝置失效、未合理安裝等問題,見下圖。左圖中限位裝置已松動,右圖中僅用兩個螺釘來替代限位裝置。在窗扇反復啟閉作用下,限位裝置會出現松動脫落。

五金件松動失效也是造成開啟扇脫落的重要原因,主要有鎖座脫落、螺釘松動脫落、鉸鏈松動脫落、鎖點失效(鎖柱、鎖座配合不到位)和啟閉困難,見下圖。

鎖點失效導致有效受力點減少,增加了開啟扇在關閉狀態下的安全隱患;掛鉤式開啟扇限位撐擋失效,窗扇開啟時在風壓作用下容易脫落。
五金件松動失效多與使用有關,部分與設計、施工有關。五金件松動失效后開啟扇存在嚴重安全隱患,因此,五金件的檢查保養十分重要。
除了玻璃“自爆”、開啟扇脫落,工程中還會遇到玻璃脫落隱患,尤其是隱框玻璃構造,出現整體脫落或外片脫落。
隱框幕墻中空玻璃通過結構膠與橫梁立柱連接,中空玻璃外片通過結構膠與內片連接。結構膠承受長期荷載時,結構強度遠低于短期荷載,因此工程設計時要求隱框玻璃構造底部應有兩個承托玻璃板塊重量的托板。
檢查評估經常發現的問題是:隱框形式的固定玻璃板塊底部無托板,隱框開啟扇中空玻璃底部無托板,見下圖。

外片玻璃脫落問題,主要存在于隱框玻璃構造,見下圖。

某工程共有20余個外片玻璃脫落,經檢查,該工程用外片玻璃邊部與結構膠粘結處未作除膜處理,有明顯密封失效形成的“彩虹膜”,開啟扇底部無托板導致外片無有效承托。
隨著建筑師對玻璃幕墻外觀造型要求越來越高,越來越多的玻璃幕墻外側采用了各種裝飾構件,如裝飾扣蓋、裝飾條、裝飾翼等,裝飾構件脫落也成了一大安全隱患。
玻璃幕墻典型裝飾構件見下圖。

明框玻璃幕墻扣蓋、裝飾條等脫落,見下圖。

裝飾扣蓋、裝飾條脫落多見于明框玻璃幕墻,與壓板采用扣接咬合形式,沒有機械固定,在溫差、風壓等作用下,裝飾扣蓋與壓板咬合處松動,嚴重時出現脫落。
其他一些裝飾翼等裝飾構件脫落,多因為裝飾構件與結構件連接處出現問題,如螺釘松動脫落等,機械連接失效導致脫落。
玻璃“自爆”、開啟扇、隱框玻璃、裝飾構件脫落等,是筆者在既有玻璃幕墻檢查鑒定工作中經常遇到的安全隱患,需要引起我們的高度重視,此外玻璃幕墻還有節能與舒適性差等問題。
這里再提一下中空玻璃密封失效、玻璃幕墻漏風的問題。
中空玻璃失效時玻璃內部會進入大量水汽,表現為玻璃內部“結露”、膜層侵蝕形成“彩虹膜”、中空玻璃內部積水等,見下圖。

中空玻璃進汽失效,影響玻璃外觀質量、熱工性能,隱框玻璃構造中水汽侵蝕邊部結構膠密封構造,可能出現外片脫落的安全隱患。
漏風也是玻璃幕墻常見問題之一,筆者曾見到多個工程因玻璃幕墻嚴重漏風,使得高層電梯無法關閉。
玻璃幕墻漏風主要是開啟扇部位,與五金件鎖點失效(松脫或安裝不到位)、密封膠條安裝質量(收縮)等問題有關;非開啟扇部位多與施工質量有關,某工程構件式玻璃幕墻,室內側密封膠條可用手輕易取出。
好了,做個小結。
隨著我國工程建設領域由大規模建設開發轉向既有建筑的更新改造,既有玻璃幕墻安全性、節能性測評與改造日益成為大家關注的重點。
既有玻璃幕墻主要安全隱患為玻璃“自爆”、開啟扇脫落、隱框玻璃脫落、裝飾構件脫落等,結合日程工作經驗,筆者進行了簡要分析。
當然,既有玻璃幕墻還存在其他不少問題,尤其是節能和舒適性差等,后續筆者會陸續撰寫相關文章。