1 概述
建筑幕墻在我國獲得到長足的發(fā)展,一些系統(tǒng)達(dá)到或超越國外的水平,涌現(xiàn)出一大批精品工程和高科技含量的工程,但是同時也有很多工程出現(xiàn)問題,甚至是不可諒解的安全性問題。
2 玻璃幕墻
玻璃幕墻是應(yīng)用比較廣泛的外墻系統(tǒng)。在建筑外墻中的主導(dǎo)地位不可動搖,先后出現(xiàn)了很多精品工程。
2.1 氟碳涂層與結(jié)構(gòu)膠直接粘接
一些結(jié)構(gòu)密封膠和氟碳涂層的粘接是達(dá)不到幕墻要求的,因此隱框幕墻玻璃組件的副框和玻璃之間、氟碳涂層面板間接縫部位的密封應(yīng)采取措施,提高粘接力。
有多種措施可供選擇:
(a)涂底漆,然后再打注結(jié)構(gòu)膠,但一些專家認(rèn)為這種方法并不可靠,屬于“兩層皮”,也沒有比較有說服力的正面報道證明這種方法確實有效,因此尚需進一步觀察、研究;
(b)采用組合型材構(gòu)造,直接粘接結(jié)構(gòu)膠部分與型材其他部分開,直接粘接結(jié)構(gòu)膠部分采用陽極氧化處理;
(c)氟碳噴涂過程中,對待粘接部位進行遮擋,保持其表面仍為陽極氧化;
(d)采取補救措施,用砂紙等將待粘接表面的涂層去掉,靠自然氧化(大約5μm)。
2.2 自攻釘連接
自攻釘連接是一般的連接或定位連接,作為結(jié)構(gòu)連接,其可靠性較差。
2.3 鋼鋁型材混合使用(鋁包鋼)
方鋼管內(nèi)表面不易實現(xiàn)噴丸處理,熱鍍鋅時容易出現(xiàn)質(zhì)量問題,導(dǎo)致抗腐蝕性能低下;鋼鋁配合間隙應(yīng)比較嚴(yán)密,否則不能達(dá)到共同受力,給防止出現(xiàn)雙金屬電化學(xué)腐蝕造成困難。
2.4 短壓蓋
明框幕墻采用壓蓋壓接,一方面便于實現(xiàn)等壓腔,另一方面可以與扣蓋實現(xiàn)卡接。采用不連續(xù)的壓蓋(短壓蓋),雖然可以降低成本,但會出現(xiàn)玻璃不平、等壓腔無法形成等問題。
2.5 橫梁立柱間連接件采用兩點連接
幕墻橫梁常常會出現(xiàn)“耷拉頭”現(xiàn)象,其原因可能有:
(1)橫梁承載力不滿足要求;
(2)橫梁和立柱的連接比較薄弱,比如橫梁立柱間的連接件采用兩個螺栓(釘)連接,由于其抗扭性能比較差,導(dǎo)致幕墻橫梁發(fā)生扭轉(zhuǎn)。
2.6 大截面裝飾條無滴水線
大截面裝飾條上表面會有積灰,如果不設(shè)置滴水線,會造成幕墻表面出現(xiàn)較多流痕。如果在裝飾條前端設(shè)置滴水線,能有效避免水和灰塵混合流到幕墻表面。
2.7 裝飾蓋與活卡口配合
裝飾蓋應(yīng)與擠壓型材的卡口相連接,這種卡口尺寸固定、精度較高,能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的連接。通過螺釘連接后形成的卡口精度達(dá)不到要求,連接不可靠。
2.8 開啟腔未設(shè)置熱密線
熱密線在節(jié)能鋁合金窗的設(shè)計中有較廣泛的應(yīng)用,但在建筑幕墻的開啟腔內(nèi)應(yīng)用較少,導(dǎo)致幕墻開啟部位節(jié)能效果低下。
2.9隱框幕墻采用非定距壓板
隱框幕墻和半隱框幕墻通常采用壓板(壓塊)傳力,其間距一般不大于300mm,有定距和非定距壓板兩種。定距壓板通過連接螺栓緊固后其壓接間隙比較固定,對玻璃面板副框的壓緊力比較一致,便于吸收結(jié)構(gòu)和溫度等變形,減少摩擦噪音,并且能夠避免因壓塊壓得不均造成玻璃面板出現(xiàn)影像畸變現(xiàn)象。
2.10 假明框隱框未按隱框幕墻進行設(shè)計
假明框通常在隱框幕墻的接縫處加裝一個裝飾條,起到明框幕墻的裝飾效果。這種結(jié)構(gòu)應(yīng)采用隱框幕墻的設(shè)計方法設(shè)計中空玻璃和結(jié)構(gòu)膠,即第二道密封膠應(yīng)采用硅酮結(jié)構(gòu)膠密封。如果采用聚硫膠作為中空玻璃的第二道密封,盡管不一定在紫外線照射下破壞,仍然存在不安全的因素。
2.11 隱框中空玻璃下部無托板
中空玻璃結(jié)構(gòu)膠長期承受剪力,對結(jié)構(gòu)膠使用壽命不利,因此JGJ02中要求在玻璃下部應(yīng)設(shè)置托板。該托板與橫梁直接連接比較合理,可以設(shè)計成卡接或螺栓連接;采用螺栓與玻璃組件的副框連接可能會影響結(jié)構(gòu)膠的打注,存在質(zhì)量缺陷,建議慎用。
2.12 隔熱條承受剪力
隔熱條在隔熱型材中起到結(jié)構(gòu)傳力、降低熱量傳遞的作用,被幕墻型材廣泛采用。穿條式結(jié)構(gòu)形式,采用復(fù)合生產(chǎn)線將隔熱條和鋁合金型材強制壓合。因此在隔熱條與鋁合金型材壓合部位有冷作硬化現(xiàn)象,甚至存在一些微觀裂紋缺陷。如果幕墻的橫梁采用隔熱型材,應(yīng)采取構(gòu)造措施,避免隔熱條承受剪力,防止隔熱條與鋁合金型材連接部位發(fā)生破壞。一般采用托板或采用較強一側(cè)鋁合金型材承受玻璃重量。
2.13 掛鉤式開啟扇掛接處防脫設(shè)計存在缺陷
幕墻開啟窗通常采用上懸結(jié)構(gòu),但因為設(shè)計存在缺陷,工程中經(jīng)常出現(xiàn)掉扇現(xiàn)象,個別工程在關(guān)閉狀態(tài)下掉落的幾率更高。主要原因是這些工程沒有防脫設(shè)計,或掛鉤防脫設(shè)計不合理,或掛鉤的搭接深度不夠,或掛接處型材壁厚太薄。
2.14 鈍角部位未采用弧型壓接
采用傳統(tǒng)的定距壓板不能滿足壓接需要,應(yīng)采用角度可調(diào)的連接構(gòu)造。
2.15 不可變玻璃槽口
型材設(shè)計時,要考慮施工時的可操作性,采用可變槽口能夠進行微調(diào),且安裝方便,因此盡可能不采用固定式玻璃槽口。
2.16 開縫小單元水平無限位
小單元面板掛接形式應(yīng)用較廣,其插接深度應(yīng)達(dá)到要求,工程中時有掉扇的事故發(fā)生,對于開縫小單元,由于沒有密封膠定位,應(yīng)采取構(gòu)造措施進行定位,否則框扇間插接可能失效,存在安全隱患。
2.17 邊部外漏的中空玻璃二道密封膠未用結(jié)構(gòu)膠
中空玻璃應(yīng)采用雙道密封膠密封,隱框、半隱框、假明框和點支承中空玻璃面板的二道密封膠應(yīng)采用硅酮結(jié)構(gòu)膠密封,以便能夠可靠傳力、提高中空玻璃抗紫外線照射能力,其寬度應(yīng)通過結(jié)構(gòu)計算確定。聚硫膠抗紫外線照射能力較差,因此采用聚硫膠進行第二道密封的中空玻璃,不能用于上述中空玻璃。一些工程由于將聚硫膠作為第二道密封材料,發(fā)生大批量外片玻璃掉落現(xiàn)象,成為幕墻工程嚴(yán)重的安全隱患。
2.18中空玻璃大小片
中空玻璃采用大小片構(gòu)造,在一些應(yīng)用中具有一些優(yōu)勢,尤其可以為型材的設(shè)計提供更多的空間,但也存在很多不足:
(1)不便采用機械注膠;
(2)傳力途徑不合理,甚至可能導(dǎo)致玻璃間發(fā)生相對位移,最終導(dǎo)致中空玻璃漏氣失效;
(3)還有一些工程大小片中空玻璃間層部位未用結(jié)構(gòu)膠。關(guān)于大小片的計算也存在一些爭議,主要是在荷載分配方面,設(shè)計時應(yīng)多加注意。
2.19 開啟扇中空玻璃“大蓋帽”
“大蓋帽”是大小片中空玻璃的極端形式,在一些開啟扇的設(shè)計中有所應(yīng)用,這種設(shè)計大片玻璃一旦破裂會導(dǎo)致小片玻璃失去連接而脫落。
2.20中空玻璃中空層不合理,出現(xiàn)貼服、干涉等現(xiàn)象
面積較大中空玻璃,采用9mm中空層可能會出現(xiàn)吸附現(xiàn)象,因此中空層的尺寸應(yīng)根據(jù)構(gòu)造要求和熱工要求綜合確定。
2.21 鋼化玻璃磨砂處理
經(jīng)過磨砂處理的鋼化玻璃,不管在鋼化之前還是之后,均會破壞玻璃表面的應(yīng)力分布,極易誘發(fā)玻璃的自曝,經(jīng)磨砂處理的點支承玻璃危險性更大。狹長玻璃不宜采用短邊支承。
2.22 玻璃強迫安裝
玻璃的彎曲強度會隨著時間的推移而下降,原因是玻璃表面的微裂紋會持續(xù)擴展,因此幕墻設(shè)計時,應(yīng)使玻璃在自由的狀態(tài)下工作。但實際工程中,確有玻璃在不必要的永久荷載作用下工作,例如強迫安裝、壓接密封等。北京某工程即采用壓接密封的結(jié)構(gòu),玻璃破裂概率較高,值得吸取教訓(xùn)。
2.23 變形縫設(shè)計不合理
變形縫設(shè)計是一個難點,建筑師不能接受發(fā)生變形后有些構(gòu)件或面板可以破壞的設(shè)計原則,因此變形縫應(yīng)能夠吸收變形(包括支承結(jié)構(gòu)的變形、荷載作用、溫度作用和地震作用),并且不能降低該部位的物理性能,如氣密性、水密性、抗風(fēng)壓和保溫性能等性能。
2.24 無擦窗機連接設(shè)計
建筑物清洗需要擦窗機,但遺憾的是很多工程的擦窗機并沒有真正的發(fā)揮作用,一方面可能是管理問題,畢竟請專業(yè)的隊伍清洗幕墻更為省事,另一方面擦窗機存在一定的風(fēng)險,尤其在風(fēng)比較大的時候,無法與幕墻相對固定,即沒有擦窗機連接設(shè)計。在我國第一個幕墻工程長城飯店,有永久的燕尾槽供擦窗機使用,即安全又便捷。
2.25落地式幕墻樓板上800mm以下未采用夾膠玻璃
《民用建筑設(shè)計通則》GB50352和《住宅設(shè)計規(guī)范》GB50096對臨空窗如何采用欄桿作出了規(guī)定,針對幕墻,一般采用在800mm位置處設(shè)置橫梁,該橫梁和樓面間采用夾層玻璃可以通過審查。?
2.26 層間防火與玻璃直接密封
在GB50210《建筑裝飾裝修工程驗收規(guī)范》、JGJ/T139《玻璃幕墻檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》中對幕墻的防火封堵有明確規(guī)定,當(dāng)玻璃跨越層間封堵時,會有層間防火封堵與玻璃直接接觸的設(shè)計,規(guī)范不允許,實際也存在問題。玻璃在250℃左右可能會炸裂,火焰直接對上一層幕墻構(gòu)成威脅。因此設(shè)計時應(yīng)避免玻璃跨越層間封堵,要確保玻璃炸裂,火焰上不去;封堵應(yīng)嚴(yán)密,并防止串煙。
2.27 超高層幕墻無室內(nèi)拆裝設(shè)計
由于鋼化玻璃不可避免的自曝,會使得更換玻璃的現(xiàn)象更為普遍。但對于超高層建筑或很難進行更換作業(yè)的建筑,按常規(guī)作業(yè)方法很難實施更換。如果在幕墻構(gòu)造設(shè)計時采用室內(nèi)即可更換面板的構(gòu)造,無疑會提高更換作業(yè)的安全性,更能確保幕墻的質(zhì)量。
2.28 后置埋件焊接作業(yè)
在化學(xué)栓附近進行焊接作業(yè),會較大幅度削弱化學(xué)栓的承載力,因此應(yīng)盡量避免焊接作業(yè)或采取適當(dāng)?shù)暮附庸に嚤苊鈱瘜W(xué)栓造成較大的影響。
2.29 內(nèi)通風(fēng)雙層幕墻強排風(fēng)與空調(diào)不協(xié)調(diào)
內(nèi)通風(fēng)雙層幕墻設(shè)有獨立的強制排風(fēng)系統(tǒng),應(yīng)該與中央空調(diào)等結(jié)合設(shè)計,如果出現(xiàn)不協(xié)調(diào)的情況,將很難處理,當(dāng)然更不能用空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)取代強制排風(fēng)系統(tǒng)。
2.30 雙層幕墻氣流短路
外通風(fēng)雙層幕墻的通風(fēng)方式很多,但不能出現(xiàn)氣流短路現(xiàn)象,即下一個熱通道排出的氣流不應(yīng)直接進入上一個熱通道。
2.31雙層幕墻未設(shè)過濾裝置或防蟲網(wǎng)
雙層幕墻的主要特征之一是具有熱通道,通過合理設(shè)計熱通道內(nèi)空氣的有序流動實現(xiàn)優(yōu)良的熱工性能。為保證空氣的清潔,內(nèi)通風(fēng)雙層幕墻應(yīng)設(shè)置海綿過濾網(wǎng),外通風(fēng)幕墻應(yīng)設(shè)置防蟲網(wǎng)。
2.32 外遮陽系統(tǒng)的誤用
外遮陽不適用于風(fēng)沙較大地區(qū)。
2.33中空玻璃內(nèi)置光伏組件
在陽光照射下,中空玻璃內(nèi)溫度能夠達(dá)到80℃,光伏組件尤其是晶硅光伏組件,在80℃以上環(huán)境中發(fā)電效率會大大降低。
2.34光伏系統(tǒng)在玻璃組件間的膠縫內(nèi)走線
光伏組件導(dǎo)線連接應(yīng)按建筑電氣工程相關(guān)規(guī)范的要求進行敷設(shè),并應(yīng)便于維護和維修,不可在膠縫內(nèi)走線。
2.35光伏系統(tǒng)標(biāo)志要求不清
光伏組件、接線箱、逆變器、蓄能器和并網(wǎng)設(shè)備等附件、設(shè)備沒有帶電警示標(biāo)志,不符合標(biāo)準(zhǔn)的強制性規(guī)定。
2.36 普通EVA的誤用
EVA熱變形較大,耐久性較差,在幕墻中應(yīng)避免使用,目前在一些光伏組件內(nèi)有一定應(yīng)用。但是幕墻玻璃組件與其他非建筑用玻璃組件不同,幕墻對耐久性的要求更高,因此應(yīng)避免在幕墻玻璃組件中使用EVA。
3 單元幕墻
3.1 掛點無水平定位
單元幕墻掛點是幕墻結(jié)構(gòu)傳力的基礎(chǔ),因此不能掉以輕心。通常存在三種設(shè)計缺陷:
(1)掛點強度設(shè)計差,尤其是抗負(fù)風(fēng)壓承載力不能滿足需要。實驗中發(fā)現(xiàn),一些掛件在負(fù)風(fēng)壓下發(fā)生破斷,承載力達(dá)不到要求;
(2)全部掛點可滑動,整個單元無橫向定位;
(3)掛接深度不夠,有出槽危險。
關(guān)于掛點應(yīng)掌握的設(shè)計原則:
(1)掛接強度應(yīng)能滿足傳力要求;
(2)能進行三維調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)后將一個點與主體結(jié)構(gòu)相對固定,另一個點可以水平滑動,這樣即有準(zhǔn)確的定位,又可以通過滑動伸縮吸收結(jié)構(gòu)、溫度等原因引起的變形;
(3)調(diào)整量應(yīng)足夠,各個方向上不小于20mm;
(4)掛接深度一般不小于15mm;
(5)能有效吸收正常工作時的變形,并不產(chǎn)生噪音
3.2 氣密線不共面
單元式幕墻采用等壓原理(雨幕原理或雨屏原理)進行設(shè)計,在氣密線與水密線之間有空腔,稱為等壓腔。對一個單元來說,其四周的等壓腔可能是相通的,個別橫滑結(jié)構(gòu),采用打膠的辦法按單元橫向密封,那么至少有三邊的等壓腔是相通的。氣密線是最后的防線,如果斷開會造成滲漏,因此,如果單元的橫向和縱向型材的氣密線不共面,將會存在永久的孔洞,是造成水和氣滲漏的隱患。
3.3 單元板塊內(nèi)部面板與框架直接采用結(jié)構(gòu)膠粘接
“不能現(xiàn)場打注硅酮結(jié)構(gòu)膠”是大家的共識,也是規(guī)范的強制規(guī)定,單元板塊內(nèi)部面板與框架直接采用結(jié)構(gòu)膠粘接可以在具備條件的室內(nèi)打膠環(huán)境中完成,沒有問題??墒侨绻こ讨胁AО鍓K需要更換,這種結(jié)構(gòu)就必須在現(xiàn)場打注結(jié)構(gòu)膠,如果溫度、濕度等環(huán)境條件不具備,膠縫質(zhì)量無法得到保證,因此需要從構(gòu)造設(shè)計上解決這個問題。
3.4 氣密線、水密線采用對接膠條
采用膠條對接、膠條插接進行密封的單元幕墻系統(tǒng),密封效果欠佳,這類系統(tǒng)對幕墻施工質(zhì)量要求較高:
(1)需要安裝時比較精確;
(2)對接部位需要壓緊,否則如果壓力不夠或土建施工誤差偏大,將無法實現(xiàn)密封;而插接膠條應(yīng)當(dāng)居中,否則也會導(dǎo)致滲漏問題;
(3)需要設(shè)置獨立的傳力構(gòu)件傳遞荷載。試驗表明這類結(jié)構(gòu)的幕墻滲漏可能性較大,工程中慎用。
3.5 水密線全封閉
除非采用豎料實現(xiàn)內(nèi)部排水,水密線不得全部密封,應(yīng)設(shè)置排水孔,且排水孔部位應(yīng)采用海綿等封堵,防止雨水倒灌。
3.6 大跨距型材采用開口斷面
開口薄壁型材在掛點的安裝方面比較方便,相對來說,也比較經(jīng)濟,但其安裝時精度也不宜得到保證,承載力也不如箱型斷面。
3.7封邊、收邊部位未形成等壓腔
單元幕墻通常四邊等壓腔是連通的,至少有三邊是連通的。封邊未形成等壓腔將導(dǎo)致:
(1)型材端口將不密封;
(2)結(jié)構(gòu)傳力將會受到影響,沒有公料、母料相配,使得型材總斷面變小,且無法插接傳力。
3.8 圓弧插接和單膠條插接
單元幕墻采用圓弧插接方式,能比較好的滿足建筑立面要求,但設(shè)計不好,可能會造成滲漏。單膠條插接比較常見,密封效果稍差,盡量采用雙膠條。
4 點支承式幕墻與全玻璃幕墻
4.1索結(jié)構(gòu)未采用拉力保護器
通常采用點式幕墻實現(xiàn)不同基礎(chǔ)的建筑物之間的聯(lián)系,形成連續(xù)的美學(xué)概念;近年來,單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也逐漸廣泛。這類結(jié)構(gòu)中的拉索軸向剛度較大,如果結(jié)構(gòu)或支座發(fā)生較大位移,其內(nèi)力會有很大升高,甚至?xí)斐衫髌茢?,因此需要采用保護器(彈簧補償器)進行補償,以便吸收支座在常規(guī)條件產(chǎn)生的變形;在地震等極端條件下,如果變形很大,保護器內(nèi)預(yù)設(shè)的構(gòu)件可以發(fā)生斷裂破壞,但是仍然要發(fā)揮作用,保證系統(tǒng)不至于坍塌崩潰,具有剩余強度。
4.2 大跨屋面與立面幕墻未采用柔性連接縫
大跨屋面可能會產(chǎn)生較大的變形,采用通常的構(gòu)造一般無法滿足要求,一般有以下方案:
(1)采用連桿機構(gòu)傳力和吸收變形,采用風(fēng)琴橡膠板進行密封;
(2)采用長圓孔,但調(diào)節(jié)量有限。
4.3 支承點的熱橋問題
四角支承、邊部點支承的構(gòu)件是點支承幕墻的主要傳力構(gòu)件,也是該類幕墻的熱橋,處理不當(dāng)會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象,采應(yīng)取構(gòu)造措施予以避免。
4.4 玻璃肋與面板對縫
這種設(shè)計方法將玻璃肋與面板的薄弱部位放在同一平面,更容易出現(xiàn)問題,如果錯開,能起到相互的補償作用。并且玻璃肋拼接的螺栓數(shù)量為每端兩個為宜,超過兩個可能帶來其他問題。
4.5 點支承用玻璃肋不夾膠
點支承玻璃肋是結(jié)構(gòu)構(gòu)件,目前積累的經(jīng)驗不多,在GB/T21086-2007《建筑幕墻》中,沒有給出玻璃肋撓度限值要求。但在實際應(yīng)用中,常有玻璃肋不夾膠的設(shè)計,作為玻璃結(jié)構(gòu),必須具有可靠性,因此必須采用夾層玻璃。在采光頂中即玻璃梁,也是采光頂工程設(shè)計的難點,在已經(jīng)報批的《采光頂與金屬屋面工程技術(shù)規(guī)程》中也未對玻璃梁做出規(guī)定,幕墻設(shè)計時應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎。
4.6正負(fù)風(fēng)壓承載力相差較大的支承結(jié)構(gòu)
建筑幕墻的支承結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受正負(fù)風(fēng)壓作用,一些結(jié)構(gòu)可能正壓方向承載力較好,負(fù)風(fēng)壓方向則較差,工程中盡量避免采用,尤其在負(fù)風(fēng)壓起控制作用的部位。如果采用預(yù)應(yīng)力的方法能夠獲得可靠的結(jié)構(gòu)體系,也應(yīng)定期進行檢查,避免出現(xiàn)安全問題。
4.7平面桁架無平面外支承
大跨度平面桁架在幕墻中有較多應(yīng)用,對這些結(jié)構(gòu)應(yīng)進行側(cè)向失穩(wěn)驗算,必要時增加側(cè)向支承,避免側(cè)向失穩(wěn),提高結(jié)構(gòu)的可靠性。
4.8 重力索缺失
重力索在點支承幕墻中有較多應(yīng)用,近年來的設(shè)計趨于廢掉重力索,這是個誤區(qū)。一些結(jié)構(gòu)采用重力索,不僅滿足系統(tǒng)的傳力要求,還有利用于固定面板的位置,減少連接點附近的面板所受的彎矩作用,從而提高了系統(tǒng)的可靠性。
4.9 玻璃肋側(cè)向失穩(wěn)
玻璃肋側(cè)向易失穩(wěn),對跨度較大的工程應(yīng)采取構(gòu)造措施進行加固,避免失穩(wěn)。
4.10 吊掛高度不合理
吊掛玻璃是玻璃重力傳遞比較合理的構(gòu)造,因此一般工程均可采用,但會帶來成本上的提高。根據(jù)GB50210規(guī)定,玻璃高度超過4m時即要采用吊掛結(jié)構(gòu),過于苛刻。? ? ?
4.11 吊掛玻璃重力傳遞不合理
吊掛玻璃時,下部應(yīng)懸空設(shè)計,以便吸收玻璃因結(jié)構(gòu)、溫度等原因產(chǎn)生伸長或縮短變形,不能采用墊塊墊死。
4.12 吊掛全玻幕墻上下封口不傳力
全玻幕墻主要靠面板和玻璃肋傳遞荷載,因此玻璃肋上下兩端應(yīng)該固定,大面玻璃上下也要有相應(yīng)構(gòu)造處理,以便傳遞水平荷載。