石材幕墙四性检测
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幕墙作为一种新型的建筑方式，目前已经在全世界普遍使用。而幕墙工程四性测试，是保证幕墙安全的重要测试。
1.建筑幕墙四性检测的定义
(1)检测内容：建筑幕墙气密、水密、抗风压、平面内变形性能。
(2)检测性质：为确定工程中幕墙是否满足设计要求而进行的检测，对每一个幕墙工程项目都应进行幕墙性能检测。
(3)其他事项：目前国内对工程幕墙的四性检测仅是对幕墙试件进行，检测结果是对试件负责(图1，2)。
(4)四性检测的时间节点和检测目的：1)时间节点：一般应在工程设计完成后，幕墙组件批量生产、加工和幕墙安装施工前进行。2)检测目的：验证幕墙设计的正确性、合理性、工艺性、经济性，确定能否满足设计的性能指标要求;同时也为改进设计、改进完善加工、组装、安装工艺方法提供依据;使施工单位的操作人员能够通过幕墙试件的加工、组装和安装过程熟悉、掌握操作工艺和方法。图1图2
2. 建筑幕墙四性检测报告样式
建筑幕墙工程四性检测报告样式见图3。图3 检测报告样式
3.国家相关标准规范的要求
规范依据一：《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)，P15中的4.2.10：玻璃幕墙性能检测项目，应包括抗风压性能、气密性能和水密性能，必要时可增加平面内变形性能及其他性能检测。条文解释中说明：有抗震要求时，可增加平面内变形性能检测。
规范依据二：《玻璃幕墙工程质量检验标准》(JGJ/T139-2001)，P20中的6.1.2：玻璃幕墙安装，必须提交工程所采用的玻璃幕墙产品的空气渗透性能、雨水渗漏性能和风压变形性能的检验报告，还应根据设计的要求，提交包括平面内变形性能、保温隔热性能等的检验报告。
规范依据三：《建筑装饰装修工程质量验收规范》(GB )，P44中的9.1.2：幕墙工程验收时应检查下列文件和记录：……6幕墙的抗风压性能、空气渗透性能、雨水渗漏性能及平面内变形性能检测报告……。
规范依据四：《建筑幕墙》(GB/T)，P32中的15.2检验项目(表1)。
规范依据五：《建筑幕墙》(GB/T)，P35中的15.5.2.2交收检验(图4)。图4 GB/T中的交收检验要求
表1 检测项目综合表：4.建筑幕墙四性检测的设备
常见的建筑幕墙检测设备主要是通过模拟自然界的风、雨、地震作用等自然现象，并提供不同的效应组合用来检测幕墙的水密性能、气密性能、抗风压性能和平面内变形性能，一般采用两种试验装法(图5，6)。图5 正装外喷水装置示意图
图6 反装内喷水装置示意图
具体的设备包括：压力箱、反力架/安装架、供风系统、操作控制系统、数据采集系统、抗震油压系统(图7~12)。图7 压力箱
图8 反力架/安装架图9 供风系统
图10 操作控制系统图11 数据采集系统
图12 抗震油压系统
5.建筑幕墙四性检测的具体内容和要求
5.1气密性能检测
通过试验检测，确定幕墙检测试件在风压作用下，幕墙可开启部分处于关闭状态时的可开启部分以及幕墙整体阻止空气渗透的能力(图13)。气密性能指标的大小直接影响的是幕墙的节能和隔声性能，其试验程序如下：
(1)首先将可开启部分开关不少于5次，然后关紧。先加正压，预备加压，加3个500Pa的脉冲压，消除安装过程中可能产生的应力和可能存在的空隙。
(2)开始气密性能检测，按上面的加压顺序(50-100-150-100-50)，每个压力稳定10s以上，记录该压力下的空气流量，主要是100Pa压力下的流量，将该数据换算成标准下状态下的漏气量，并以此作为判断渗漏性能的指标(图14)。
(3)进行负压气密性能检测，也是预备加压，3个500Pa的脉冲压，消除安装过程中可能产生的应力和可能存在的空隙，正式开始检测，按照“50-100-150-100-50”的加压顺序，每个压力稳定10s以上，记录该压力下的空气流量。
备注：在气密试验过程中，会有“胶带或塑料薄膜将整个幕墙样件密封”，以及“拆除密封胶带或塑料薄膜”的两个动作。图13 建筑幕墙气密检测装置示意图图14 气密性能检测加压示意
　5.2水密性能检测
通过试验检测，确定幕墙检测试件在可开启部分为关闭状态时，在风雨同时作用下，阻止雨水渗漏的能力(图15)。水密性能指标表征的是建筑幕墙的舒适性能。其试验程序如下(通常采用稳定加压的形式)：
(1)预备加压：压力500Pa，加压速度100Pa/s，持续时间3s，泄压不小于1s。
(2)淋水：均匀地淋水，淋水量3L/(m2omin)。
(3)加压：在淋水的同时施加稳定压力，定级检测时，逐级加压至幕墙固定部分严重渗漏为止(表2)。工程检测时，首先加压至可开启部分设计指标值，压力稳定作用时间15min或幕墙试件可开启部分产生严重渗漏为止，然后加压至幕墙固定部分设计指标值，压力稳定作用时间30min或幕墙试件固定部分产生严重渗漏为止，无可开启部分的幕墙试件，压力稳定作用时间30min或产生严重渗漏为止(图16)。
备注：水密性能的检测采用两种加压方式：1)定级检测和工程所在地为非热带风暴和台风地区时，采用稳定加压;2)工程所在地为热带风暴和台风地区时，采用波动加压。
严重渗漏，是指雨水从幕墙试件室外侧持续或反复渗入室内侧，发生喷溅或流出试件界面的现象，渗漏状态分为五种：1)室内出现水滴;2)水珠连成线，但未渗出试件表面;3)局部少量喷溅;4)喷溅出试件界面(持续);5)水溢出试件界面(持续)。只有4、5两项才能判定为严重渗漏(图17)。
表2 稳定加压顺序表：图15 建筑幕墙水密检测装置示意图图16 水密性能检测稳定加压顺序示意图图17 记录渗漏情况的符号5.3抗风压性能检测
通过试验检测，确定幕墙检测试件在可开启部分处于关闭状态时，在风压作用下，幕墙变形不超过允许值且不发生结构损坏(如裂缝、面板破损、局部屈服、粘接失效等)及五金件松动、开启困难等功能障碍的能力。抗风压性能指标表征的是建筑幕墙的安全性能，其试验程序(工程检测)如下(图18，19)：
(1)确定最大变形处，安装位移针。
(2)正压预备加压：正压变形检测P1，即分级增加压力直到风荷载标准值的40%(P1)，记录每级压力下各个测点的面法线位移量。
(3)负压预备加压：负压变形检测-P1，即分级增加压力直到风荷载标准值的40%(P1)，记录每级压力下各个测点的面法线位移量。
(4)正压反复加压检测P2=1.5P1，负压反复加压检测-P2=1.5P1。
(5)以检测压力P2=1.5P1为平均值，以平均值的1/4为波幅，进行波动检测，先后进行正负压检测。波动压力周期为5~7s，波动次数不少于10次。
(6)安全检测P3=2.5P1;使压力升至P3=2.5P1(P3对应幕墙设计风荷载标准值)，随后降到0，然后再降至-P3，随后升至0，整个过程升、降压速度为300~500Pa/s，压力持续时间不少于3s，记录面法线位移量、功能障碍和破损部位及情况。
判定等级：如未出现功能障碍及损坏，就可根据P3确定幕墙等级，判定能否满足工程设计要求。图18 建筑幕墙抗风压检测装置示意图图19 抗风压性能检测加压顺序示意图
5.4平面内变形能力检测
通过试验检测，确定幕墙检测试件在楼层反复变位作用下保持其墙体及连接部位不发生危及人身安全的破坏的平面内变形能力。平面内变形能力指标是用平面内层间位移角进行度量，其试验程序如下(图20，21)：
(1)预备加荷：以1/600位移角进行预加载正式加荷，即从分级指标值的最低级开始，每级使模拟相邻楼层在幕墙内沿水平方向作左右相对往复移动三个周期，详细记录各级位移复位后幕墙试件的破损情况。
(2)工程检测时，逐级检测到幕墙设计层间位移角为止，如没出现危及人身安全的破损就可判定为合格。
备注：试验时，通过外力使安装上试件的横梁在幕墙平面内沿水平方向进行低周反复运动，模拟受地震或风荷载时幕墙产生平面内变形的作用。建筑幕墙平面内变形性能分级见表3。图20 对称变形方式装置示意图
图21 连续平行四边形方式装置示意图
表3 建筑幕墙平面内变形性能分级：6.建筑幕墙四性检测试验样件的要求
构件式幕墙试件宽度至少应包括一个承受设计荷载的典型垂直承力构件。试件高度不宜小于1个层高，并应在垂直方向上有两处或两处以上与支撑结构相连接。推荐高度为1个楼层以上，宽度至少为2个分格。其他试验所需资料：
(1)板块分格图、节点图、计算书;
(2)监理证书复印件;
(3)型材厂家;
(4)结构胶、耐候胶品牌代号;
(5)玻璃厂家;
(6)立梃、横梁规格、表面处理。
另需有2~3名工人候场，准备双面胶条一捆，项目指定用透明玻璃胶一箱。
7.建筑幕墙四性检测性能指标要求
7.1气密性能
气密性能指标应符合《民用建筑热工设计规范》(GB50176)、《公共建筑节能设计标准》(GB50189)、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134)、《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26)的有关规定，并满足相关节能标准的要求，一般情况可按表4确定。
表4 建筑幕墙气密性能设计标准一般规定
7.2水密性能
GB50178中，ⅢA和ⅣA地区，即热带风暴和台风多发地区按下式计算，且固定部分不宜小于1 000Pa，可开启部分与固定部分同级(表5)。其他地区可按下式计算值的75%选取，且固定部分取值不宜低于700Pa，可开启部分与固定部分同级。
P=1000oμzμcW0
式中：P为水密性能指标;μz为风压高度变化系数;μc为风力系数;w0为基本风压。
表5 建筑幕墙水密性能分级7.3抗风压性能
幕墙的抗风压性能指标应根据幕墙所受的风荷载标准值Wk确定，其指标值不应低于Wk，且不应小于1.0kPa(表6)。幕墙的相对挠度和绝对挠度要求见表7。
表6 建筑幕墙抗风压性能分级表7 幕墙支承结构、面板相对挠度和绝对挠度的要求7.4平面内变形性能
(1)建筑幕墙平面内变形性能以建筑幕墙层间位移角为性能指标。
(2)在非抗震设计时，指标值应不小于主体结构弹性层间位移角控制值。
(3)在抗震设计时，指标值应不小于主体结构弹性层间位移角控制值的3倍(表8)。
表8 主体结构楼层最大弹性层间位移角8.建筑幕墙四性检测试验过程中的常见问题
8.1气密性能检测(常见问题为漏气，见图 22)
对框架幕墙来说问题主要集中在可开启部分：
(1)开启窗过大，窗框在运输或安装过程中变形，安装后出现扇和框之间不能完全闭合。
(2)扇和框之间没有完全闭合，开启扇安装不到位，有连续的缝隙。
(3)密封胶条安装大意，胶条断点处未密闭。图22 漏气
8.2水密性能检测(常见问题为漏水，见图 23)
出现问题最多且比较集中的，基本都在可开启部分，包括五金件安装、胶条的选择、安装工艺不合格等问题，包括：1)五金件安装不到位，这会让密封胶条不能与铝型材贴合，胶条防水线形同虚设;2)选择的胶条尺寸过小，压缩量不够;3)胶条下料偏短，对接处存在缝隙，没用密封胶对接。图23 漏水
8.3抗风压性能检测
抗风压性能指标的检测，涉及安全性，是四项检测项目中最关键的一项检测。常见问题为五金件损坏(图24)和玻璃破损(图25)。图24 五金件损坏图25 玻璃破损
以上是国内幕墙工程的四性检测介绍，相信大家对幕墙工程的检测已经有了初步的了解，凡事国内通过正规渠道，送样进行过“四性检测”的幕墙工程，出现因设计、结构或材料（玻璃自爆除外）原因，而导致的安全问题，几乎是没有的。
接下来，我们再通过“Intertek公司”的介绍，再来看一下北美地区的幕墙工程是如何做检测的。
大型幕墙实验室基地幕墙结构的支撑骨架一般由铝质型材和钢质型材组成，面板通常使用玻璃、铝板、石材、陶土板等，所以幕墙的构造设计可以千姿百态、造型各异。为了能够检验幕墙系统构造的安全性能和适应性能，首先就要求实验室提供足够的场地进行模型搭建，以满足各种不同造型幕墙的要求。
在北美地区的幕墙实验室我们可以看到各种复杂构造的幕墙系统进行检测的全过程。
通常幕墙系统都会比较复杂，由工程实际使用的各种材质板块和结构型材组成，并且包括了工程中各种结构造型和配件，如倾斜面、内转角、外转角、固定扇、开启扇、屋顶面、大跨度支撑梁等等。
设备齐全搭建幕墙钢结构骨架为了能够搭建复杂的幕墙系统，同时进行严格的美标测试，该幕墙实验室配备各种钢结构型材，从而可以搭建幕墙系统的基础钢结构骨架。
除此以外，在搭建这些钢结构骨架的过程中，实验室还同时配备有各种登高平台车、吊装机械，以便于幕墙搭建工作的高效开展。
重型装备再现16级飓风在基础钢结构骨架搭建完毕后是幕墙系统，也就是整体幕墙测试样板的搭建，完成之后就进入到复杂的测试环节。
幕墙测试主要是气密性、水密性、抗风压测试等。其中最著名的就是动态水密性测试。该实验室配备了许多大型螺旋桨设备(Intertek为它取了个非常震撼的名字叫“WOLF”)，它能够产生最大风速60 m/s，相当于2000 Pa的动态风压，从而可以完整再现16级飓风掠过幕墙的真实情景。
玻璃幕墙作为建筑物的外围护结构，其不仅要外观质量良好，而且还应具有完善的物理性能，才能更好地服务于整个建筑体系，为人们创造舒适和谐的生活环境。
玻璃幕墙的物理性能检测在验证幕墙设计方案可行性的同时，还包括对材料、构配件的性能检测以及安装工艺和安装质量的检验。
在进行玻璃幕墙检测时，试件组装式和安装的受力状况应和工程实际情况相符，应确保检测试件与设计图样的一致性。试件安装过程中，若发现组件材料型号有差异等情况，应即刻通知安装人员纠正错误，以免给后续的检测工作留下隐患。
一、材料、构配件的性能检测
1.幕墙安装前对后置埋件(锚栓)的抗拉拔力进行现场抽样检验。
2.硅酮建筑(耐候)密封剂在使用前，应进行与其接触材料的相容性检测。
3.硅酮结构密封胶在使用前应进行与其接触材料的相容性和剥离粘结性试验，并应对邵氏硬度、标准状态拉伸粘结性能进行复验。进口硅酮结构密封应有商检报告。
4.双组分硅酮结构密封剂由基剂和固化剂两个组分组成，在使用前应进行混匀性(蝴蝶)试验和拉断(胶杯)试验，以分别检验结构胶的混匀程度和结构胶两个组分的配合比是否正确。
5.加工好的隐框、半隐框玻璃板块，随机抽取1%进行剥离试验，以检验结构胶的固化程度及结构胶与铝矿的粘结强度。
6.全玻幕墙安装过程中，应随时检测调整面板、玻璃肋的水平度和垂直度。7。铝塑复合板应进行剥离强度检验。
8.石材面板的弯曲强度、放射性、抗冻性检测。石材幕墙用结构胶的强度检测和密封胶的污染性检测。
9.幕墙节能工程除按一般幕墙要求进行复验的材料外，还应增加对下列材料的下列性能进行复验：幕墙玻璃的传热系数、遮阳系数、可见光透射比、中空玻璃露点，保温材料的厚度、密度、导热系数、燃烧性能、抗压强度，隔热型材的抗拉强度、抗剪强度。
二、玻璃幕墙检测分为实验室送检与现场的玻璃幕墙可靠性检测
1、在对玻璃幕墙实验室送检时会遇到以下问题：
(1)玻璃幕墙气密性检测的问题。玻璃幕墙气密性能关系到幕墙的保温节能功效，玻璃幕墙气密性检测可发现幕墙设计及安装过程中存在的问题，通过问题的解决提高幕墙的气密性指标，达到保温节能的目的。
(2)玻璃幕墙水密性检测常见问题。发生雨水渗漏是玻璃幕墙使用过程中最为常见的功能失效形式。引起雨水渗漏的因素包括试件表面存在缝隙或孔洞、用雨水存在以及试件内外侧有压力差存在。试验室检测便于发现幕墙试件发生雨水渗漏的原因，进而采取措施对设计及施工方案进行调整，使得试件的水密性能检测指标满足设计要求。
(3)幕墙抗风压检测常见问题。目前幕墙的抗风压设计多是基于相关的设计规范及计算软件而进行的。随着幕墙相关规范的不断完善及计算软件的逐渐成熟，试件进行抗风压检测时一般都能满足设计要求。检测过程中有两点需要注意。
2、幕墙现场可靠性检测评估内容有：
(1)玻璃幕墙材料的检测;
(2)玻璃幕墙的结构承载力验算;
(3)玻璃幕墙结构和构造的检测。
三、什么情况下需做玻璃幕墙检测呢?主要有以下几种情况
1.未按照玻璃幕墙规范设计、施工和验收;
2.工程技术资料、质量保证资料不齐全;
3.停建玻璃幕墙工程复工前;
4.当遭遇地震、火灾，或强风袭击后出现幕墙损坏情况;
5.发生幕墙玻璃破碎、开启部分坠落或构件损坏等情况;
6.玻璃幕墙使用过程中发现质量问题，业主要求进行评估。
作者：陈勇 弗思特南京办公室总经理，具有 14 年的幕墙行业专业经验。东南大学结构工程学士、工程力学硕士。2006 年加入弗思特。多年来一直致力于幕墙设计及结构研究，对单元式系统以及钢结构和柔性结构也有着深厚的功底，在行业内外期刊上发表过《单元式玻璃幕墙在超高层建筑上风震荷载作用下的受力分析与结构设计》、《蒙特卡罗法与动态测试不确定度分析》等多篇论文。曾主持过特立尼达和多巴哥大学、第 55 所科研生产综合楼、石家庄勒泰商业广场等多个大型项目。
注：本文系原创，已刊登在《建筑幕墙》2016年7月第三期杂志中。【阅读延伸·案例】▼▼▼远大英国工程Addington Apartment Street Hotel的石材单元幕墙测试阶段的照片.
图中样件共有十块单元，上下各五块，最大的石材单元是3m x 4m的，宽度方向是三米，由三个挂点支撑，石材为30mm的砂岩，开放式设计，内衬不锈钢板，石材挂件为黑色氧化的铝合金，石材的连接方式是背栓式，这个背栓有所不同，是自己加工的类似于螺钉的零件，成L型，角度大约是135度，上下两层背栓方向不同。▼▼▼▼▼▼▼▼▼
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