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隱框幕墻中空玻璃脫膠墜落事故分析

來(lái)源:中國(guó)幕墻網(wǎng)收集整理作者:馬啟元日期:2011-5-18 　頁(yè)面功能【字體：大中小】【打印】【關(guān)閉】【評(píng)論】

摘要: 建筑幕墻中空玻璃在非極限狀態(tài)發(fā)生外片脫膠墜落，原因多與粘接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)/選材/粘接施工/使用維護(hù)技術(shù)缺陷相關(guān)，本文綜合一些實(shí)例從技術(shù)上試做分析，供業(yè)內(nèi)參考。
關(guān)鍵詞: 幕墻中空玻璃粘接墜落分析

　　1. 前言
　　早期有人將玻璃幕墻比喻為“城市空中的定時(shí)炸彈”, 表達(dá)對(duì)玻璃幕墻粘接結(jié)構(gòu)安全性及結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量的擔(dān)憂(yōu)，1997年國(guó)家經(jīng)貿(mào)委等五部委對(duì)結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)、使用、銷(xiāo)售和進(jìn)口采取行政審批制度，足見(jiàn)國(guó)家對(duì)建筑幕墻結(jié)構(gòu)膠和玻璃粘接安全的重視。多年來(lái)粘接脫膠玻璃墜落事故并不多見(jiàn)，多見(jiàn)的是鋼化玻璃自爆“玻璃雨”。但近年來(lái)漸有玻璃脫膠墜落事故的發(fā)生，且在新建幕墻中也有所聞，尤以開(kāi)啟窗中空玻璃外層墜落事故較為突出，表現(xiàn)的危險(xiǎn)性遠(yuǎn)大于“玻璃雨” 。往往忌于社會(huì)影響，墜落的玻璃多由業(yè)主更換處理，未深究事故原因。為對(duì)建筑幕墻安全提供更多信息，本文綜合一些事例，對(duì)中空玻璃脫膠墜落試做一些技術(shù)分析，供業(yè)內(nèi)參考。
　　2. 幕墻中空玻璃粘接尺寸不足以安全持久承載
　　某建筑玻璃幕墻1997年竣工，2009年2月一次大風(fēng)中發(fā)生一例玻璃墜落事故，墜落的玻璃是15層開(kāi)啟窗扇隱框安裝中空玻璃的外片，墜落在二層屋面平臺(tái)上將鋼制護(hù)欄砸裂變形，未傷人。
　　1）現(xiàn)場(chǎng)勘察的發(fā)現(xiàn)
　　開(kāi)啟窗中空玻璃的內(nèi)片玻璃完好；
　　查看碎片可見(jiàn)外片沒(méi)有中空玻璃二道膠殘留，屬與內(nèi)片玻璃脫粘墜落。表面殘存無(wú)承載能力的丁基膠（圖1，右）；
　　測(cè)量殘片玻璃表面的粘接痕跡，測(cè)量二道膠的粘接寬度為5mm（圖1）；
　　觀(guān)察建筑物幕墻開(kāi)啟窗的中空玻璃，可見(jiàn)結(jié)構(gòu)粘接界面有局部脫膠跡象（圖1，左）。
　　2）查閱存檔設(shè)計(jì)資料及維護(hù)記錄
　　開(kāi)啟扇中空玻璃規(guī)格6＋6＋5，尺寸2m×1.5m，隱框安裝，未設(shè)玻璃自重支撐裝置（圖1、2）；
　　風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值w =2kpa；
　　中空玻璃二道膠選用進(jìn)口硅酮結(jié)構(gòu)密封膠，廠(chǎng)家提供20年的保質(zhì)期；
　　計(jì)算書(shū)中缺失中空玻璃結(jié)構(gòu)粘接尺寸驗(yàn)算，沒(méi)有該結(jié)構(gòu)膠變位能力（δ值）數(shù)據(jù)記錄；
　　維修檔案可見(jiàn)該建筑的中空玻璃已有滲水、結(jié)霧和被更換的記錄。
　　3）玻璃脫膠墜落原因初步分析
　　隱框幕墻中空玻璃粘接節(jié)點(diǎn)未按極限承載狀態(tài)設(shè)計(jì)。自重?zé)o支撐條件下，試按規(guī)范JGJ 102－2003規(guī)定計(jì)算（計(jì)算過(guò)程略，下同），內(nèi)外片玻璃的粘接寬度（Cs）應(yīng)大于9.4mm；按風(fēng)荷載計(jì)算粘接寬度（Cs）應(yīng)取10.5mm，而該建筑的中空玻璃結(jié)構(gòu)粘接的寬度僅5mm，取值不足安全值的一半。由此估計(jì)粘接節(jié)點(diǎn)承載力嚴(yán)重不足是玻璃墜落的重要原因；

　　按建筑幕墻所處地區(qū)，中空玻璃內(nèi)外片表面溫度變化為－15℃～70℃，為保證結(jié)構(gòu)膠伸縮變形產(chǎn)生的變動(dòng)應(yīng)力不大于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（0.14Mpa），選用的結(jié)構(gòu)膠必須具有適度的變位能力（δ值——0.14Mpa拉伸應(yīng)力對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)率，％）。計(jì)算書(shū)未對(duì)內(nèi)外片玻璃間的溫差位移量進(jìn)行驗(yàn)算，對(duì)所用結(jié)構(gòu)膠的δ值未提出要求，也無(wú)有關(guān)結(jié)構(gòu)膠δ值的記錄。現(xiàn)試按粘接厚度6mm計(jì)算，該結(jié)構(gòu)膠應(yīng)具有不低于4％的變位能力。
　　該建筑幕墻已有中空玻璃結(jié)露乃至滲水的記錄，粘接界面有可能長(zhǎng)期受濕氣侵蝕，引起結(jié)構(gòu)膠的粘附力下降導(dǎo)致玻璃脫膠墜落；
　　該建筑已使用年限12年，幕墻開(kāi)啟窗中空玻璃外露的結(jié)構(gòu)膠縫長(zhǎng)期經(jīng)受光照、雨淋及窗縫外部積水等環(huán)境侵蝕，粘接性能及承載力也可能已漸變劣化。
　　3. 中空玻璃結(jié)構(gòu)粘接材料及粘接尺寸未進(jìn)行承載能力驗(yàn)算
　　某九十年代的建筑隱框幕墻，曾發(fā)生一塊中空玻璃的外片墜落，玻璃掠過(guò)路人頭頂后砸壞汽車(chē)一輛。
　　1）初步檢查發(fā)現(xiàn)
　　中空玻璃結(jié)構(gòu)粘接的二道密封粘接材料為聚硫橡膠型密封膠；
　　中空玻璃邊部結(jié)構(gòu)粘接寬度為6mm。
　　2）玻璃脫膠墜落原因分析：
　　按JGJ 102規(guī)范3.4.3規(guī)定“隱框、半隱框及點(diǎn)支撐玻璃幕墻用中空玻璃的二道密封膠應(yīng)采用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠”，該幕墻中空玻璃選材錯(cuò)誤；
　　按JGJ102第5.6條 “硅酮結(jié)構(gòu)密封膠應(yīng)根據(jù)不同受力情況進(jìn)行承載力狀態(tài)驗(yàn)算”的規(guī)定，幕墻施工方應(yīng)對(duì)隱框安裝中空玻璃用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的粘接尺寸進(jìn)行承載力狀態(tài)驗(yàn)算，應(yīng)向供方提出硅酮結(jié)構(gòu)密封膠選材及結(jié)構(gòu)粘接尺寸的特殊訂貨要求。幕墻公司的訂單未提出相應(yīng)要求，中空玻璃企業(yè)按GB/T11944－2002《中空玻璃》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)供貨，采用聚硫橡膠型密封膠及5～7mm粘接寬度，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)粘接承載力不足。
　　4.隱框幕墻密封膠龜裂粉化及結(jié)構(gòu)膠老化
　　某市八十年代標(biāo)志性建筑，隱框幕墻玻璃接縫密封膠開(kāi)裂、滲水，尚未聞?dòng)胁Ａ嬄洹?br> 　　1）觀(guān)察發(fā)現(xiàn)
　　幕墻玻璃接縫密封膠表面龜裂，局部有貫通裂紋（圖3）。
　　2）采樣
　　玻璃接縫密封膠材質(zhì)為聚硫橡膠型密封膠，室外暴曬表面密布龜裂紋，密封體有塑化傾向，呈現(xiàn)深度老化；
　　隱框玻璃結(jié)構(gòu)粘接體采樣，材質(zhì)為硅酮型密封膠；粘接體邵氏硬度65，拉伸10％時(shí)應(yīng)力近0.6Mpa，剛硬老化明顯，稍加彎曲即行開(kāi)裂甚至折斷（圖4）。

　　3）分析
　　按現(xiàn)行規(guī)范JGJ 102-2003規(guī)定，幕墻玻璃接縫應(yīng)采用硅酮密封膠，該建筑采用聚硫橡膠型密封膠，耐老化性能不足，難以保證幕墻接縫耐久密封；
　　按玻璃結(jié)構(gòu)粘接體的硬度及拉伸性估計(jì)，粘接節(jié)點(diǎn)在非極限承載狀態(tài)下的應(yīng)力，有可能超過(guò)結(jié)構(gòu)膠強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（0.14Mpa），估計(jì)極限狀態(tài)的承載安全難以保證；
　　由于未見(jiàn)原始設(shè)計(jì)資料，未能具體分析設(shè)計(jì)荷載下結(jié)構(gòu)膠的承載能力及結(jié)構(gòu)變位時(shí)粘接節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力，但硅酮結(jié)構(gòu)膠歷時(shí)僅20年時(shí)就喪失彈性，表明其材質(zhì)較差，耐老化性能低下。應(yīng)關(guān)注和深入分析該建筑結(jié)構(gòu)粘接材料對(duì)荷載及結(jié)構(gòu)變位的響應(yīng)性質(zhì)，關(guān)切玻璃脫膠墜落的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
　　5.中空玻璃內(nèi)部流油污染及玻璃結(jié)構(gòu)粘接失效
　　某高層建筑隱框玻璃幕墻，2007年施工，2008年中空玻璃內(nèi)部滲油、流油，致使該工程無(wú)法驗(yàn)收。安裝過(guò)程中曾更換一例外片墜落的中空玻璃。
　　1）初步勘察發(fā)現(xiàn)
　　隱框幕墻中空玻璃內(nèi)部多現(xiàn)油跡污染和丁基膠潰爛形成的黑色污跡（圖5、）；
　　幕墻玻璃接縫密封施工粗糙，膠層厚薄不均，泡沫條凸起。現(xiàn)場(chǎng)觸摸膠層手感剛硬（如同石灰膏），稍加外力即脆性斷裂、脫落。表面皺折、收縮、開(kāi)裂、（圖6）；
　　測(cè)量中空玻璃結(jié)構(gòu)粘接寬度為6mm。

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