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隱框幕墻中空玻璃脫膠墜落事故分析

來源:中國幕墻網收集整理作者:馬啟元日期:2011-5-18 　頁面功能【字體：大中小】【打印】【關閉】【評論】

摘要: 建筑幕墻中空玻璃在非極限狀態發生外片脫膠墜落，原因多與粘接結構設計/選材/粘接施工/使用維護技術缺陷相關，本文綜合一些實例從技術上試做分析，供業內參考。
關鍵詞: 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“城市空中的定時炸彈”, 表達對玻璃幕墻粘接結構安全性及結構膠質量的擔憂，1997年國家經貿委等五部委對結構膠生產、使用、銷售和進口采取行政審批制度，足見國家對建筑幕墻結構膠和玻璃粘接安全的重視。多年來粘接脫膠玻璃墜落事故并不多見，多見的是鋼化玻璃自爆“玻璃雨”。但近年來漸有玻璃脫膠墜落事故的發生，且在新建幕墻中也有所聞，尤以開啟窗中空玻璃外層墜落事故較為突出，表現的危險性遠大于“玻璃雨” 。往往忌于社會影響，墜落的玻璃多由業主更換處理，未深究事故原因。為對建筑幕墻安全提供更多信息，本文綜合一些事例，對中空玻璃脫膠墜落試做一些技術分析，供業內參考。
　　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月一次大風中發生一例玻璃墜落事故，墜落的玻璃是15層開啟窗扇隱框安裝中空玻璃的外片，墜落在二層屋面平臺上將鋼制護欄砸裂變形，未傷人。
　　1）現場勘察的發現
　　開啟窗中空玻璃的內片玻璃完好；
　　查看碎片可見外片沒有中空玻璃二道膠殘留，屬與內片玻璃脫粘墜落。表面殘存無承載能力的丁基膠（圖1，右）；
　　測量殘片玻璃表面的粘接痕跡，測量二道膠的粘接寬度為5mm（圖1）；
　　觀察建筑物幕墻開啟窗的中空玻璃，可見結構粘接界面有局部脫膠跡象（圖1，左）。
　　2）查閱存檔設計資料及維護記錄
　　開啟扇中空玻璃規格6＋6＋5，尺寸2m×1.5m，隱框安裝，未設玻璃自重支撐裝置（圖1、2）；
　　風荷載標準值w =2kpa；
　　中空玻璃二道膠選用進口硅酮結構密封膠，廠家提供20年的保質期；
　　計算書中缺失中空玻璃結構粘接尺寸驗算，沒有該結構膠變位能力（δ值）數據記錄；
　　維修檔案可見該建筑的中空玻璃已有滲水、結霧和被更換的記錄。
　　3）玻璃脫膠墜落原因初步分析
　　隱框幕墻中空玻璃粘接節點未按極限承載狀態設計。自重無支撐條件下，試按規范JGJ 102－2003規定計算（計算過程略，下同），內外片玻璃的粘接寬度（Cs）應大于9.4mm；按風荷載計算粘接寬度（Cs）應取10.5mm，而該建筑的中空玻璃結構粘接的寬度僅5mm，取值不足安全值的一半。由此估計粘接節點承載力嚴重不足是玻璃墜落的重要原因；

　　按建筑幕墻所處地區，中空玻璃內外片表面溫度變化為－15℃～70℃，為保證結構膠伸縮變形產生的變動應力不大于強度設計值（0.14Mpa），選用的結構膠必須具有適度的變位能力（δ值——0.14Mpa拉伸應力對應的伸長率，％）。計算書未對內外片玻璃間的溫差位移量進行驗算，對所用結構膠的δ值未提出要求，也無有關結構膠δ值的記錄。現試按粘接厚度6mm計算，該結構膠應具有不低于4％的變位能力。
　　該建筑幕墻已有中空玻璃結露乃至滲水的記錄，粘接界面有可能長期受濕氣侵蝕，引起結構膠的粘附力下降導致玻璃脫膠墜落；
　　該建筑已使用年限12年，幕墻開啟窗中空玻璃外露的結構膠縫長期經受光照、雨淋及窗縫外部積水等環境侵蝕，粘接性能及承載力也可能已漸變劣化。
　　3. 中空玻璃結構粘接材料及粘接尺寸未進行承載能力驗算
　　某九十年代的建筑隱框幕墻，曾發生一塊中空玻璃的外片墜落，玻璃掠過路人頭頂后砸壞汽車一輛。
　　1）初步檢查發現
　　中空玻璃結構粘接的二道密封粘接材料為聚硫橡膠型密封膠；
　　中空玻璃邊部結構粘接寬度為6mm。
　　2）玻璃脫膠墜落原因分析：
　　按JGJ 102規范3.4.3規定“隱框、半隱框及點支撐玻璃幕墻用中空玻璃的二道密封膠應采用硅酮結構密封膠”，該幕墻中空玻璃選材錯誤；
　　按JGJ102第5.6條 “硅酮結構密封膠應根據不同受力情況進行承載力狀態驗算”的規定，幕墻施工方應對隱框安裝中空玻璃用硅酮結構密封膠的粘接尺寸進行承載力狀態驗算，應向供方提出硅酮結構密封膠選材及結構粘接尺寸的特殊訂貨要求。幕墻公司的訂單未提出相應要求，中空玻璃企業按GB/T11944－2002《中空玻璃》產品標準供貨，采用聚硫橡膠型密封膠及5～7mm粘接寬度，可能導致結構粘接承載力不足。
　　4.隱框幕墻密封膠龜裂粉化及結構膠老化
　　某市八十年代標志性建筑，隱框幕墻玻璃接縫密封膠開裂、滲水，尚未聞有玻璃墜落。
　　1）觀察發現
　　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，呈現深度老化；
　　隱框玻璃結構粘接體采樣，材質為硅酮型密封膠；粘接體邵氏硬度65，拉伸10％時應力近0.6Mpa，剛硬老化明顯，稍加彎曲即行開裂甚至折斷（圖4）。

　　3）分析
　　按現行規范JGJ 102-2003規定，幕墻玻璃接縫應采用硅酮密封膠，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；
　　按玻璃結構粘接體的硬度及拉伸性估計，粘接節點在非極限承載狀態下的應力，有可能超過結構膠強度設計值（0.14Mpa），估計極限狀態的承載安全難以保證；
　　由于未見原始設計資料，未能具體分析設計荷載下結構膠的承載能力及結構變位時粘接節點的應力，但硅酮結構膠歷時僅20年時就喪失彈性，表明其材質較差，耐老化性能低下。應關注和深入分析該建筑結構粘接材料對荷載及結構變位的響應性質，關切玻璃脫膠墜落的潛在風險。
　　5.中空玻璃內部流油污染及玻璃結構粘接失效
　　某高層建筑隱框玻璃幕墻，2007年施工，2008年中空玻璃內部滲油、流油，致使該工程無法驗收。安裝過程中曾更換一例外片墜落的中空玻璃。
　　1）初步勘察發現
　　隱框幕墻中空玻璃內部多現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。現場觸摸膠層手感剛硬（如同石灰膏），稍加外力即脆性斷裂、脫落。表面皺折、收縮、開裂、（圖6）；
　　測量中空玻璃結構粘接寬度為6mm。

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