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        超強臺風下,影響幕墻安全的六大因數

        超強臺風下,影響幕墻安全的六大因數

        2016年8月2日,臺風“妮妲”侵襲兩廣,這是近30年來登陸珠三角地區最強臺風。8月,進入臺風高發期,對沿海區域的幕墻來說,又將是一次次考驗。

         

        來勢洶洶的臺風“妮妲”于8月2日03時35分在深圳市大鵬半島登陸,登陸時風力達到14級(42米/秒),成為近年來正面登陸珠江三角洲的最強臺風。

         

        8月1日18時,針對“妮妲”的到來,中央氣象臺發布臺風紅色預警,這也是中央氣象臺今年首發臺風紅警。2日,泉州、深圳、惠州、東莞、佛山等多地停產、停課、停工,啟動最高級別防御措施全面迎戰“妮妲“。

         

        有專家分析認為,珠江口已有30多年未有“妮妲”這樣的強臺風登陸,區域內的許多建筑物未經過強臺風考驗,這是防御的一大難點。

        “妮妲”過后 永名化工在行動

        8月2日-3日,永名化工技術服務團隊先后回訪了泉州、深圳、珠海、惠州等地三十多座建筑幕墻。

        泉州西塔回訪現場,西塔幕墻光彩靚麗

        泉州南沙船務大廈

        深圳邁科龍大廈

        邁科龍大廈旁邊被吹倒的樹

        深圳華潤城大沖國際中心

         

        惠州小徑灣,小徑灣離臺風登陸點大鵬灣直線距離不到40公里,當地工作人員介紹,新栽的樹苗全部被吹倒,甚至保安亭都被吹走了數十米,不過建筑幕墻毫發未損。

         

        使用永名品牌密封膠的回訪工程中,均未出現因硅酮結構膠質量問題造成板塊墜落的事故及硅酮耐候膠質量問題造成幕墻漏水的問題,也未發現玻璃幕墻、石材幕墻、鋁板幕墻因設計、施工的問題造成局部墜落或整體脫落的事故,三十余座幕墻工程完美地接受了“妮妲”的考驗!

         

        超強臺風下 影響幕墻安全的六大因素

         

        猶記2014年的17級超強臺風“威馬遜”侵襲海南后,永名化工也是第一時間派出技術團隊實地考察調研海南門窗幕墻。技術團隊總結了在強臺風下影響幕墻安全的因素及原因分析,現如今仍極具借鑒意義。

         

        今日,永名小編特別推送由“威馬遜”回訪總結出影響幕墻安全的六大因素,供大家參考!

         

         

        1 玻璃破裂

        “威馬遜”臺風后的現場回訪活動中,發現數個工程出現玻璃破裂現象,某大酒店部分中空玻璃破裂,見圖1,該項目中空玻璃外片為鍍膜普通玻璃,內片為普通白玻。破裂主要原因經分析為超強臺風下玻璃受到外物撞擊。

         

        圖1 某大酒店中空玻璃破裂現象

         

        該項目玻璃破裂后膠對玻璃碎片仍形成有效粘結,見圖2。拆下的已破裂的中空玻璃,中空玻璃膠仍對殘存玻璃碎片粘結良好,見圖3,圖4。

        圖2 中空玻璃破裂后的粘結情況

        圖3中空玻璃膠對殘存碎片的粘結情況

         

        圖4中空玻璃膠對殘存碎片的粘結情況

         

        現場還走訪了數個的玻璃破裂現象的項目,均為早期幕墻工程,個別甚至是上世紀90年代的幕墻工程項目,當時采用的是非鋼化玻璃,在此次超強風影響下出現部分破裂現象。非鋼化玻璃抗外物撞擊能力差,在外物撞擊下易發生破裂現象,部分破裂中空玻璃甚至內外片都破裂。

         

        鋼化玻璃和夾膠玻璃在此次超強臺風影響下,出現破裂問題概率較小;在回訪調查過程中,發現海口某醫院采光頂夾膠玻璃出現爆裂,見圖5;爆裂原因經分析為強臺風下玻璃受到墜落的外物撞擊所致,但絕大多數夾膠玻璃爆裂后未出現玻璃碎片飛散墜落現象。

         

        JGJ102-2003“玻璃幕墻工程技術規范”中4.4.1中規定“框支承玻璃幕墻,宜采用安全玻璃”,在規范后條文說明4.4.1中指出“安全玻璃一般指鋼化玻璃和夾膠玻璃”,在早期幕墻工程中,由于當時技術水平的局限性,部分工程未采用安全玻璃;通過此次臺風案例分析,在臺風多發地區,應更多采用安全玻璃以保證幕墻安全。

         

        圖5 海口某醫院住院大樓夾膠玻璃爆裂后的情況

         

         

        2鋁塑板整體剝落

        回訪活動中,發現個別工程出現鋁塑板整體剝落現象,某大酒店,上世紀90年代所建,側立面為鋁塑板幕墻,在此次超強臺風下整體剝落,見圖6。

        圖6 某大酒店鋁塑板幕墻整體剝落現象

         

        圖7 某大廈鋁塑板幕墻整體剝落現象

         

        圖7所示某大廈,2006年完工,側立面為鋁塑板幕墻,在此次超強臺風下也出現整體剝落現象。

         

        以上兩個項目均為鋁塑板幕墻,從“某大酒店”拆下的鋁塑板觀察,該板材本身強度不高,受力后容易發生變形。“某大酒店”為早期幕墻工程,鋁塑板幕墻的鋁塑板只通過橫梁固定在外墻上,本身設計結構存在問題。“某大廈”鋁塑板幕墻無橫梁立柱支承固定,只通過金屬條將鋁塑板固定在外墻上,也是本身設計結構存在問題。

         

        圖8 菲律賓馬尼拉某大廈鋁塑板幕墻脫落的情況

         

        圖8為菲律賓馬尼拉某大廈臺風后鋁塑板幕墻脫落的情況,從該圖可見,該幕墻采用了“立柱橫梁”的結構設計,在強臺風下未出現整體脫落的現象,主體結構未損壞,但仍有部分板塊在強臺風作用下脫落。

         

        JGJ133-2001“金屬與石材幕墻工程技術規范”中5.1.1條規定“金屬與石材幕墻應按圍護結構進行設計”;該規范5.6部分“橫梁設計”和5.7部分“立柱設計”對橫梁和立柱設計都提出了嚴格的要求和設計計算公式;其中5.4部分“金屬板設計”對金屬板設計提出相應的設計計算公式。

         

        在此次回訪活動中,未發現采用了“橫梁和立柱結構設計”的幕墻整體的脫落的現象。在臺風多發地區,嚴格按規范進行“橫梁和立柱結構設計”的幕墻主體結構是可靠的。

         

         

        3開啟扇墜落

        回訪活動中,發現個別工程出現開啟扇墜落現象,見圖9,圖10,圖11。

        圖9 海口某醫院住院大樓開啟扇墜落后的情況

        圖10海口某醫院住院大樓開啟扇墜落后的情況

         

        圖11海口某在建大廈開啟扇墜落后的情況

         

        以上兩個項目開啟扇均為帶框整體墜落,未發現膠與框脫粘的現象。某醫院墜落開啟扇在其整個幕墻開啟扇中孤立出現,推斷原因可能為部分開啟扇未完全關閉所致。圖11中某在建大廈多扇開啟扇墜落,據施工方項目經理介紹,部分開啟扇是因施工過程電線電纜阻擋未能完全關閉,因而出現多扇墜落現象。

        JGJ102-2003中12.1.4條中規定“6級以上風力時,應全部關閉開啟扇”,在臺風多發地區,臺風局部風力可能達12級以上,如開啟扇未完全關閉,極易發生開啟扇整體墜落現象。

         

        4玻璃整體墜落

        回訪活動中,某在建大廈施工方反映,該項目頂層附近一塊玻璃整體墜落,現場堪查拍照,見圖12。

         

        圖12海口某在建大廈玻璃整體墜落現象

         

        該項目為全隱框玻璃幕墻,墜落的玻璃與鋁附框通過結構膠粘結,結構膠承受玻璃的自重和風荷載。從圖12可見,結構膠注膠嚴重不滿,直接導致粘接強度不夠。同時,該項目處在施工過程中,墜落的單元件周邊敞開為通風狀態,在超強臺風下有可能局部風壓過大,造成掛墻時未脫落,在超強臺風下整體脫落的現象。該單元件墜落的原因是在施工過程和質量控制環節上都出現了嚴重問題。

         

        JGJ102-2003中9.6.5條中規定“隱框玻璃幕墻裝配組件的注膠必須飽滿,不得出現氣泡,膠縫表面應平整光滑”,在安裝掛墻之前,應對幕墻構件進行檢驗。該墜落的不合格單元件安裝掛墻是施工過程和質量控制兩個環節都出現了失控,筆者呼吁施工單位應加強管理、加強質量監控。

         

         

        5密封失效漏水

        某項目在超強臺風下幕墻整體漏水嚴重,內墻窗框出現大量水流的污痕,見圖13。據了解,該項目石材幕墻采用了國內某品牌膠,施工半年后就已出現收縮開裂現象,見圖14。現場與施工方確認,幕墻整體漏水,膠縫收縮開裂是漏水的原因,經分析推斷該品牌膠本身存在質量問題。該項目幕墻面積約2萬平米,業主要求重新割膠返工,損失很大。

        圖13密封失效漏水

         

        圖14密封失效漏水

         

        JGJ102-2003中4.2.4條規定“幕墻在風荷載標準值除以陣風系數后的風荷載值作用下,不應發生雨水滲漏,其雨水滲漏性能應符合設計要求”。其條文說明4.2.2 中提及“幕墻的性能與建筑物所在地區的地理位置、氣候條件、建筑物的高度、體型及周圍環境等有關。如沿海或經常有臺風地區,幕墻的風壓變形性能和雨水滲漏性能要求高些。”

         

        幕墻的水密性直接關系到幕墻的使用功能和壽命,據了解,在沿海受熱帶風暴和臺風襲擊的地區,大風多同時伴有大雨,因而幕墻對水密性要求較一般地區要高。

         

        密封膠作為接縫密封材料其性能對幕墻的水密性及使用壽命起到重要作用,在強臺風影響的極限條件下,對密封膠本身性能是嚴峻考驗。某些性能不佳或品質存在缺陷的密封膠可能在一般地區使用暫時還未發現問題,但在極限條件下,極有可能在較短的時間內暴露其質量缺陷。密封膠成本占整個幕墻總成本并不高,但其起到的作用與幕墻其他材料是同等重要的。筆者建議在臺風多發地區一定要盡量選用有品牌有質量保證的密封膠產品。

         

         

        6玻璃肋增強的全玻幕墻整體塌落

        回訪活動中,發現某商場全玻幕墻采用玻璃肋增強結構設計,在此次超強臺風下整體塌落,見圖15,該幕墻整體結構損毀,影響較大。

        圖15 海口某商場全玻幕墻整體塌落

        圖16 海口某商場全玻幕墻未塌落前全景

        圖16 海口某商場全玻幕墻未塌落前全景

         

        圖18 菲律賓馬尼拉某大廈全玻幕墻整體塌落

         

        JGJ102-2003中4.4.3條中規定“采用玻璃肋支承的點支承玻璃幕墻,其玻璃肋應采用鋼化夾層玻璃”,其規范后條文說明4.4.3條中“采用玻璃肋支承的點支承玻璃幕墻,其肋玻璃屬支承結構,打孔處應力集中明顯,強度要求較高;另一方面,如果玻璃肋破碎,則整片幕墻會塌落”。

         

        從圖17可見,海口某商場全玻幕墻雖采用鋼化夾層玻璃,但在此次超強臺風下仍出現了整體塌落,圖18 中菲律賓馬尼拉某大廈的全玻幕墻在臺風中也出現整體塌落現象,采用玻璃肋支承的點支承玻璃幕墻在臺風多發地區的安全性值得關注。

         

        JGJ102-2003中7.3.2條對全玻幕墻玻璃肋的截面高度hr和風荷載標準值下撓度dr都有嚴格的計算公式,并在7.3.4中規定“風荷載標準值下,玻璃肋的撓度df,lim宜取其計算跨度的1/200”。

        在臺風多發地區,采用玻璃肋支承的點支承玻璃幕墻應謹慎,嚴格按照JGJ102-2003規范中要求嚴格計算;一方面應增加玻璃的抗撞擊性能,另一方面應該考慮到玻璃破碎后玻璃肋的穩定性和安全性。

         

        臺風多發地要選用有質量保證的密封膠

         

        在極端氣候條件下,密封膠對幕墻安全、使用功能和使用壽命的影響不容忽視。在強臺風影響的極限條件下,對膠本身性能是嚴峻考驗;某些性能不佳或品質存在缺陷的產品可能在一般地區使用暫時還未發現問題,但在極限條件下,極有可能在較短的時間內暴露其質量缺陷;如結構膠品質存在缺陷,在強臺風影響下出現大面積板塊墜落現象,后果將非常嚴重;因此,在臺風多發地區一定要盡量選用有品牌有質量保證的密封膠產品。

         

        永名化工溫情提示

         

        在強臺風或超強臺風頻發地區,應該對幕墻的整體安全性提出更高的要求:

         

        1在設計方面

        結構設計很重要,應嚴格按照規范進行結構設計;不符合規范的結構設計,有可能造成幕墻在強臺風下整體脫落,嚴重影響到幕墻整體安全。

         

        因鋁塑板本身相對其他材料強度較低,在臺風多發地區,采用鋁塑板的幕墻工程設計時應固定牢固。

         

        在臺風多發地區,采用玻璃肋支承的點支承玻璃幕墻設計應謹慎;一方面應增加玻璃的抗撞擊性能,另一方面應該考慮到玻璃破碎后玻璃肋的穩定性和安全性。

         

        2施工方面

        施工質量非常重要,施工單位應加強對施工過程的質量管理水平,防止粘結失效和注膠不滿情況的發生。

         

        3日常維護方面

        幕墻日常維護不容忽視。業主和使用者都應加強安全意識,做好日常維護和管理。在臺風來襲前,確保開啟扇完全關閉,以免造成墜落現象。

         

        4其他方面

         

        減少其他可能影響幕墻安全的因素。多數玻璃的破裂原因是因為臺風攜雜物撞擊所致,而非臺風本身風壓所致,如何減少建筑物周邊雜物應引起業主的重視。

         

        回訪活動中發現,臺風過后,廣告牌、戶外燈箱等脫落嚴重;在臺風多發地區,建議廣告牌、戶外燈箱、雨棚等突出于建筑物外結構盡可能加固,同時,陽臺、天臺在臺風來襲時盡可能減少雜物堆放,減少建筑物外圍雜物以減少臺風作用下所能攜裹的雜物對幕墻的撞擊破壞。同時,在設計時,應提高臺風多發區玻璃幕墻的抗風攜碎物撞擊能力等級。

         

        永名化工致力幕墻質量與安全,長期關注不同環境下建筑幕墻使用狀態,先后在2014年超強臺風“威馬遜”、2015年超強臺風“燦鴻”、2016年強臺風”妮妲“后、第一時間分別回訪海南、浙江、廣東等地建筑幕墻,同時遠赴菲律賓與國際頂級專家就“臺風頻發區域幕墻安全”問題討論分享,保障幕墻安全的同時,也為行業積累了豐富的研究素材。 

         

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