建筑幕墙物理性能检测试验方法

摘要：建筑幕墙性能直接影响建筑物的安全、美观、节能和环保等许多方面。幕墙的气密性、水密性、抗风压性和平面内变形性能试验是幕墙检测的关键指标，四性试验反映了幕墙的质量水平，同时也是幕墙工程安全的保证。本文介绍了建筑幕墙检测工作中常见检测试验方法和内容，并且对其中一些技术的原理进行了简单阐述。

关键词：建筑幕墙；四性试验；气密；水密；抗风；平面内变形性能试验；

Physical properties test methods for building curtain wall

YAO yong-jun

(Jiangsu Testing Center for Quality of Construction Engineering Co. Ltd, Nanjing21008)

Abstract：Building curtain wall performance test directly affects the safety of the building, beautiful appearance, energy saving and environmental protection and many other aspects.Air tightness, water tightness, wind resistance pressure and in-plane deformation performance test is a key index of curtain wall testing, these tests reflect the quality level of curtain wall, and is also safety guarantee of curtain wall engineering. This paper introduces the common testing methods and contents of building curtain wall test work, and briefly discussed some principle of these curtain wall testing technologies.

Key words：building curtain wall; performance test; airtight ; watertight; wind resistance

中图分类号：TU74文献标识码： A

1.引言

建筑幕墙是一种悬挂于建筑物主体结构外侧的护结构，由玻璃和金属等为基本材料建造的特殊结构体系。通常用在主体结构的外侧，一般都包覆在主体结构表面之上。幕墙由于其艺术效果好、采光效果好、质量轻、施工方便，工期短等优点，短时间内在建筑的各个领域内得到广泛应用。

现有技术对建筑幕墙进行物理测试的检测装置，可对空气渗漏性测试，测量建筑幕墙在一定压力下的气体泄漏量；可对雨水渗漏性测试，测量建筑幕墙在一定压力下的雨水渗漏量；可对抗风压特性测试，测量建筑幕墙对强风的抵抗特性。

目前国内外市场上对建筑幕墙进行物理测试的现有技术检测装置的原理大体相同，即利用风机向密闭的检测箱体内提供不同的风压，从而满足三种不同的测试模式，并利用相应的传感器测出相关参数。1997 年江苏省建筑工程质量检测中心投资开发建设了建筑幕墙水密性、气密性、抗风压性及平面内变形性四项物理性能检测[1]。

2.幕墙四性检测试验

建筑幕墙的性能直接影响到建筑物的美观、安全、节能、环保等诸多方面。幕墙的气密、水密、抗风压和平面内变形性能是关键指标[2]，体现了幕墙的质量水平，因此这些重要项目是必须检测的。

2.1试验前单元板安装过程

试件安装由幕墙施工单位进行，试件规格、型号和材料等应与生产厂家所提供图样一致，试件的安装应符合设计，不得加设任何特殊附件或采取其他措施，试件应干燥。单元板安装过程简略介绍如下：

(a)按照板块单元图纸调节横梁高低

(b)底槽料，用于试验中排水

(c)底槽料 (d)吊装单元板

(e)单元板拼缝(f)安装完成

(拼缝用滑槽链接并用耐候胶密封处理，滑槽前部安装用披水板做密封处理)

图1 单元板安装过程

2.2幕墙检测装置介绍

检测装置由压力箱、供压系统、淋水系统、测量系统及试件安装系统组成。

压力箱的开口尺寸应能满足试件安装的要求，箱体应具有很好的水密性能，以不影响观察时间的水密性为最低要求；箱体应能承受检测中可能出现的压力差。

供风设备应能施加正负双向的压力差，并能在规定的时间内达到检测所需的最大压力差。压力控制装置应能调节出稳定的压力差，并能稳定地提供3～5s周期的波动风压，其波峰值、波谷值应满足检测要求。

喷淋装置能以不小于4L/（m2・min）的淋水量均匀地喷淋到试件的室外表面上，喷嘴应布置均匀，装置的喷水量应能调节。

差压计的两个探测点应在试件两侧就近布置，精度应达到示值的2%。空气流量计的测量误差不应大于示值的5%。位移计的精度应达到满量程的0.25%；位移计的安装支架在测试过程中应有足够的紧固性，保证位移的测量不受试件及支承设施的变形、位移所影响。

2.3幕墙检测内容及方法

既有幕墙检测的内容一般包括: 幕墙材料( 铝合金、钢材、玻璃、硅酮结构密封胶、配件及连接件等) 、幕墙承载力、幕墙结构和构造相关的现场检测( 结构和构造的检查、检测，现场淋水试验，现场模拟风荷载试验等) 。各个规范要求的具体内容有所不同，表1 列出了各规范的具体检测内容和方法。由表1 可以看出: 各地方既有幕墙检测规程的检测内容大致相同，只有四川省的规程增加了现场淋水试验和风荷载试验，但是其具体要求也是参考了《建筑幕墙》GB /T21086―2007 的要求。

按照建筑幕墙检测设备工作特点分为气密性、水密性、抗风压及平面变形性能四个检测过程。

气密性能是指建筑幕墙可开启部位处于正常关闭状态时，在室内外压差作用下，阻止空气渗透的能力。以试件单位面积空气

表1 各规范的检测内容

Table 1 Detection contents of each code

渗量为分级指标，气密性能检测供气原理图[3]，如图2所示。

图2 气密性能检测供气原理示图

水密性能是指在风雨同时作用下，幕墙可开启部位正常关闭状态时,阻止雨水渗透的能力。具体以试件未发生严重渗漏时的最大压力差作为评定依据。水密性能检测分为稳定加压法和波动加压法二种检测，因这次设备改造项目地处热带风暴和台风地区，工程检测要采用波动加压法进行。波动加压法既要压力在3～5 秒周期时间内波动，又要满足波动压力上下限波幅为压力差的1/4要求。测量压力示值误差值要求不大于示值的2%，要求十分严格，它是我国许多幕墙检测设备亟待解决的老大难问题。

图3 水密性能检测双风机供风原理示图

抗风压性能该项是指检测可开启部分处于关闭状态时，幕墙在风压作用下，变形不超过允许值且不发生结构损坏的最大压力差值。检测过程包括：变形检测、反复加压检测、安全检测三个步骤，按检测压力值定级或判定是否满足工程设计要求。

图4 抗风压安全性能检测供风原理示图

平面内变形性能层间位移是指在地震和风力作用下，建筑物相邻两个楼层间的相对水平位移。幕墙平面内变形性能是指幕墙在楼层层间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破损的能力，用平面内层间位移角进行度量。层间位移角是指层间位移值和层高之比值。判定时与此为分级指标，如图5所示。

图5 平面内变形性能检测系统原理示图

3.物理性能测试过程

所有测试步骤要严格按照顺序进行，只有在前一道测试成功通过之后，方进行下一道测试，若上一道测试失败，视为整个测试未通过。因此，只有保证所有四项测试全部通过，才能认可整个幕墙单元系统是成功的。

3.1预备加压构件

加压采取正向风压，正风值根据要求采用设计值的50%，即1.1kPa，持续时间为10s。结束时经检查测试构件应无破坏，即通过测试。

3.2气密性/通气性试验

先对测试单元板采用胶带进行密封，以保证幕墙单元体内侧与外侧无空气对流，达到完全密封，然后用3个500Pa的脉冲做附加渗透试验。最后经计算，正压时和负压时空气的单位面积渗透量要求在规范要求的 1.5m3/(m2•h)范围内，即通过测试。

3.3水密性试验

从测试构件的正面进行喷水试验，使水量达到4L/（m2・min）,先在无压力差下淋水10分钟，加压至可开启部分水密性能指标值，作用时间为15分钟或幕墙试件可开启部分出现严重渗漏为止，然后加压至幕墙固定部分水密性能指标值，作用时间为15分钟或幕墙固定部分出现严重渗漏为止；无开启结构的幕墙试件压力作用时间为30分钟或产生严重渗漏为止。结束后幕墙腔体内无任何渗漏现象，即通过测试。

图6 水密性能检测现场试验图

图7 水密性能检测波动加压试验曲线图

3.压变形性能试验

幕墙风压变形性能是指建筑幕墙在与其相垂直的风荷载作用下，保持正常功能，不发生任何损坏的能力。幕墙抗风压性能的定级值是对应主要受力杆件或支承结构的相对挠度值达到规定值时的瞬时风压，即 3 秒钟瞬时风压。幕墙的抗风压性能应大于其所承受的风荷载标准值，风荷载标准值ωk是幕墙在其设计使用期间内可能出现的最大风荷载，其按设计基准期 50 年出现的概率为 2%，即风荷载不超过该最大值的概率为 98%。风压测试是对幕墙安全性能的检测，是三种性能测试中最重要的指标。

风压测试前，安装位移测量仪器，位移测量点应设在试件中受力最不利的杆件上，通常布置 6 测点，3个在立柱上，3个在横梁上。测试时，首先对试件进行正负风压的稳压变形检测，检测压力以不超过250Pa一级逐级递增，直至达到压力值P1(P1为风荷载标准值ωk的二分之一或任一受力杆件挠度值达到 L/360 时的压力值) ，记录每级压力时各测点的变形。再进行反复受荷检测，直至最高波峰值 P2=P1×1.5，观察试件是否出现功能障碍。

图8 风压变形性能检测位移计布置图

3.5平面变形性能试验

层间位移角限值是幕墙平面内左右位移量限值与幕墙层高之比, 非抗震结构应按主体结构弹性层间位移角限值进行设计, 而抗震结构则应按主体结构弹性层间位移角限值的3倍进行。与风压变形性能情形类似，为数不少的委托方对此了解不多。影响平面内变形性能的因素包括幕墙结构、材料、节点构造等，平面内变形会造成结构与板块间的扭曲与挤压, 采用密封胶填缝的幕墙更利于减弱其破坏性。

3.6冲击测试

该项检测用于检测幕墙系统玻璃的撞击强度。当清洗人员在检修踏步上操作时，不小心撞击外侧玻璃，以此来进行模拟试验。检测过程中，用 45 kg的软冲击体（轮胎），从1.8m的高度以钟摆的运动形式冲击试样表面中心的玻璃面板上，玻璃面板无破损，边缘未出现齿状缺口现象，即视为合格。

图9 冲击测试现场试验图

根据不同的级别来增加高度。图9测试中玻璃破碎，测试结果不合格。

3.7拆除检查与记录

为了确保检测中心所安装测试单元体与将来施工现场将要实际安装的单元一致，要求检测结束后立即对构件进行拆除，拆除过程中由业主及设计单位进行实地查看。经查看后通过该项检查。

4.结语

建筑幕墙不断地应用到高层建筑的设计、施工中。而只有检测合格的幕墙产品才能用到工程上。笔者为长期从事幕墙检测领域的专业技术人员，对建筑幕墙的性能要求及检测技术有深入的理解和体会，本文针对建筑幕墙工程检测，初步介绍了其气密、水密、抗风压和平面内变形性能的检测方法。希望对进一步提高建筑幕墙检测技术水平起到积极的作用。

参考文献：

[1]陆震宇,张云龙;建筑幕墙检测中常见问题及分析[J]; 江苏建筑;2004年第4期.

[2]孟繁鑫; 从玻璃幕墙系统严密的物理性能测试看幕墙安全性[J]; 建筑施工; 2011年第33卷第1期.

[3]凌翩; 建筑幕墙检测设备系统技改及其重点[J]; 广东建材; 2013年第7期.