浅谈建筑幕墙结构检测和评价方法

摘要：我国已经成为世界上幕墙第一生产大国和第一使用大国，随着建筑幕墙使用的增加幕墙的安全问题也时有增加，建筑幕墙的检测和评价已经成为了行业内面临的一个严峻问题，我们必须要建立一套完整的幕墙检测分析方法。本文介绍了建筑幕墙的概念以及国内建筑幕墙经常出现的一些问题，从幕墙抗震性能指标、抗震性能振动台试验方法、基于模糊理论的幕墙安全检测方法、幕墙安全综合评价方法等几个方面介绍了幕墙结构检测和评价方法。

关键词：建筑幕墙；结构检测；评价

一、建筑幕墙的概念与特点

1.建筑幕墙的概念

建筑幕墙是建筑物的一种护结构，与一般的外墙有所区别，建筑幕墙将建筑的主体结构完全封住，使之不外露，它是一个完整的结构体系，直接承载施加于其上的荷载和作用，并传递至主体结构，如风力荷载、地震作用。建筑幕墙通常是竖向悬挂在主体结构上的，与主体结构采用的是可动连接的方式，幕墙可随主体结构的位移而发生相应的位移，由此可以看出，建筑幕墙既对主体结构有维护功能，也起到一定的装饰作用，具有强烈的美学效果。

2.建筑幕墙的特点

与传统幕墙不同的是，建筑幕墙的主要材料为铝板、金属板和玻璃，铝板和金属板富有现代感，玻璃具有反射光线的功能，能够形成强烈的建筑艺术效果。建筑幕墙的材料种类比较少，大多都是工业产品，如玻璃、金属板、铝板、石板、混凝土预制板面等，工厂化的加工，质量比较稳定，现场工作量少，工期短，并且无湿作业，减少了工作的难度和强度，在维护和更换幕墙构建时也很方便。正是应为建筑幕墙施工方便，也成为了旧建筑改建的重要方法，能够比较好的适应旧建筑更新立面的需要。一般情况下，混凝土预制板面墙的重量只相当于砖墙的1/7到1/8，玻璃和金属板幕墙只相当于砖墙的1/10到1/12，石板幕墙约为1kN/m2，玻璃和金属板幕墙通常为0.3-0.5kN/m2，由此可见，幕墙的自重相对于普通外墙都比较小。幕墙将主体结构完全包住，减少了外界温度变化对主体结构的影响，有效解决了高层建筑以及大面积建筑的温度应力问题。

二、国内建筑幕墙经常出现的问题

建筑幕墙对于建筑主体起着重要的维护作用，其刚度和承载度不够，遇到强风或者地震，常常发生脱落和破坏的现象，尤其是我们目前采用的大多是玻璃和铝板幕墙为主，抗风抗震能力相对较弱。1998年中国某宾馆大堂的玻璃幕墙由于吊夹不在一个平面内，导致玻璃平面外受力，使得吊挂玻璃大部分开裂；汕头某海滨度假村由于开缝过于狭窄，玻璃镶嵌后契合较紧在温度的改变下无法自由变形，纷纷开裂；珠海市某海滨大酒店玻璃由于内外玻璃的厚度与强度相差悬殊，开始使用后在很短的时间内大面积脱落。这样的玻璃幕墙安全问题时容易造成安全事故。上文对国内比较典型的玻璃幕墙安全问题做了相关介绍，这些案例涵盖了引发玻璃幕墙安全问题的不同原因，应该引起我们的思考。

近几年，各个地区尤其是沿海地区的建筑大多采用建筑幕墙做护结构，风压变形大、雨水渗透、光环境污染、保温性能差、空气渗透、由于各种原因造成的幕墙脱落炸裂等问题层出不穷。作为建筑幕墙的相关工作人员，我们要加强对幕墙的研究，尤其是玻璃幕墙的受力全过程研究、温度应力问题研究、板材非线性受力研究等，明确幕墙的设计责任，建立完善幕墙的检测方法。

三、建筑幕墙的结构检测和评价方法

1.建筑幕墙抗震性能检测和评价方法

目前使用的比较广泛的建筑幕墙抗震性能评价指标主要有加速度指标和层间位移角指标，加速度指标主要通过放大系数来反应地震作用对幕墙体系的影响。层间位移指标检测的是幕墙承受主体结构对其造成的变形能力。在加速度检测法中，规定的放大系数为5.0，所谓加速度就是地震作用下楼面实际加速度值与地面加速度值的比。在现实情况下，震波在到达一定的楼面后加速度的峰值就被放大，并且放大的值随高度的增加而增加，我们可以进行归一化高度，根据每一个建筑的实际情况做一条高度与加速度的放大曲线，根据建筑实际的场地、高度、设烈强度、建筑结构等对于不同的楼层采取不同的放大系数，当归一化高度比较大时适当提高放大系数的峰值。

幕墙抗震的另一个方面就是层间变形能力，这一能力通过层间位移角指标来反应。一般在遇到比较大的地震时，主体结构的层间位移角比较大，这时就需要保证幕墙不坍塌，避免对周围造成生命财产的威胁。《幕墙工程技术规范》规定幕墙层间变形能力取主体结构弹性层间位移角限值的三倍，但是具体的地震波、建筑的高度、设烈强度、建筑结构类型等都千差万别，不同的幕墙抗震薄弱环节也不一样，因此，幕墙层间位移指标设定应该在受力机理的分析和研究后进行。笔者经研究分析层间位移角与归一化高度之间是存在一定的联系的，归一化高度在0.00至0.30之间时，即在建筑结构的低层层间位移角比较大，当归一化高度上升到0.30至0.70之间时，层间位移角突然变大，但是归一化高度达到一个更大的数值时，层间位移角反而有所减小。因此，我们在进行建筑幕墙的安装时要适应中间层的层间变形较大这一特征，提高中间层幕墙的平面内形变能力。

2.建筑幕墙抗震性能振动台检测方法

建筑幕墙是建筑主体的之外的部分，属于非结构构件范畴，需要承受风力、地震、温度、老化、撞击等多重因素的影响，尤其是近几年由于国内多起地震灾害的发生，建筑幕墙对于防震的要求不不断提高，模拟地震振动台试验就是用来了解幕墙抗震性能的有效方法。这种试验方法主要针对高度超过150m，设防烈度超过8度的玻璃或金属幕墙以及高度超过100m，设防烈度超过石材幕墙工程，通过加速度传感器和位移传感器来采集数据，输入设防烈度的下的地震波，对试验体系进行扫描，获得相关的数据。根据采集数据得出的加速度指标和位移指标进行分析，判断幕墙的抗震性能。试验的主要内容与幕墙的自振频率，层间位移和加速度放映，在地震波作用下幕墙形变及破坏现象。

3.基于模糊理论的幕墙安全检测评价方法

对于结构体系来说，其整体与局部的极限状态都有一种失效模式与其对应，而在很多情况下这种极限状态只能用语言来描述其状态，具有很大的模糊性，这就引出了可靠性的模糊判断问题。建筑幕墙的安全状况通常是采用幕墙组成部分、幕墙体系、幕墙组件三级综合判断模式。构件层次分为两个等级，即危险构件和非危险构件，对不同位置的构件考虑不同的因素，根据考察的情况列出构成构件危险的标志，只要出现一个危险标志就定位危险构件。不同的危险现象在危险构件的评定中有着不同的权重系数，幕墙整体的安全状况有四个评定等级，如图1所示，根据这些评定等级来建立评判矩阵，分析幕墙体系的安全性。

4.幕墙安全综合评价方法

幕墙安全综合评价方法是对幕墙安全性、适用性作出的一个整体的评价，主要分为结构性能评价和非结构性能评价。具体的评价内容包括耗能试验、渗透试验、气密性试验、承载力计算和试验、风压试验、抗震性能试验以及建筑幕墙的施工和验收工作。对于既有的幕墙从外观检测入手，然后再通过一定的器械对幕墙的各组成部分进行检测，根据检测到的数据对各个构件进行计算校核，综合评价幕墙的健康状况。

参考文献：

[1]黄宝峰.建筑幕墙结构检测与评价方法研究[J].同济大学土木工程学院.2006（03）

[2]郑敬杰.玻璃幕墙的检测技术与评估方法.钢结构.2008（12）