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我国既有幕墙安全现状和应对措施
1、既有幕墙及其形成既有幕墙通常是指已经竣工并交付使用的建筑幕墙,因而既有幕墙的出现是随着建筑幕墙的产生和使用而形成的。从类似建筑幕墙的结构和表现形式,既有幕墙的存在可以追溯到十九世纪以前西方采用艺术玻璃建造的教堂采光窗和各类玻璃穹顶。而初步具有建筑幕墙结构形式的建筑幕墙应是1851年英国伦敦工业博览
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1、既有幕墙及其形成

  既有幕墙通常是指已经竣工并交付使用的建筑幕墙,因而既有幕墙的出现是随着建筑幕墙的产生和使用而形成的。从类似建筑幕墙的结构和表现形式,既有幕墙的存在可以追溯到十九世纪以前西方采用艺术玻璃建造的教堂采光窗和各类玻璃穹顶。而初步具有建筑幕墙结构形式的建筑幕墙应是1851年英国伦敦工业博览会建造的“水晶宫”,以及随后在1917年美国旧金山建造的哈里德大厦玻璃幕墙、1831年381米高的纽约帝国大厦石材幕墙、上世纪五十年代初建成的纽约利华大厦和联合国大厦等。所以既有幕墙在世界上的存在多则有上百年的历史,而以纽约利华大厦和联合国大厦作为真正意义上的建筑幕墙而论,既有幕墙在世界上的存在也已经远超过半个世纪。

  随着我国改革开放的发展,上世纪八十年代初图1我国也开始建造玻璃幕墙。1981年广州交易会完成的第一个玻璃幕墙,1984年建造的北京长城饭店玻璃幕墙,1986年建造的我国第一个全隐框玻璃幕墙深圳发展中心大厦,都已经有三十年以上的历史。所以在我国,既有幕墙也形成并存在了相当长的时间。

  2、我国既有幕墙的现状

  我国既有幕墙的发展和现状,与我国的经济发展速度和状况基本呈现了一致的态势。从上世纪八十年代初开始就展现了高速发展的势头,其目前基本现状和特点可用存量大、日趋老化和安全问题备受关注加以概括。

  2.1 存量巨大的既有幕墙

  我国幕墙行业从1983年开始起步,90年代进入高速发展期,历经近30多年的发展,现已成为世界第一幕墙生产大国和使用大国,并正在逐步迈向世界一流的幕墙强国。根据中国建筑金属结构协会铝门窗幕墙委员会开展的行业数据统计表明,我国建筑幕墙年产量从“六五”未期(1985年)只有15万m2,到1990年达到105万m2,“九五”末期(2000年)年建造量达到1000万m2,十五年增长70倍,年平均增长5倍,期间竣工使用的建筑幕墙面积应在7890万平方米之间。从2003年至2013年,建筑幕墙总产值为10288.7亿元,如以均价每平方米为1100元计,此期间竣工的幕墙面积应在9.45亿平方米左右。自2014年以来,随着我国经济转型的深化,GDP增速的降低,建筑幕墙的年竣工面积和产量虽有下降,但基本都维持在约1亿平方米左右,产值约1500亿元人民币。如从1983年记起,我国30多年来已建成的建筑幕墙,也即现有的既有幕墙应超过12亿平方米,其存量巨大。

  2.2 日趋老化的既有幕墙

  建筑幕墙属于建筑外维护结构,依据我国《建筑结构设计可靠性统一标准》GB50068-2001的规定,其设计使用年限为25年(图3)。按照此标准,我国1990年以前建造的建筑幕墙已超过建筑设计使用年限的范围,按照上述既有幕墙存量的统计结果,其面积应在千万平方米以上。如从某些材料老化和机械性能退化的角度考虑,2000年以前的绝大部分幕墙均已出现了老化的现象,其面积更加庞大。可见,随着时间的推移,我国建筑幕墙达到设计使用年限和出现老化现象图3的既有幕墙将会越来越多,这是一个不可逆转的趋势。

  2.3 安全备受关注的既有幕墙

  由于巨大的既有幕墙存量以及日趋老化的趋势,加上近年来不时发生的钢化玻璃自爆并坠落伤人的事件时有发生,既有幕墙的安全备受全社会包括国家高层领导和部门的极端重视。通过对近十多年来我国新闻报道的不完全统计,我国既有幕墙出现较严重事故的主要是玻璃幕墙开启扇整体脱落下坠,而最多的安全事故则是钢化玻璃自爆造成玻璃碎粒散落所造成的伤害和破坏。表1是根据不完全的相关的新闻报道统计出来的近十年来发生在我国的玻璃幕墙事故统计资料。

  然而玻璃幕墙出现的问题,并不能代表既有幕墙存在的所有问题,特别是钢化玻璃自爆的问题,它更多的是反映了钢化玻璃自身存在的缺陷,并不能完全代表既有幕墙的安全问题。随着时间的推移,对既有幕墙管理的不当、材料的老化、机械的磨损、金属的锈蚀和长期荷载(词条“荷载”由行业大百科提供)的反复作用,使得既有幕墙的安全存在许多不确定的潜在的因素值得我们去认真的关注。

  3、既有幕墙安全状态

  我国既有幕墙的安全状态,通过30年时间在自然环境条件下的使用和考验,以及在不同地区开展的安全调查显示,至今尚未有既有幕墙结构垮塌的现象,在我国近年历经的几次大地震中,既有幕墙的抗震性能和安全性也能都有不俗的表现。由此可见,至今我国的既有幕墙在安全性能方面基本是可靠的。同时我们也应该清醒的看到,我国建筑幕墙从无到有,从不规范到规范,经历过不同阶段的发展,部分既有幕墙现在已超过建筑设计使用年限,幕墙的不同部件和材料存在不同程度的老化、疲劳、磨损及锈蚀等,这些均对既有幕墙的安全及可靠性产生影响。

  3.1 开启扇脱落

  幕墙采光和通风的开启部分,是幕墙必不可少的构件。从2003年由SARS病毒感染引起的非典型肺炎传染病,以及绿色建筑设计的需要,人们对提高建筑幕墙通风能力的呼声越来越高,对幕墙开启部分所占幕墙面积的比例要求越来越大,有些地方标准甚至将之列为强制性的规定。然而,从安全的角度出发,幕墙的可开启部分,特别是可外开的开启扇却是幕墙安全的最薄弱环节。从深圳市近期对25年以上既有幕墙安全状况的调查中发现,有近30%的幕墙发生开启扇整体脱落的现象,特别是在台风季节,出现的现象更为严重,有的幕墙几乎每年都有开启扇脱落的现象。究其原因,除了不合理的构造设计、窗扇尺寸过大、五金配件不匹配或劣质、不当的操作和使用外,尤以开启扇得不到正常的维护维修所导致的安全事故最为突出。这种现象在住宅建筑中更为多见,甚为危险。图4为已损害的玻璃幕墙开启扇且未能得到及时的维护维修。

  3.2 结构密封胶老化

  隐框玻璃幕墙是采用硅酮结构密封胶将玻璃粘接在幕墙的支承构件上,并通过连接件(词条“连接件”由行业大百科提供)将玻璃面板的荷载传递到建筑主体结构(词条“主体结构”由行业大百科提供)上。由于具有特殊的装配构造,隐框玻璃幕墙在降低玻璃镶嵌构造所造成的应力破坏和抗震方面的能力要高于其它种类的玻璃幕墙。严格按照规范要求制作和安装的隐框玻璃幕墙具有良好的安全性能和使用记录。由于隐框玻璃幕墙采用硅酮结构密封胶进行结构性装配并由结构密封胶承担荷载的传递,因此硅酮结构密封胶的力学性能和耐老化性能对隐框玻璃幕墙的安全性能有重要影响,所以硅酮结构密封胶的力学性能和耐老化性能备受各界的关注,特别是超过十年以上的硅酮结构密封胶性能及其对玻璃幕墙的安全性能的影响更加受到关注。

  硅酮结构密封胶是一种耐老化性能很好的高分子材料,国外最早于上世纪七十年代初开始采用硅酮结构密封胶制作安装隐框玻璃幕墙,至今已近半个世纪。在国内,从上世纪80年代中开始至今也已达到了30年。从国内某硅酮密封胶生产企业对其生产的硅酮结构密封胶从生产日期(1997年)到使用了10年(2007年)和15年(2012年)之后的耐老化试验中的检测数据可以得到相应的验证。10年后硅酮结构密封胶弹性下降了25%,15年后下降了35%,但拉伸强度却不降反升。

图12.jpg

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