檢測(cè)指標(biāo)體現(xiàn)了對(duì)建筑幕墻性能的要求,事實(shí)上某項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)應(yīng)該就是幕墻對(duì)應(yīng)性能的指標(biāo)。各項(xiàng)物理性能的指標(biāo)尤為重要。較為規(guī)范的幕墻設(shè)計(jì)方案應(yīng)提出明確而恰當(dāng)?shù)闹笜?biāo)。但面對(duì)相當(dāng)數(shù)量對(duì)幕墻技術(shù)要求不甚了了的委托方,檢測(cè)方出于保證檢測(cè)質(zhì)量的考慮,有責(zé)任從技術(shù)負(fù)責(zé)的角度向委托方提出提示和建議,以幫助確定合理的檢測(cè)指標(biāo)。
2 抗風(fēng)壓性能指標(biāo)——設(shè)計(jì)風(fēng)壓
該項(xiàng)指標(biāo)與其他性能指標(biāo)有一個(gè)明顯的差別:雖然國(guó)標(biāo)也有分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),但對(duì)于占檢測(cè)量絕大多數(shù)的工程檢測(cè),重要的是具體的工程設(shè)計(jì)指標(biāo)。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范,以風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值WK為撓度限值對(duì)應(yīng)的風(fēng)壓下限。
因涉及工程驗(yàn)收需求,工程檢測(cè)的風(fēng)壓指標(biāo)必須明確。檢測(cè)人員應(yīng)掌握設(shè)計(jì)風(fēng)壓的計(jì)算、取值方法,但不宜代委托方確定指標(biāo)。
許多幕墻項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段未確定或未提出風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值,在委托檢測(cè)階段則無(wú)法回避。這對(duì)完善設(shè)計(jì)、控制有度起著不可替代的作用。
根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012,計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí),風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值WK應(yīng)按下式計(jì)算:
WK = βgZμSlμZ W0 (2-1)
其中 W0 ——工程所在地區(qū)基本風(fēng)壓(kN/m2),
μS——風(fēng)荷載局部體型系數(shù),
μZ——風(fēng)壓高度變化系數(shù),
βgZ——高度z處的陣風(fēng)系數(shù)。
設(shè)計(jì)值W = 1.4 WK。
這里專門討論三個(gè)問(wèn)題:
a 關(guān)于“風(fēng)壓分布”
某地的某一建筑物在風(fēng)的作用下,在建筑物的不同高度、不同部位,風(fēng)壓分布有多種情況。一般來(lái)說(shuō),在周圍沒(méi)有或較少其它建筑物(或其他物體)對(duì)風(fēng)干擾的情況下,建筑物高處部位的風(fēng)壓大于低處部位的風(fēng)壓;出現(xiàn)在建筑邊角區(qū)的風(fēng)壓大于墻面的風(fēng)壓;背風(fēng)面或側(cè)風(fēng)面的許多部位常常出現(xiàn)負(fù)壓,迎風(fēng)面一般表現(xiàn)為正壓;zui大負(fù)風(fēng)壓高于zui大正風(fēng)壓。
單從這一小部分帶有規(guī)律性的總結(jié)已可想到:在進(jìn)行建筑幕墻抗風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該盡量考慮整個(gè)建筑物表面風(fēng)壓分布的復(fù)雜性,而整個(gè)幕墻采取一個(gè)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值,則明顯失之簡(jiǎn)單化。因?yàn)閱我坏娘L(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值一般在總體上偏高,在局部偏低,故這種做法往往導(dǎo)致照此設(shè)計(jì)的幕墻或別種圍護(hù)結(jié)構(gòu)在多數(shù)位置過(guò)于保守(造成材料浪費(fèi)),在個(gè)別位置抗風(fēng)性能又偏低。
因此,GB50009-2012規(guī)定,對(duì)于《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》未能包含的情況,體型系數(shù)宜根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定;對(duì)于重要且體型復(fù)雜的房屋和構(gòu)筑物,應(yīng)根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定。
b 關(guān)于“撓度限值”
幕墻規(guī)范對(duì)幕墻主受力桿件、支承體系和玻璃板塊的撓度是以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值的風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的相對(duì)撓度作限值的。對(duì)于這種控制,行業(yè)內(nèi)一直存在著不同的意見(jiàn)。有一種意見(jiàn)認(rèn)為,即使撓度超過(guò)了限值,幕墻也未必出現(xiàn)損壞,只要變形可恢復(fù),幕墻仍可認(rèn)為是可靠的。
確實(shí)存在著撓度超標(biāo)而幕墻未損壞的情況,在測(cè)試中也曾多次出現(xiàn)。問(wèn)題的關(guān)鍵在于,撓度(變形)過(guò)大對(duì)于幕墻結(jié)構(gòu)是肯定不利的,它可能會(huì)引發(fā)板塊與框架的相對(duì)位移過(guò)大,結(jié)構(gòu)膠與密封膠承受較大荷載,張拉桿索體系結(jié)構(gòu)的松弛,玻璃肋扭曲等高危現(xiàn)象。這些現(xiàn)象除危及幕墻結(jié)構(gòu)安全外,還會(huì)對(duì)幕墻氣密性和水密性造成不利影響,從而降低幕墻的節(jié)能水準(zhǔn)和使用功能。這就決不是幕墻暫時(shí)無(wú)損壞的表面現(xiàn)象所能掩蓋的了。況且較大的變形在荷載消失后能否恢復(fù)實(shí)難判斷、更難確保。美國(guó)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求在風(fēng)壓變形測(cè)試后重復(fù)進(jìn)行氣密性和水密性測(cè)試,即是出于變形會(huì)影響密封性能的考慮,而在幕墻承受了較大風(fēng)荷載后再次測(cè)試其密封性能,以從不同于抗風(fēng)壓性能的方面來(lái)檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的可靠性。
撓度需要控制在一定范圍,這是沒(méi)有異議的;如何掌握控制的程度,的確不易*統(tǒng)一觀點(diǎn)。但既然目前使用的限值標(biāo)準(zhǔn)已施行多年,且照此標(biāo)準(zhǔn)要求的大量幕墻工程的可靠性均屬穩(wěn)定(當(dāng)然其中有保險(xiǎn)系數(shù)的因素),那么在尚無(wú)更恰當(dāng)?shù)南拗禈?biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)且被普遍接受前,目前的限值標(biāo)準(zhǔn)仍有其合理性和重要價(jià)值。
c 關(guān)于“是否有必要按1.5倍的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行風(fēng)壓安全檢測(cè)”
這種意見(jiàn)是從外標(biāo)(主要是美標(biāo))的規(guī)定中借鑒來(lái)的,一般該項(xiàng)安全檢測(cè)安排在整個(gè)試件檢測(cè)的zui后,目的是檢測(cè)幕墻構(gòu)件強(qiáng)度。事實(shí)上國(guó)內(nèi)幕墻檢測(cè)也常有1.4倍風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值下的風(fēng)壓安全檢測(cè)的要求(1.4為國(guó)內(nèi)規(guī)范所取的風(fēng)壓分項(xiàng)系數(shù))。
對(duì)于剛度、強(qiáng)度設(shè)計(jì)有余量的幕墻,在變形(撓度)測(cè)試(包括1倍風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)壓下)之后,再增加此項(xiàng),是可以接受且有一定研究、測(cè)試價(jià)值的。但若將此項(xiàng)檢測(cè)提升為硬性要求納入規(guī)范,對(duì)于國(guó)內(nèi)幕墻行業(yè)中的中、下等水平工程或企業(yè)則失之苛嚴(yán)。理由是:一則目前我國(guó)幕墻規(guī)范對(duì)強(qiáng)度的要求已備有不低的保險(xiǎn)系數(shù),考慮因素之一即減輕因工程中可能出現(xiàn)的偷工減料所帶來(lái)的不利影響;二則國(guó)內(nèi)幕墻行業(yè)整體水平(少數(shù)杰出者除外)與發(fā)達(dá)國(guó)家的整體水平相比還有些距離,以美標(biāo)來(lái)一刀切地要求并不合理。
此外:
明顯無(wú)法達(dá)到規(guī)范zui低要求者,例如幕墻取110系列鋁合金方管為立柱,單支座簡(jiǎn)支方式,跨度達(dá)5000mm,而設(shè)計(jì)提出的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)2000Pa以上,這種情況應(yīng)在委托階段向設(shè)計(jì)、施工單位指出,建議其抓緊整改。
當(dāng)委托指標(biāo)較高而無(wú)計(jì)算書可查證時(shí),可提示委托方區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)值與設(shè)計(jì)值,以免對(duì)撓度控制要求因誤用指標(biāo)而偏高。
3 水密性能指標(biāo)
3.1 固定部分
依照規(guī)范JGJ102要求,水密性設(shè)計(jì)取值P 可按下式計(jì)算:
P = 1000μZμSW0 (3-1)
其中 W0 —— 工程所在地區(qū)基本風(fēng)壓(kN/m2),
μS——體型系數(shù),可取1.2,
μZ——風(fēng)壓高度變化系數(shù)。
由上式可知,水密性設(shè)計(jì)取值(風(fēng)壓值)與風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值WK相比,因?yàn)槠浔举|(zhì)相同(均屬作用于幕墻的風(fēng)壓),所以其計(jì)算公式的各因子基本一致,但有兩點(diǎn)不同:
一是水密性以10分鐘平均風(fēng)壓(而非3秒瞬時(shí)風(fēng)壓)為定級(jí)依據(jù),故不考慮陣風(fēng)系數(shù)βZ;
二是由于是正風(fēng)壓引起雨水滲漏,故體型系數(shù)不考慮負(fù)壓。
若檢測(cè)委托要求提出的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值較低,由此計(jì)算得出的水密性設(shè)計(jì)取值低于1000Pa(熱帶風(fēng)暴多發(fā)地區(qū))或700Pa(其他地區(qū)),在掌握試件結(jié)構(gòu)、材料的情況可確保安全的前提下,固定部分的水密性能檢測(cè)至少進(jìn)行到1000Pa(熱帶風(fēng)暴多發(fā)地區(qū))或700Pa(其他地區(qū))。這樣做有其必要性:水密性能對(duì)幕墻正常使用的影響較大,且一旦滲漏則難以修補(bǔ),故要求不應(yīng)過(guò)低;也具備可能性:幕墻抗風(fēng)設(shè)計(jì)有余量。
3.2 可開部分
對(duì)可開部分的水密性能要求是級(jí)別不低于固定部分的指標(biāo)級(jí)別??砷_部分既要具備正常開啟關(guān)閉的性能,又應(yīng)承擔(dān)必要時(shí)通風(fēng)和必要時(shí)遮風(fēng)擋雨的功能。因此,對(duì)于采用可開縫隙的窗扇,防止雨水滲漏的難度大于固定部分。國(guó)標(biāo)對(duì)可開部分和固定部分的雨水滲漏性能要求也不同——級(jí)別相同而可開部分指標(biāo)的風(fēng)壓值不同。
從目前大量的檢測(cè)情況和現(xiàn)場(chǎng)檢查情況看,許多幕墻的上懸窗設(shè)計(jì)水平低、構(gòu)件加工質(zhì)量差、安裝不當(dāng),雨水滲漏現(xiàn)象相當(dāng)普遍。在此現(xiàn)狀下,可開部分雨水滲漏性能檢測(cè)指標(biāo)不應(yīng)定得太低,zui低限值250Pa。
4 平面內(nèi)變形性能指標(biāo)——層間位移角限值
層間位移角限值是幕墻平面內(nèi)左右位移量限值與幕墻層高之比。非抗震設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)按主體結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值進(jìn)行設(shè)計(jì);抗震設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)按主體結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值的3倍進(jìn)行設(shè)計(jì)。與抗風(fēng)壓性能情形類似,為數(shù)不少的委托方對(duì)此了解不多。
影響平面內(nèi)變形性能的因素包括幕墻結(jié)構(gòu)、材料、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等。平面內(nèi)變形會(huì)造成結(jié)構(gòu)與板塊間的扭曲與擠壓,采用密封膠填縫的幕墻更利于減少面板與框架、五金件等之間的剛性接觸,從而減弱變形的破壞性。
5 結(jié)語(yǔ)
從本質(zhì)上說(shuō),建筑幕墻物理性能檢測(cè)指標(biāo)是根據(jù)幕墻所承受的外來(lái)作用(風(fēng)、雨、地震)規(guī)律,對(duì)幕墻相關(guān)性能提出的量化要求。性能是減少外來(lái)作用所產(chǎn)生的不利影響的能力,指標(biāo)則是對(duì)能力大小的衡量。確定檢測(cè)指標(biāo)是幕墻設(shè)計(jì)工作的一個(gè)重要組成部分,它包含了對(duì)外來(lái)作用的研究和對(duì)幕墻構(gòu)造的研究。
參考文獻(xiàn)
[1] 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003
[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012