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幕墻作為一種新型的建筑方式，目前已經(jīng)在全世界普遍使用。而幕墻工程四性測試，是保證幕墻安全的重要測試。今天，中國幕墻網(wǎng)www.deyilong.com.cn邀請《中國門窗幕墻分析報告》編委會專家陳勇先生一道，帶大家一起來了解一下國內(nèi)建筑幕墻工程四性檢測流程！同時，還收集整理了來自“Intertek公司”，在北美地區(qū)的幕墻工程檢測場景，供大家參考！
1建筑幕墻四性檢測的定義
(1)檢測內(nèi)容：建筑幕墻氣密、水密、抗風(fēng)壓、平面內(nèi)變形性能。
(2)檢測性質(zhì)：為確定工程中幕墻是否滿足設(shè)計要求而進行的檢測，對每一個幕墻工程項目都應(yīng)進行幕墻性能檢測。
(3)其他事項：目前國內(nèi)對工程幕墻的四性檢測僅是對幕墻試件進行，檢測結(jié)果是對試件負責(zé)(圖1，2)。
(4)四性檢測的時間節(jié)點和檢測目的：1)時間節(jié)點：一般應(yīng)在工程設(shè)計完成后，幕墻組件批量生產(chǎn)、加工和幕墻安裝施工前進行。2)檢測目的：驗證幕墻設(shè)計的正確性、合理性、工藝性、經(jīng)濟性，確定能否滿足設(shè)計的性能指標(biāo)要求;同時也為改進設(shè)計、改進完善加工、組裝、安裝工藝方法提供依據(jù);使施工單位的操作人員能夠通過幕墻試件的加工、組裝和安裝過程熟悉、掌握操作工藝和方法。
圖1
圖2
2 建筑幕墻四性檢測報告樣式
建筑幕墻工程四性檢測報告樣式見圖3。
圖3 檢測報告樣式
3國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求
規(guī)范依據(jù)一：《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ102-2003)，P15中的4.2.10：玻璃幕墻性能檢測項目，應(yīng)包括抗風(fēng)壓性能、氣密性能和水密性（詞條“水密性”由行業(yè)大百科提供）能，必要時可增加平面內(nèi)變形性能及其他性能檢測。條文解釋中說明：有抗震要求時，可增加平面內(nèi)變形性能檢測。
規(guī)范依據(jù)二：《玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T139-2001)，P20中的6.1.2：玻璃幕墻安裝，必須提交工程所采用的玻璃幕墻產(chǎn)品的空氣滲透性能、雨水滲漏性能和風(fēng)壓變形性能的檢驗報告，還應(yīng)根據(jù)設(shè)計的要求，提交包括平面內(nèi)變形性能、保溫（詞條“保溫”由行業(yè)大百科提供）隔熱性能等的檢驗報告。
規(guī)范依據(jù)三：《建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB 50210-2001)，P44中的9.1.2：幕墻工程驗收時應(yīng)檢查下列文件和記錄：……6幕墻的抗風(fēng)壓性能、空氣滲透性能、雨水滲漏性能及平面內(nèi)變形性能檢測報告……。
規(guī)范依據(jù)四：《建筑幕墻》(GB/T21086-2007)，P32中的15.2檢驗項目(表1)。
規(guī)范依據(jù)五：《建筑幕墻》(GB/T21086-2007)，P35中的15.5.2.2交收檢驗(圖4)。
圖4 GB/T21086-2007中的交收檢驗要求
表1 檢測項目綜合表
4建筑幕墻四性檢測的設(shè)備
常見的建筑幕墻檢測設(shè)備主要是通過模擬自然界的風(fēng)、雨、地震作用（詞條“地震作用”由行業(yè)大百科提供）等自然現(xiàn)象，并提供不同的效應(yīng)組合用來檢測幕墻的水密性能、氣密性能、抗風(fēng)壓性能和平面內(nèi)變形性能，一般采用兩種試驗裝法(圖5，6)。
圖5 正裝外噴水裝置示意圖 圖6 反裝內(nèi)噴水裝置示意圖
具體的設(shè)備包括：壓力箱、反力架/安裝架、供風(fēng)系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、抗震油壓系統(tǒng)(圖7~12)。
圖7 壓力箱 圖8 反力架/安裝架
圖9 供風(fēng)系統(tǒng) 圖10 操作控制系統(tǒng)
圖11 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 圖12 抗震油壓系統(tǒng)
5建筑幕墻四性檢測的具體內(nèi)容和要求5.1
氣密性能檢測
通過試驗檢測，確定幕墻檢測試件在風(fēng)壓作用下，幕墻可開啟部分處于關(guān)閉狀態(tài)時的可開啟部分以及幕墻整體阻止空氣滲透的能力(圖13)。氣密性能指標(biāo)的大小直接影響的是幕墻的節(jié)能和隔聲性能，其試驗程序如下：
(1)首先將可開啟部分開關(guān)不少于5次，然后關(guān)緊。先加正壓，預(yù)備加壓，加3個500Pa的脈沖壓，消除安裝過程中可能產(chǎn)生的應(yīng)力和可能存在的空隙。
(2)開始氣密性能檢測，按上面的加壓順序(50-100-150-100-50)，每個壓力穩(wěn)定10s以上，記錄該壓力下的空氣流量，主要是100Pa壓力下的流量，將該數(shù)據(jù)換算成標(biāo)準(zhǔn)下狀態(tài)下的漏氣量，并以此作為判斷滲漏性能的指標(biāo)(圖14)。
(3)進行負壓氣密性能檢測，也是預(yù)備加壓，3個500Pa的脈沖壓，消除安裝過程中可能產(chǎn)生的應(yīng)力和可能存在的空隙，正式開始檢測，按照“50-100-150-100-50”的加壓順序，每個壓力穩(wěn)定10s以上，記錄該壓力下的空氣流量。
備注：在氣密試驗過程中，會有“膠帶或塑料薄膜將整個幕墻樣件密封”，以及“拆除密封膠帶或塑料薄膜”的兩個動作。
圖13 建筑幕墻氣密檢測裝置示意圖
圖14 氣密性能檢測加壓示意
5.2水密性能檢測
通過試驗檢測，確定幕墻檢測試件在可開啟部分為關(guān)閉狀態(tài)時，在風(fēng)雨同時作用下，阻止雨水滲漏的能力(圖15)。水密性能指標(biāo)表征的是建筑幕墻的舒適性能。其試驗程序如下(通常采用穩(wěn)定加壓的形式)：
(1)預(yù)備加壓：壓力500Pa，加壓速度100Pa/s，持續(xù)時間3s，泄壓不小于1s。
(2)淋水：均勻地淋水，淋水量3L/(m2•min)。
(3)加壓：在淋水的同時施加穩(wěn)定壓力，定級檢測時，逐級加壓至幕墻固定部分嚴(yán)重滲漏為止(表2)。工程檢測時，首先加壓至可開啟部分設(shè)計指標(biāo)值，壓力穩(wěn)定作用時間15min或幕墻試件可開啟部分產(chǎn)生嚴(yán)重滲漏為止，然后加壓至幕墻固定部分設(shè)計指標(biāo)值，壓力穩(wěn)定作用時間30min或幕墻試件固定部分產(chǎn)生嚴(yán)重滲漏為止，無可開啟部分的幕墻試件，壓力穩(wěn)定作用時間30min或產(chǎn)生嚴(yán)重滲漏為止(圖16)。
備注：水密性能的檢測采用兩種加壓方式：1)定級檢測和工程所在地為非熱帶風(fēng)暴和臺風(fēng)地區(qū)時，采用穩(wěn)定加壓;2)工程所在地為熱帶風(fēng)暴和臺風(fēng)地區(qū)時，采用波動加壓。
嚴(yán)重滲漏，是指雨水從幕墻試件室外側(cè)持續(xù)或反復(fù)滲入室內(nèi)側(cè)，發(fā)生噴濺或流出試件界面的現(xiàn)象，滲漏狀態(tài)分為五種：1)室內(nèi)出現(xiàn)水滴;2)水珠連成線，但未滲出試件表面;3)局部少量噴濺;4)噴濺出試件界面(持續(xù));5)水溢出試件界面(持續(xù))。只有4、5兩項才能判定為嚴(yán)重滲漏(圖17)。
表2 穩(wěn)定加壓順序表
圖15 建筑幕墻水密檢測裝置示意圖
圖16 水密性能檢測穩(wěn)定加壓順序示意圖
圖17 記錄滲漏情況的符號
5.3抗風(fēng)壓性能檢測
通過試驗檢測，確定幕墻檢測試件在可開啟部分處于關(guān)閉狀態(tài)時，在風(fēng)壓作用下，幕墻變形不超過允許值且不發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞(如裂縫（詞條“裂縫”由行業(yè)大百科提供）、面板破損、局部屈服、粘接失效等)及五金件松動、開啟困難等功能障礙的能力�？癸L(fēng)壓性能指標(biāo)表征的是建筑幕墻的安全性能，其試驗程序(工程檢測)如下(圖18，19)：
(1)確定最大變形處，安裝位移針。
(2)正壓預(yù)備加壓：正壓變形檢測P1，即分級增加壓力直到風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的40%(P1)，記錄每級壓力下各個測點的面法線位移量。
(3)負壓預(yù)備加壓：負壓變形檢測-P1，即分級增加壓力直到風(fēng)荷載（詞條“荷載”由行業(yè)大百科提供）標(biāo)準(zhǔn)值的40%(P1)，記錄每級壓力下各個測點的面法線位移量。
(4)正壓反復(fù)加壓檢測P2=1.5P1，負壓反復(fù)加壓檢測-P2=1.5P1。
(5)以檢測壓力P2=1.5P1為平均值，以平均值的1/4為波幅，進行波動檢測，先后進行正負壓檢測。波動壓力周期為5~7s，波動次數(shù)不少于10次。
(6)安全檢測P3=2.5P1;使壓力升至P3=2.5P1(P3對應(yīng)幕墻設(shè)計風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值)，隨后降到0，然后再降至-P3，隨后升至0，整個過程升、降壓速度為300~500Pa/s，壓力持續(xù)時間不少于3s，記錄面法線位移量、功能障礙和破損部位及情況。
判定等級：如未出現(xiàn)功能障礙及損壞，就可根據(jù)P3確定幕墻等級，判定能否滿足工程設(shè)計要求。
圖18 建筑幕墻抗風(fēng)壓檢測裝置示意圖
圖19 抗風(fēng)壓性能檢測加壓順序示意圖
5.4平面內(nèi)變形能力檢測
通過試驗檢測，確定幕墻檢測試件在樓層反復(fù)變位作用下保持其墻體及連接部位不發(fā)生危及人身安全的破壞的平面內(nèi)變形能力。平面內(nèi)變形能力指標(biāo)是用平面內(nèi)層間位移角進行度量，其試驗程序如下(圖20，21)：
(1)預(yù)備加荷：以1/600位移角進行預(yù)加載正式加荷，即從分級指標(biāo)值的最低級開始，每級使模擬相鄰樓層在幕墻內(nèi)沿水平方向作左右相對往復(fù)移動三個周期，詳細記錄各級位移復(fù)位后幕墻試件的破損情況。
(2)工程檢測時，逐級檢測到幕墻設(shè)計層間位移角為止，如沒出現(xiàn)危及人身安全的破損就可判定為合格。
備注：試驗時，通過外力使安裝上試件的橫梁在幕墻平面內(nèi)沿水平方向進行低周反復(fù)運動，模擬受地震或風(fēng)荷載時幕墻產(chǎn)生平面內(nèi)變形的作用。建筑幕墻平面內(nèi)變形性能分級見表3。
圖20 對稱變形方式裝置示意圖 圖21 連續(xù)平行四邊形方式裝置示意圖
表3 建筑幕墻平面內(nèi)變形性能分級
6建筑幕墻四性檢測試驗樣件的要求
構(gòu)件式幕墻（詞條“構(gòu)件式幕墻”由行業(yè)大百科提供）試件寬度至少應(yīng)包括一個承受設(shè)計荷載的典型垂直承力構(gòu)件。試件高度不宜小于1個層高，并應(yīng)在垂直方向上有兩處或兩處以上與支撐結(jié)構(gòu)相連接。推薦高度為1個樓層以上，寬度至少為2個分格。其他試驗所需資料：
(1)板塊分格圖、節(jié)點圖、計算書;
(2)監(jiān)理證書復(fù)印件;
(3)型材廠家;
(4)結(jié)構(gòu)膠、耐候膠品牌代號;
(5)玻璃廠家;
(6)立梃、橫梁規(guī)格、表面處理。
另需有2~3名工人候場，準(zhǔn)備雙面膠條一捆，項目指定用透明玻璃膠（詞條“玻璃膠”由行業(yè)大百科提供）一箱。
7建筑幕墻四性檢測性能指標(biāo)要求
7.1氣密性能
氣密性能指標(biāo)應(yīng)符合《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》(GB50176)、《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189)、《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ134)、《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計（詞條“建筑節(jié)能設(shè)計”由行業(yè)大百科提供）標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ26)的有關(guān)規(guī)定，并滿足相關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求，一般情況可按表4確定。
表4 建筑幕墻氣密性能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一般規(guī)定
7.2水密性能
GB50178中，ⅢA和ⅣA地區(qū)，即熱帶風(fēng)暴和臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)按下式計算，且固定部分不宜小于1 000Pa，可開啟部分與固定部分同級(表5)。其他地區(qū)可按下式計算值的75%選取，且固定部分取值不宜低于700Pa，可開啟部分與固定部分同級。
P=1000•μzμcW0
式中：P為水密性能指標(biāo);μz為風(fēng)壓高度變化系數(shù);μc為風(fēng)力系數(shù);w0為基本風(fēng)壓。
表5 建筑幕墻水密性能分級
7.3抗風(fēng)壓性能
幕墻的抗風(fēng)壓性能指標(biāo)應(yīng)根據(jù)幕墻所受的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk確定，其指標(biāo)值不應(yīng)低于Wk，且不應(yīng)小于1.0kPa(表6)。幕墻的相對撓度（詞條“撓度”由行業(yè)大百科提供）和絕對撓度要求見表7。
表6 建筑幕墻抗風(fēng)壓性能分級
表7 幕墻支承結(jié)構(gòu)、面板相對撓度和絕對撓度的要求
7.4平面內(nèi)變形性能
(1)建筑幕墻平面內(nèi)變形性能以建筑幕墻層間位移角為性能指標(biāo)。
(2)在非抗震設(shè)計時，指標(biāo)值應(yīng)不小于主體結(jié)構(gòu)彈性層間位移角控制值。
(3)在抗震設(shè)計時，指標(biāo)值應(yīng)不小于主體結(jié)構(gòu)彈性層間位移角控制值的3倍(表8)。
表8 主體結(jié)構(gòu)樓層最大彈性層間位移角
8建筑幕墻四性檢測試驗過程中的常見問題
8.1氣密性能檢測(常見問題為漏氣，見圖 22)
對框架幕墻來說問題主要集中在可開啟部分：
(1)開啟窗過大，窗框在運輸或安裝過程中變形，安裝后出現(xiàn)扇和框之間不能完全閉合。
(2)扇和框之間沒有完全閉合，開啟扇安裝不到位，有連續(xù)的縫隙。
(3)密封膠條安裝大意，膠條斷點處未密閉。
圖22 漏氣
8.2水密性能檢測(常見問題為漏水，見圖 23)
出現(xiàn)問題最多且比較集中的，基本都在可開啟部分，包括五金件安裝、膠條的選擇、安裝工藝不合格等問題，包括：1)五金件安裝不到位，這會讓密封膠條不能與鋁型材貼合，膠條防水線形同虛設(shè);2)選擇的膠條尺寸過小，壓縮量不夠;3)膠條下料偏短，對接處存在縫隙，沒用密封膠對接。
圖23 漏水
8.3抗風(fēng)壓性能檢測
抗風(fēng)壓性能指標(biāo)的檢測，涉及安全性，是四項檢測項目中最關(guān)鍵的一項檢測。常見問題為五金件損壞(圖24)和玻璃破損(圖25)。
圖24 五金件損壞
圖25 玻璃破損
延伸閱讀：以上是國內(nèi)幕墻工程的四性檢測介紹，相信大家對幕墻工程的檢測已經(jīng)有了初步的了解，凡事國內(nèi)通過正規(guī)渠道，送樣進行過“四性檢測”的幕墻工程，出現(xiàn)因設(shè)計、結(jié)構(gòu)或材料（玻璃自爆除外）原因，而導(dǎo)致的安全問題，幾乎是沒有的。接下來，我們再通過“Intertek公司”的介紹，再來看一下北美地區(qū)的幕墻工程是如何做檢測的。
大型幕墻實驗室基地
幕墻結(jié)構(gòu)的支撐骨架一般由鋁（詞條“鋁”由行業(yè)大百科提供）質(zhì)型材和鋼質(zhì)型材組成，面板通常使用玻璃、鋁板、石材、陶土板（詞條“陶土板”由行業(yè)大百科提供）等，所以幕墻的構(gòu)造設(shè)計可以千姿百態(tài)、造型各異。為了能夠檢驗?zāi)粔ο到y(tǒng)構(gòu)造的安全性能和適應(yīng)性能，首先就要求實驗室提供足夠的場地進行模型搭建，以滿足各種不同造型幕墻的要求。
在北美地區(qū)的幕墻實驗室我們可以看到各種復(fù)雜構(gòu)造的幕墻系統(tǒng)進行檢測的全過程。
通常幕墻系統(tǒng)都會比較復(fù)雜，由工程實際使用的各種材質(zhì)板塊和結(jié)構(gòu)型材組成，并且包括了工程中各種結(jié)構(gòu)造型和配件，如傾斜面、內(nèi)轉(zhuǎn)角、外轉(zhuǎn)角、固定扇、開啟扇、屋頂面、大跨度支撐梁等等。
設(shè)備齊全搭建幕墻鋼結(jié)構(gòu)（詞條“鋼結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）骨架
為了能夠搭建復(fù)雜的幕墻系統(tǒng)，同時進行嚴(yán)格的美標(biāo)測試，該幕墻實驗室配備各種鋼結(jié)構(gòu)型材，從而可以搭建幕墻系統(tǒng)的基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)骨架。
除此以外，在搭建這些鋼結(jié)構(gòu)骨架的過程中，實驗室還同時配備有各種登高平臺車、吊裝機械，以便于幕墻搭建工作的高效開展。
大型“WOLF”重型裝備再現(xiàn)16級颶風(fēng)
在基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)骨架搭建完畢后是幕墻系統(tǒng)，也就是整體幕墻測試樣板的搭建，完成之后就進入到復(fù)雜的測試環(huán)節(jié)。
幕墻測試主要是氣密性、水密性、抗風(fēng)壓測試等。其中最著名的就是動態(tài)水密性測試。該實驗室配備了許多大型螺旋槳設(shè)備(Intertek為它取了個非常震撼的名字叫“WOLF”)，它能夠產(chǎn)生最大風(fēng)速60 m/s，相當(dāng)于2000 Pa的動態(tài)風(fēng)壓，從而可以完整再現(xiàn)16級颶風(fēng)掠過幕墻的真實情景。
