玻璃幕墙应用中的安全问题研究

发表时间:2020/8/7   来源:《科学与技术》2020年第8期   作者:陈宝森
[导读] 但随着玻璃幕墙的应用越来越多,
        摘要:但随着玻璃幕墙的应用越来越多,特别是高层建筑大量使用玻璃幕墙作为建筑的外墙维护结构,玻璃幕墙的安全问题逐渐显现出来,如开启扇脱落、金属构件锈蚀和玻璃面板破损等问题。本文在对以上问题进行梳理的基础上,提出了相应对策,以增强玻璃幕墙的安全性。
        关键词:玻璃幕墙;安全问题;应用对策
       
        玻璃幕墙作为一种新的围护结构打破了传统的窗与墙的界限,它不紧更新了现代建筑设计的理念和手法,更展现了现代建筑技术新的发展。玻璃幕墙具有通透性和空间感,体现出当代建筑的气息和宏大的气势。
        1.建筑玻璃幕墙的多样化应用
        随着社会经济的高速发展,许多建筑不仅在高度更上一层,在外观构造上也是层出不穷,成为各地城市不可错过的地标等风景线。公共建筑设计不再拘泥于方方正正的建筑形式,各种不同造型的建筑层出不穷,作为建筑外墙的玻璃幕墙也随着建筑形式的各异,从平面型发展成弧面型、双曲面型、蛋壳型、莲花型以及钱币型等等各种异形。
        公共建筑的功能多样化也使得建筑玻璃幕墙的形式呈现多样化的趋势,玻璃幕墙刚引入到国内初期,主要采用的是框架结构,和传统的砖砌墙一样,作为建筑物的外墙,主要起到遮风挡雨的作用。但随着制造行业的技术提升与丰富的生产经验,玻璃幕墙从单一的框架结构,逐渐增加到单元式、点支式和全玻璃幕墙等构造多样化的形式,给予设计师更多的选择性。随着科技的进步,玻璃幕墙从简单的外墙围挡发展到具有建筑展示功能的光电玻璃幕墙、多层通透的全玻幕墙,甚至玻璃隔墙及玻璃顶棚全玻璃结构的玻璃屋等。如今,在建筑行业,玻璃幕墙的形式蓬勃发展,使得城市中的建筑不再统一单调,呈现出丰富多彩的造型。
        2.玻璃幕墙应用中的安全问题
        玻璃幕墙作为现代城市建筑的主要表现形式,由于其玻璃具有的通透性、良好的工艺感和艺术感,能充分体现现代城市的气息及特质,因而玻璃幕墙北广泛采用。但由于大量的采用,特别是在高层建筑中的应用,出现了不少的问题,而安全问题尤为突出。
        (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。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,也是安全事故发生最多的环节。从深圳市对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。其主要原因,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。
        (2)金属构件锈蚀
        玻璃幕墙的金属构件一般分为预埋件及连接件。因造价的原因,预埋件及连接件一般不会选用不锈钢材料,通常选用钢板加工而成。
        连接件与预埋件的连接一般采用焊接的形式,焊接会使预埋件及连接件表面的防腐处理遭到破坏,一般在施工过程中对焊接造成的预埋件及连接件表面防腐处理破坏采用涂刷防锈漆的方式进行二次防腐处理,但施工过程中会产生涂刷不到位,涂刷厚度不够或者在涂刷防锈漆前未对焊渣进行处理而造成涂刷防锈漆的防腐处理效果大大降低或者失去防腐作用。
        (3)玻璃面板破损
        玻璃幕墙面板破损,特别是钢化玻璃自爆后产生的危害一直是困扰我国既有幕墙安全的一个主要原因。玻璃面板破损的原因主要包含以下几个方面:
        第一,压块数量或压板固定点数量不足,且未到达固定点之间间距不小于300MM,距边部不小于180MM 的要求,致使玻璃产生变形并破碎;
        第二,玻璃框架几何尺寸不符合要求,立柱与横梁不再同一平面上,致使玻璃副框在安装时产生变形导致玻璃破碎;
        第三,全玻幕墙玻璃肋的钢槽位置出现偏差,致使上下不再同一垂直面,而使玻璃上下受力不均导致玻璃破碎;
        第四,吊挂玻璃各紧固件的拧紧程度不统一,致使玻璃受力不均而破碎;
        第五,点支式玻璃幕墙的拉索预应力张紧不均匀,致使玻璃受力不均而破碎;
        第六,点支式玻璃幕墙的爪件角度偏差大,致使玻璃受力不均而破碎。


        3. 玻璃幕墙安全应用对策
        (1)可靠的支撑体系
        玻璃幕墙作为建筑外围护结构,应遵守三个基本的原则:安全性、适用性和经济性。安全是第一位的,适用、合理的结构是必须的。构件的极限状态不仅包括承载力的极限状态,而且包括挠度(变形)的极限状态,这其中就已经包含了安全性和适用性的一些概念。
        安全性即是要求幕墙杆件要在安全的承载力状态和稳定性,而不是在极限状态。极限状态是杆件处于失效状态的临界状态,倘若设计时取用极限承载力状态,也就把幕墙构件置于危险的边缘。一旦有短时极端气候条件出现,风力过大就会导致杆件失稳,扭曲变形从而造成幕墙破损,可能导致人身伤亡和大量的财产损失。
        适用性是指构件在正常使用条件下具有良好的工作性能,对于幕墙而言,应该还包括幕墙构造与主体结构的匹配性。当今的幕墙设计都是根据具体的建筑结构量身定做,一些好的幕墙设计项目在其本身结构上是适合的,用到其他建筑结构上就未必适用,应该根据实际情况具体分析、综合考虑。
        设计者针对不同的建筑结构设计出合理的支持体系,即选择最合理的玻璃幕墙结构形式,应首先以建筑玻璃幕墙的安全、实用性考虑,不能只考虑玻璃幕墙的美观效果。玻璃幕墙从不同的支撑结构上可以分为框架式玻璃幕墙、点支式玻璃幕墙、单元式玻璃幕墙以及全玻幕墙,各种不同形式的玻璃幕墙适应不同的建筑结构。
        (2)精细化构件组装
        在玻璃幕墙的安装施工前,必须做出详细、准确的施工组织计划。主要安装工人必须是由多年工作经验的熟手组成。工地的技术员在安装施工前必须对安装工人进行详细的技术交底,让安装工人熟悉现场施工环境以及安装过程中每一工序的要点、难点,对玻璃幕墙构件精细化安装做好充分的准备。安装工人在安装过程中必须严格按照施工组织计划中的操作要求进行安装施工,在每道工序完成后,现场质量员必须严格按照施工图及《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ02-2003对每道工序进行检查,检查合格后再进入下一工序的施工。
        玻璃幕墙安装施工中应严格的按规范及设计要求进行精细化施工外,同时安装施工过程中应严格避免以下安全隐患的存在:
        第一,安装过程中不得随意更改设计材料,不得随意切割材料;
        第二,幕墙与主体结构的连接传力所使用的后置埋板必须安装牢固,并且严禁安装在建筑二次抹灰层表面。
        第三,幕墙预埋件在主体结构施工过程中出现偏位、不平属于建筑行业正常现象,当需要增加后置埋件时施工单位必须解决合理受力、与主体墙面接触充分。幕墙受力传递用转接件同样要与埋板充分接触安装,不可随意改变。
        第四,幕墙转接件的材料表面处理应符合规范要求,焊接部位要充分到位,对金属件做好表面防腐蚀处理,螺栓安装要符合设计及规范要求的规格数量。转接件与玻璃幕墙铝合金型材不同材料之间需有惰性材料隔开,如橡胶垫片。
        第五,点支式玻璃幕墙安装要按照设计图纸要求安装构配件,不可以随意丢掉及更换构配件。
        第六,严禁采用非不锈钢材质的螺钉、螺栓去固定安装玻璃。
        (3)制度化保养维修
        玻璃幕墙的保养和维护管理应确立安全责任人制度,玻璃幕墙的保养、维护管理工作实行业主负责制。同时需明确参与玻璃幕墙保养和维护管理的内外参与方。内部参与方包括安全责任人和业主,外部参与方包括日常巡查单位、维修、大修单位以及安全性评估单位。玻璃幕墙日常巡查、维护、检修可委托物业管理单位或者其它专门从事玻璃幕墙维护的单位进行。玻璃幕墙的维修、大修应具有相应的玻璃幕墙专业资质的施工企业进行,且宜由原设计和施工单位承担。明确各个参与方才能明确各个参与单位的功能和职责,明确各个参与单位的权利与义务,才能将玻璃幕墙的保养和维护管理工作制度化。
        结语
        我们应该正面去面对玻璃幕墙的各种安全隐患,全面、详细的分析各种因素对玻璃幕墙造成破坏的影响,在玻璃幕墙产生的每个环节中认真做好每一道工序,从而降低玻璃幕墙的安全隐患。
        参考文献
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        [2] 李雅倩. 玻璃幕墙存在的安全隐患与解决途径[J]. 建筑工程技术与设计, 2017 (2):628.
        [3] 庞文武, 陈炳耀, 冼丽屏,等. 浅析高层玻璃幕墙施工工程质量管理[J]. 建材发展导向, 2018, v.16;No.261(8):92-94.
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