关于玻璃幕墙检测技术的探讨

摘 要：玻璃幕墙是一种美观新颖的建筑墙体装饰方法，是现代主义高层建筑时代的显著特征。现代化高层建筑的玻璃幕墙采用了由镜面玻璃与普通玻璃组合，隔层充入干燥空气的中空玻璃。随着玻璃幕墙的应用越来越广泛，其多分布于商业和公众活动等中心地段，与人群基本处于零距离，因此，开展玻璃幕墙工程的安全性能检测工作，对现有的玻璃幕墙工程进行安全性评价，对于确保幕墙的安全使用至关重要。本文介绍了检测工作中常用的一些技术，包括玻璃品种识别、硅酮结构密封胶的鉴别和老化程度检测、锚栓抗拉拔力测试及预应力索的索力测量，并且对其中一些技术的原理进行了阐述。

关键词：玻璃幕墙；结构胶；检测

1前言

结构胶指强度高（压缩强度>65MPa,钢-钢正拉粘接强度>30MPa，抗剪强度>18MPa）,能承受较大荷载，且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀，在预期寿命内性能稳定，适用于承受强力的结构件粘接的胶粘剂。玻璃与玻璃之间采用耐候硅酮胶密封，玻璃与金属结构之间采用结构硅酮胶粘结。建筑点式玻璃技术中密封胶只起密封作用，不必进行强度计算。在使用前必须进行胶与接触材料的相容性试验，性能检测合格，并且在有效期内使用，严格遵守操作规程，以确保施工质量。

2检测技术

玻璃幕墙体系是由幕墙玻璃、胶粘剂、幕墙锚固紧固件、幕墙支撑体系（桁架、刚架、预应力索等）组成，对于不同的组成部分有着各自不同的检测手段。

2.1幕墙玻璃

由玻璃面板引起的安全事故在玻璃幕墙事故中居于首位。因此，要特别重视对玻璃面板的检测工作。玻璃面板的检测技术包括玻璃品种识别和玻璃使用状况的外观检查。

2.1.1玻璃品种识别

玻璃品种的识别基于玻璃表面应力无损检测技术。玻璃工业界近年来开发研制出两种应力测试设备，一种是根据玻璃表面的折射测定研制成的折射仪，另一种是根据表面的偏振测定法研制成的偏振仪。基于折射测定的折射仪，由于应力双折射非常微小，因此对表面折射系数的测定不是很灵敏，这种方法只适用于高应力水平情况下的应力测定。对于幕墙玻璃品种识别的现场检测应采用表面偏振测定法。目前，最新式的表面偏振仪是美国测试技术公司研究的“入射余角表面偏振仪”（图1），其原理基于如下公式：

δ=t×CB×B （1）

δ――光程差；t――折射行程；CB――玻璃光弹性常数；S――玻璃表面应力。

由于仪器测得的光程差的灵敏度是标准的10nm，故表面偏振仪可以非常容易、精确地测试出低至0.5MPa的应力。

2.1.2玻璃外观检查

玻璃属于脆性材料，其屈强比极低，破裂前几乎没有屈服形变，对应力集中极为敏感。当玻璃表面或内部出现裂纹、气泡、夹砂等缺陷时，在外力作用下，很容易引起应力集中，对玻璃的承载性能极为不利。因此，需要对使用中的玻璃进行外观检查，及时发现有关缺陷，以确保使用中的玻璃的安全使用。

2.2硅酮结构密封胶检测技术

建筑用硅酮结构密封胶主要用于建筑隐框玻璃幕墙，其检测技术包括：硅酮结构密封胶的鉴别和结构胶老化程度检测。

2.2.1硅酮结构密封胶的鉴别

硅酮结构密封胶的鉴别基于红外吸收光谱法，红外吸收光谱法是分子吸收光谱法的一种。它是通过研究分子运动与电磁波相互作用进行能量交换的规律性，并利用物质对红外区的电磁辐射的选择性吸收特征，从而推断分子的结构和性质来进行结构分析、定性鉴别的一种分析手段。每一个吸收谱带代表物质分子中的某一个基团或化学键中的一种振动形式，因此不同的物质组成就有不同的光谱图，利用这种原理，将待测物与已知物的红外光谱进行比较，即可鉴别分析。目前这种方法只能用于实验室检测鉴定，还无法直接用于玻璃幕墙现场检测。因此，需要进一步研究适用于现场的检测技术。

2.2.2硅酮结构密封胶老化程度检测

随着使用时间的增长，硅酮结构密封胶的各种性能将会衰减。目前尚没有取得硅酮结构密封胶性能随时间变化的确定规律的研究成果，因此无法对其老化性能做出定量判断。但是通过外观检查、邵氏硬度现场检测，同时结合相关实验和工程经验，可以对结构密封胶的性能进行定性判断。

硅酮结构密封胶的外观检查主要检查结构胶是否有龟裂、起粉、起皮、变色等老化现象，并根据程度的不同对结构胶老化程度进行粗略评价。

对于硅酮结构密封胶的邵氏硬度，《建筑用硅酮结构密封胶》规定其指标值为30～60。经研究表明，随着硅酮结构密封胶的老化，其邵氏硬度会变大。因此检测硅酮结构密封胶

的邵氏硬度可简捷、迅速地反映其老化情况。但由于硅酮结构密封胶的品种很多，其初始

邵氏硬度、硬度发展趋势不同，现有的试验数据尚不能全部反应各种硅酮结构密封胶邵氏

硬度随时间而变化的规律，故邵氏硬度只作为定性判断的一个参考指标。

当外观检查达不到相关要求、邵氏硬度超过或者接近规定限值时，可以进一步采用合适的方法进行粘结强度检测，从而对结构密封胶的老化性能有比较准确的定性把握。

2.3玻璃幕墙与主体结构的连接件

玻璃幕墙通过连接件与主体结构相连，连接件有预埋和后置两种形式。预埋形式的连接件其性能稳定有相当的可靠度。幕墙工程中需要进行检测的多为后置锚栓。固定幕墙的后置锚栓主要有两类，一类是机械膨胀固定锚栓，另一类是化学粘合固定锚栓。通过检测幕墙节点锚栓的抗拔力，以确定其实际综合承载力。

2.4预应力索

对柔性支承点支式玻璃幕墙的预应力索施加预应力是使柔性结构获得刚度和形状稳定的必要措施。实际工程中由于种种原因往往导致预应力索的应力损失，这对结构的安全是不利的，需要及时监控索力的变化。目前，索力的测量方法主要包括：压力表测定千斤顶液压法、压力传感器直接测定法、拉索频率测定法、振动法、弹性磁学法和三点弯曲法。其中压力表测定千斤顶液压法和压力传感器直接测定法适用于施工阶段；拉索频率测定法和振动法受边界条件的影响较大；弹性磁学法标定工作复杂；利用“三点弯曲法”原理研制出的接触式测力传感器，由于其结构简单、操作方便、测量精度高、使用范围广，能消除支座条件、钢索自重、传感器质量等外界因素对测量结果的影响，适用于柔性支承点支式玻璃幕墙的索力测定。三点弯曲法的原理（图2）为：在C点相对于A、B两点向下压紧过程中，产生位移信号δ和压紧力信号P。设柔索中心线偏折角为 ，被测索视为“完全柔性”，则有：

P=2Tsin( /2)（2）

δ=PL/4T （3）

P――压紧力；T――索张力； ――柔索中心线偏折角；δ――C点位移；

L――A点和B点间距。

由式(2)可知，由单一信号P确定T，测力器上可确定δ值，由δ和P即可求得索张力

T。

图2 “三点弯曲式”索力测定器的工作原理

3评估方法

对于玻璃幕墙安全性能的评估方法的研究，近年来已经成为研究的热点。国内外的幕墙工作者们一直致力于提出更为合理、更为科学的玻璃幕墙安全性能的评估方法。目前，已经取得了一些初步成果，这些评估方法大致归纳为：

3.1外观调查评定法

通过有经验的幕墙技术人员对玻璃幕墙进行全面的检测，根据用文字描述的定性和定量检测结果，对玻璃幕墙安全性能进行等级划分。例如《玻璃幕墙安全性能检测评估技术规程》（DG/TJ08-803-2005）对于玻璃幕墙结构和构造、构件和节点变形的评定等级分为4级。这本规程为国内在玻璃幕墙安全性能检测评估方面的第一本规程，对于规范国内玻璃幕墙安全性能检测评估工作，推动这个方面的研究工作起到了相当积极的作用。但是该规程相对简单，还有待实践进一步验证和丰富。

3.2基于设计规范的评定方法

这种方法以分析计算为主。通过对玻璃幕墙进行详尽的外观调查，以及设计、施工、维修加固资料的收集整理，根据设计规范的计算理论来分析玻璃幕墙工程，看其是否能满足承载力要求。这种方法容易为评估者所接受和理解，是目前最为广泛的一种评估方法。但是在结构损伤的确定和设计准则的调整等方面还有待进一步的研究。

3.3荷载试验法

《结构密封胶装配玻璃失效评估标准指南》ASTMC1392-00（2005）中所采用的就是荷载试验法。在已安装好的结构密封胶装配玻璃系统中，通过测量在局部加载的条件下所获得的挠度，来确定结构密封胶的失效部位（图3）。其大致步骤为：首先，1个用结构密封胶完全粘接而成的现有方格，在其边缘处以不连续的定位方式从其侧面进行加载的条件下，测出该方格的挠度；然后，在几个被选定的方格上，故意对结构密封胶进行切割以模拟其失效状态，而且，在与前述相同的侧面加载条件下测量出这些方格的挠度；这样，在随后对该系统其他方格的测试过程中，上述这些挠度的测量结果便被用来作为确定密封胶是否已经失效的依据。评估其他方格，即测量其挠度，从而确定所有结构密封胶失效的程度。确定结构密封胶失效的方法是将所测得的挠度数值与先前所测得的失效件(即故意切割的)和未失效件的挠度结果进行比较。该指南给出了一种模拟失效和实际失效之间对比来判定失效部位及其失效程度的新颖方法，值得借鉴。但是该指南仅仅是初步评估的指导性规范，并未对仪器设备和检测步骤进行量化和细化，在测量变形装置方面规定模糊，还有待于进一步完善。

4总结

玻璃幕墙是比较复杂的结构系统，涉及结构、材料、机械、环境等专业。完善玻璃幕墙的检测技术与评估方法需要各专业相关人员共同努力。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。