幕墻工程常見質(zhì)量問題分析

幕墻作為建筑的外衣，在新建公用建筑上得到大量應用。我國的建筑幕墻體量巨大，在已投入使用的幕墻工程中，出現(xiàn)了諸如滲水、面板碎裂、開啟扇脫落等使用性能和安全性能問題，引起人們對于其質(zhì)量問題的擔憂。按照GB/T21086—2007《建筑幕墻》要求，幕墻工程各項材料復驗、性能檢測等應在幕墻工程施工前進行，檢驗合格后方可進行批量加工和安裝。本文就將檢測過程中常見的質(zhì)量問題進行分析，并提出相關(guān)建議。1、使用性能質(zhì)量問題分析1.1氣密性能氣密性能檢測是評價幕墻節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。帶有開啟窗的幕墻存在窗縫、固定部分的密封部位注膠質(zhì)量瑕疵、單元式幕墻插接縫等因素都可能使幕墻在開啟窗關(guān)閉狀態(tài)下，室內(nèi)外空氣存在交換可能。在室內(nèi)采暖或者制冷情況下，密封性能較差的幕墻空氣交換對熱損失的貢獻率甚至可達到幕墻整體能耗損失的50%。在實際檢測過程中，對不能達到氣密性能要求的試件進行分析，常見原因有以下兩點。1.1.1密封本身不合理幕墻窗一般采用膠條密封。在鎖緊狀態(tài)下，多鎖點將窗框壓緊使膠條產(chǎn)生彈性變形形成密封。如果密封膠條設(shè)計不合理，或者制造工藝偏差，或者安裝工藝偏差等，均會形成氣流通道影響氣密性能。圖1為某工程實際案例，窗扇采用推桿開啟，推桿安裝存在偏差，窗扇重力形成的彎矩導致推桿變形，在回收后未處于設(shè)計位置，膠條不能形成完整密封，空氣滲漏嚴重。圖1

開啟扇推桿安裝偏差影響氣密性能1.1.2變形導致偏差幕墻在運輸、安裝或者使用過程中，某些因素導致了主要構(gòu)件與設(shè)計工況有偏差，導致窗框變形，平面內(nèi)的變形或者弧面扭曲，均會影響鎖點與窗框的配合緊密程度。另外，在施工過程中對收口部分密封不合理也會影響整體氣密性能。如某采光頂幕墻，單元體下橫梁和排水槽之間形成的腔體在端部密封存在疏漏，嚴重影響氣密性能。1.2水密性能幕墻在實際使用過程中，會遭遇風雨天氣。雨水在風壓作用下，特別是在沿海地區(qū)臺風季節(jié)，容易進入室內(nèi)。如果雨水通過幕墻進入室內(nèi)，會影響室內(nèi)人員安全、裝修和土建結(jié)構(gòu)等，且雨水進入幕墻系統(tǒng)內(nèi)部可能引起材料腐蝕，影響幕墻使用性能。幕墻滲水是工程上多發(fā)質(zhì)量問題，也是實驗室檢測中最常見質(zhì)量通病。對發(fā)生水密性能質(zhì)量問題的工程案例分析，主要原因有以下幾點。1.2.1設(shè)計不盡合理構(gòu)件式幕墻、全玻幕墻等保證水密性能的設(shè)計理念是封堵所有可能滲水通道，如固定縫注膠，開啟窗多重密封膠條防護等，確保雨水在幕墻室外側(cè)不進入其內(nèi)部。與普通的構(gòu)件式幕墻、全玻幕墻等相比較，單元式幕墻的水密性能設(shè)計要相對復雜。由于單元接縫的存在，不能做到注膠密封，采用雨幕等壓腔原理實現(xiàn)水密性能。在接縫處，設(shè)置與室外側(cè)聯(lián)通、與室內(nèi)側(cè)封閉的腔體，即使腔體在風壓作用下，腔體內(nèi)壓力與外界環(huán)境一致。允許室外雨水進入，通過合理通道排出。總的原則為：有水處無風壓，有風壓處無水。圖2為某幕墻單元體滲水案例。發(fā)現(xiàn)滲漏后，為了確定滲水來源，拆開保溫棉后重新測試。經(jīng)檢查，設(shè)計方為了固定保溫棉，使用了自攻螺釘連接到單元體上橫梁內(nèi)部腔體。而此腔體被設(shè)計為等壓腔的排水通道之一，內(nèi)部存在積水。自攻螺釘自帶密封墊圈，但不排除密封圈損壞或者安裝疏漏，一旦墊圈失效，在壓力作用下必然發(fā)生滲水，且由于保溫棉阻擋排查滲水原因較困難，修補工作難度增大。本次測試中施工方在工廠加工時，使用了拉鉚釘代替自攻螺釘，拉鉚釘抽芯后形成了水流通道，水密失效。原因確定后，對設(shè)計提出了修改建議，在單元體型材開模時相應位置增加小翼用于固定保溫棉，保證腔體的完整性。圖2

某幕墻單元體滲水1.2.2制造工藝存在缺陷在工廠組裝時，密封膠條與開啟扇鎖點的配合偏差過大，導致膠條不能壓緊、開啟扇四周膠條未形成完整密封圈，以及單元式幕墻插接縫處密封膠條安裝偏差等問題，均會影響水密性能。1.2.3現(xiàn)場施工把控不嚴現(xiàn)場施工對最終工程質(zhì)量影響巨大。注膠時未清理粘著面，不能有效粘結(jié)；注膠不均勻，導致固化時收縮，密封失效；單元式插接幕墻對掛鉤調(diào)整不到位，導致插接縫過緊或過松，開啟扇五金件安裝偏差，運輸、起吊過程中局部變形等現(xiàn)場施工疏漏都會影響工程質(zhì)量。1.2.4材料原因幕墻工程上使用的各種材料都有可能對水密性能造成影響，以膠的影響最為突出。按照規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)密封膠在用于工程之前應進行檢驗，保證其與被粘結(jié)材料之間相容且具有足夠彈性模量，抗拉、抗剪都應符合要求。石材幕墻的外立面一般經(jīng)過防水處理，尤其應重視相容性問題，防止石材密封膠無法有效封堵水密通道（圖3）。圖3

某石材膠相容性差導致水密失效2、安全性能質(zhì)量問題分析與使用性能相比較，安全性能更是關(guān)注重點。常見的可能導致安全問題的因素主要有極端風壓荷載和外部沖擊荷載兩種，對應抗風壓性能測試和耐撞擊性能測試。2.1抗風壓性能幕墻作為建筑的外表面，直接經(jīng)受風壓，通過面板傳遞到構(gòu)件，經(jīng)過連接件傳遞到建筑主體結(jié)構(gòu)。幕墻各個構(gòu)件都應進行強度和剛度設(shè)計，并組成幕墻試件后進行抗風壓測試。從計算書來看，設(shè)計在滿足標準要求的前提下，應力余量和撓度余量都較大，測試結(jié)果也表明撓度一般小于允許限值。但是檢測也發(fā)現(xiàn)部分影響安全的工程隱患。某單元式玻璃幕墻掛鉤試件在抗風壓測試中發(fā)生斷裂和變形。經(jīng)分析，認為掛鉤根部存在拉壓剪切和彎曲，受力狀態(tài)較為復雜；在設(shè)計上采用了直角過渡，加劇了應力集中；采用了鋁合金掛鉤，材料特性決定了掛鉤不能通過局部變形抵抗裂紋進一步擴展。三方面因素共同作用導致了掛鉤結(jié)構(gòu)失效。2.2耐撞擊性能幕墻在使用過程中，其室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)都有可能受到撞擊，包括人員日?；顒?、各種設(shè)備的使用等都有可能會對幕墻表面造成撞擊效果。檢測過程中用充氣軟體重物模擬沖擊效果，以沖擊能量衡量耐撞擊性能。從測試結(jié)果看，玻璃幕墻尤其是雙層中空鋼化玻璃面板耐撞擊性能較好，撞擊后能吸收部分沖擊能量。也有因為局部玻璃墊塊設(shè)置不合理、玻璃自身工藝不達標等原因造成的耐撞擊性能缺陷。與玻璃相比較，其他面板幕墻更容易出現(xiàn)耐撞擊性能不合格的問題。石材、千思板、陶土板等材質(zhì)較硬脆，稍許變形即出現(xiàn)裂紋或碎裂，如果面板支撐構(gòu)件與面板間無有效緩沖，在軟體重物沖擊下，很容易發(fā)生局部破損。此類脆性面板材料應加裝隔離護欄，避免承受直接沖擊作用（圖4）。（a）（b）（c）圖4

石材、千思板、陶土板幕墻試件耐撞擊性能失效（a）石材；（b）千思板；（c）陶土板3、質(zhì)量控制措施做好工程實施前的技術(shù)準備工作，可有效減少實際工程上的質(zhì)量問題。如果發(fā)生質(zhì)量問題、事故后再整改，不僅難度增大、花費增多，對企業(yè)品牌的隱性損失更大。在幕墻工程開始前，加強對以下幾方面的控制尤其重要。3.1完善設(shè)計結(jié)構(gòu)荷載方面，應嚴格按照標準規(guī)范要求，確定合適的風荷載標準值、地震設(shè)防級別。對有特殊構(gòu)造、特殊要求的建筑，必要時可增加風洞模擬實驗，確保荷載可靠。根據(jù)實際情況，確立主要構(gòu)件的力學模型，由荷載作用計算構(gòu)件主要指標。目前設(shè)計單位基本都使用了計算機程序完成這一過程，在輸入程序前應復核力學模型。機械構(gòu)造設(shè)計階段，再關(guān)注細節(jié)構(gòu)造。比如各連接件、緊固件、錨固件等薄弱環(huán)節(jié)，要有完善的計算，防止套用之前設(shè)計、跳過復核的情況發(fā)生。對水密性的預判在此階段應得到重視，單元幕墻等壓腔構(gòu)造是否合理，是否存在壓力下可能的滲水通道，開啟窗密封膠條的角部處理，泄水孔流量計算等細節(jié)問題。對面板的支撐應考慮耐撞擊要求，采用柔性墊片等措施以防止面板與支撐構(gòu)件硬接觸。應充分了解使用階段情況，對某些可能承受沖擊荷載尤其是人員碰撞的幕墻，要考慮設(shè)立防護欄桿等措施，防止意外情況發(fā)生。3.2控制原材料和施工工藝按照標準要求，所有原材料在進場施工前都應進行材料復驗。對于某些幕墻，應提前進行此步驟工作，防止出現(xiàn)面板、構(gòu)件與膠不相容，材質(zhì)不達標等影響工程質(zhì)量的問題。施工工藝對幕墻最終性能有較大影響?，F(xiàn)場施工的構(gòu)件式幕墻、全玻幕墻、點支幕墻等，其材料裝配、結(jié)構(gòu)耐候膠填注、預埋件焊接等工藝的質(zhì)量依賴于一線施工人員的現(xiàn)場控制。工廠組裝的單元式幕墻對運輸、吊裝要求更高，應注重防止產(chǎn)生表面損傷、結(jié)構(gòu)變形、局部變形等影響。施工單位應加強操作人員質(zhì)量意識培訓和技能培訓，加強監(jiān)管，防止因施工導致質(zhì)量問題，特別是因隱蔽結(jié)構(gòu)工程影響工程質(zhì)量。3.3嚴格質(zhì)量管理制度質(zhì)量管理制度對質(zhì)量提升有重要作用，在一定程度上，好的質(zhì)量是管理出來的。首先，從企業(yè)管理者角度應深刻認識到質(zhì)量工作的重要性，質(zhì)量是企業(yè)的生命和發(fā)展支柱；其次，應建立完善的質(zhì)量保證制度，在企業(yè)內(nèi)部實