【門窗幕墻網(wǎng)】玻璃幕墻大約于20世紀80年代從西方國家傳入我國，90年代中期形成高潮，是集建筑美學、建筑功能、建筑節(jié)能和建筑結(jié)構等多種因素于一體的現(xiàn)代主義新型墻體。目前，北京、上海、廣州、深圳等大中城市相繼建造了大量的玻璃幕墻，調(diào)查顯示，2017年底，我國己建成了約10億平方米的各式建筑幕墻（包括采光屋面），占世界總量的90％以上，其中玻璃幕墻占很大比重。根據(jù)現(xiàn)行國家標準GB16776一2005《建筑用硅酮結(jié)構密封膠》和JGJ102一2003《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》的要求，結(jié)構膠需提供10年的質(zhì)量保證，然而，中國建筑大規(guī)模使用玻璃幕墻到現(xiàn)在己經(jīng)20多年，己遠遠超過結(jié)構密封膠的質(zhì)保期限。近兩年全國各地政府對當?shù)匕l(fā)生的各種建筑玻璃破裂事故非常重視，住建部2016年8月又一次發(fā)布關于加強玻璃幕墻安全防護工作的通知。  

1既有玻璃幕墻安全隱患的原因分析  

既有玻璃幕墻是針對己竣工驗收交付使用的建筑玻璃幕墻。我國每年發(fā)生的建筑玻璃幕墻墜落造成的安全事故至少上萬起，明顯多于國外發(fā)達國家同類事故。經(jīng)研究分析，大多數(shù)安全事故主要是由內(nèi)應力引起的玻璃自爆和由外部因素引起的玻璃脫落導致。  

1.1由內(nèi)應力引起的玻璃自爆  

引起玻璃幕墻自爆的原因有很多種，但其根本原因是玻璃內(nèi)部應力層內(nèi)的局部應力集中引起的。大多數(shù)情況下，異質(zhì)相（如硫化鎳、單質(zhì)硅、氧化鋁等）是造成玻璃自爆的罪魁禍首，如硫化鎳的相變引起2％一4％的體積膨脹，使得玻璃承受巨大的相變張應力；部分雜質(zhì)的物理力學性能參數(shù)與玻璃不匹配，致使玻璃在升溫降溫過程中在顆粒附近產(chǎn)生的張應力等均會引起玻璃內(nèi)局部應力集中，導致玻璃的自爆。  

玻璃在安裝過程中，存在工程質(zhì)量隱患。比如：玻璃板塊的垂直度，玻璃框架的垂直度、對角線等結(jié)構設計是否合理，幕墻構件與結(jié)構主體之間節(jié)點的連接和接頭處理，預埋件安裝位置偏差是否超出規(guī)范要求等都可能給工程造成一定的安全隱患。如果玻璃幕墻的安裝設計不合理，無法承受建筑物內(nèi)重力，進而可能導致幕墻出現(xiàn)安裝應力集中如擠壓變形或彎曲，超過玻璃的應力極限，最終導致玻璃爆裂而墜落。  

1.2由外部因素引起的玻璃脫落  

引起玻璃松動主要是外部因素。首先，結(jié)構膠是玻璃幕墻結(jié)構中重要材料之一，從市場調(diào)查情況來看，結(jié)構膠失效占玻璃幕墻所有質(zhì)量問題的40％以上，結(jié)構膠的質(zhì)量不達標，與接觸材料相容性差；長期受到自然環(huán)境如風吹、雨淋、紫外線照射、地震等影響，造成膠體老化、失去粘接能力等均會導致幕墻玻璃松動而脫落。玻璃支承結(jié)構即固定裝置和框架結(jié)構，也會出現(xiàn)結(jié)構失效或其它無法預見的缺陷，都可能導致幕墻玻璃的墜落。  

2既有玻璃幕墻安全性能檢測技術發(fā)展現(xiàn)狀  

既有玻璃幕墻玻璃材料、膠體及其結(jié)構構件的安全服役對保障城市公共安全至關重要，通過對玻璃自爆和玻璃脫落的分析，為以后展開進一步的技術研究和實際應用奠定基礎。  

2.1玻璃自爆安全性檢測技術  

玻璃自爆主要是由異質(zhì)物和安裝設計不當引起局部應力集中造成的，相較于自爆源的檢查，玻璃應力集中狀態(tài)的檢查更具有直接性，因此，玻璃應力集中的檢測對預防玻璃自爆至關重要。  

工程中最基本的玻璃外觀檢測手段是依靠經(jīng)驗的表觀檢查和觸碰檢查，即在良好的自然光或散射光照條件下，觀察玻璃表面是否有缺陷，該方法簡單易行，但只針對缺陷較明顯的情況，人為客觀因素影響較大，且對檢測人員工作經(jīng)驗有較高要求。  

目前，關于玻璃應力測試的方法大多只適合于玻璃出廠前的檢測，常見的主要有四種：干涉色法即簡式偏光儀法、四分之一波片法即讀數(shù)偏光儀法、補償式玻璃應力測試法、半影檢偏器法，這些方法能夠檢測的玻璃樣品比較小，需固定檢測儀器而移動玻璃樣品，不適合在線檢測大型的既有玻璃幕墻。近幾年，萬德田等人正在研發(fā)一種較新的檢測技術一光彈掃描法，根據(jù)透射式光彈原理，利用起偏片和檢偏片兩邊的透射光強差的變化獲取應力條紋圖像，對這些區(qū)域進一步放大分析處理可以確定雜質(zhì)或缺陷的類型、尺寸以及位置。該原理可針對玻璃出廠質(zhì)量、安裝前或服役中的鋼化玻璃進行檢測，實驗裝置簡單，檢測人員無需進行高空作業(yè)，人員以及比較貴重的儀器設備均可在室內(nèi)進行，降低了人員風險，也節(jié)約了檢測成本。此外，劉小根等人通過光彈掃描法可以觀測到真空玻璃支撐物與玻璃支撐點處因應力集中而產(chǎn)生的應力光斑，研究發(fā)現(xiàn)隨著真空度的提高，應力光斑直徑也增大，該原理主要針對真空玻璃實際工程的在線檢測，操作簡單，結(jié)果直觀可靠。  

2.2玻璃脫落安全性能檢測技術  

導致安全事故的幕墻風險的另一種表現(xiàn)形式就是幕墻整塊墜落，這類事故的原因有多種多樣，主要包括結(jié)構膠老化脫落和支撐結(jié)構松動脫落，下面將從這兩方面對其安全性檢測技術進行概述，主要檢測技術的對比見表l。  

表1玻璃脫落安全性能主要檢測技術對比  

2.2.1結(jié)構膠安全性能檢測技術  

結(jié)構膠的質(zhì)量是評價玻璃幕墻整體安全性和耐久性的重要指標之一，對結(jié)構膠常規(guī)的檢測方法主要有目視法、敲擊檢測法、切割拉拔法、邵氏硬度法等。其中，目視法和敲擊檢測法只能作為結(jié)構膠質(zhì)量檢測的初步無損檢測，人為因素影響較大，準確度差，不能滿足玻璃安全性檢測的控制要求；切割拉拔法是將現(xiàn)場切割部分樣品送回實驗室進行檢測，并對其進行拉拔試驗，可直接測得膠體的最大拉伸強度、拉斷伸長率以及粘結(jié)破壞形式和粘結(jié)破壞面積等結(jié)果，可作為仲裁時的檢測方法，該方法屬于局部破損檢測，檢測后需進行修復和加固；邵氏硬度法是用來判定結(jié)構膠的硬化程度，方法簡單、快捷，能定量化說明膠材的質(zhì)量，但硬度只是結(jié)構膠的指標之一，故還需結(jié)合常規(guī)檢測方法（如目測、敲擊檢查等）或其他方法才能綜合判定。  

近幾年，也相繼出現(xiàn)了其它的檢測方法，如推桿法、超聲波檢測、聲發(fā)射檢測、紅外線檢測法和X射線檢測法等，此外，從國外引進的氣囊法、吸盤法和多吸盤法等在國內(nèi)也有應用。推桿法和氣囊法屬于室內(nèi)進行的檢測方法，檢鋇（范圍相同，均是通過模擬玻璃幕墻風壓作用進行的檢測，氣囊法較推桿法更接近玻璃幕墻風壓的作用，但檢測時需借助位移測量裝置，推桿法裝置簡單易攜帶，但僅能用于玻璃板塊與鋁型材副框粘接用密封膠的檢測；吸盤法和多吸盤法是通過模擬被測玻璃面板所受均勻風荷載等效轉(zhuǎn)化為玻璃面板邊緣部位的荷載進行的檢測，多吸盤法是通過多點載荷以模擬被測玻璃面板所受的均勻風壓，較吸盤法更接近玻璃幕墻所受風壓作用，這兩種方法屬于室外檢測，通常用來檢測中空玻璃幕墻的粘接情況；超聲波檢測和聲發(fā)射檢測均具有較高的準確度，但只限于探傷，不能明確測定強度，數(shù)據(jù)處理復雜，且聲發(fā)射檢測法僅限于鋁制構件的交接檢測，胡紹海等人利用超聲波檢測法分析了膠接結(jié)構缺陷類型和原因分析，并在此基礎上進行了鋁膠接結(jié)構缺陷的識別。同時，胡紹海等人又利用聲發(fā)射檢測法，對膠接件進行拉伸，可以檢測出缺陷位置和低膠接強度區(qū)。結(jié)果表明，聲發(fā)射檢測對膠接結(jié)構的缺陷識別相對于超聲波檢測更準確，膠接強度的估計精度與超聲波檢測相差甚微；X射線檢測法和紅外線檢測法缺陷識別率高，自動化程度高，也不能明確測定強度，在國內(nèi)還處于起步階段，相關儀器設備的成本較高。  

2.2.2支撐結(jié)構安全性能檢測技術  

鋁合金型材是玻璃幕墻的主要支承結(jié)構，承受著玻璃面板傳來的各種荷載，對幕墻安全性起著至關重要的作用。膜厚是鋁合金型材質(zhì)量檢測的基礎項日，而鋁合金型材的硬度直指關系材料的受力，是檢驗結(jié)構安全性的重要丈學指標之一。因此，鋁合金型材承載能力的盛要檢測指標包括：鋁合金型材膜厚和硬度。  

現(xiàn)階段對玻璃幕墻鋁合金型材硬度的檢測通常采用韋氏硬度計測量，膜厚的檢驗方法較多，包括渦流測厚儀、橫截面測量法和超聲測厚儀等。渦流法是常規(guī)檢測方法，具有無損、方便、快速等特點，適用于施工現(xiàn)場的快速檢測、生產(chǎn)與驗收檢測等；橫截面測量法需將樣品帶回實驗室檢測，測量準確，是一種仲裁性檢測方法，但試樣制備復雜且破壞型材；超聲波測厚儀由于具有高精度自動化的優(yōu)點，在現(xiàn)場測試中被廣泛應用。  

2.2.3其它相關檢測技術  

無論是玻璃幕墻支承結(jié)構松動損傷還是結(jié)構膠的老化失效均會導致玻璃面板的松動，從而引起玻璃振動頻率的變化，基于這一原理，陳振宇等人提出一種基于FFT功率譜實現(xiàn)結(jié)構膠脫粘長度的檢測，即通過玻璃面板板中激振與測點響應信號的分析，對信號功率譜進行的測試研究，但該檢測技術在實際的幕墻檢測工作中局限性較大，粘長度的檢測，不能對將要失效的膠體做出預警。  

劉小根等研發(fā)的玻璃幕墻面板松動動態(tài)性能檢測儀，通過振動測試方法獲得幕墻玻璃的固有頻率來識別玻璃幕墻支撐結(jié)構松動損傷及其機構膠的老化成都，按幕墻玻璃頻率與其失效概率關系建立起玻璃幕墻頻率安全等級區(qū)間，在現(xiàn)場就可對結(jié)構膠的服役現(xiàn)狀（如結(jié)構膠的脫膠部位、脫膠的長度、粘結(jié)強度是否高于臨街強度等）進行識別、方法輕便、快捷，可實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的無線遠程傳輸。林圣忠等人提出了以動應變?yōu)橹笜说牟Ａ粔Y(jié)構膠損傷檢測方法，實驗研究表明測點處應變值隨結(jié)構膠損傷而改變，隨損傷程度增大而增大，應變測試精度高，數(shù)據(jù)處理、采集方便。  

以上這些研究方法都是應用于隱框玻璃幕墻的安全評定工作，且不能對缺陷類型進行識別，也不能對粘結(jié)強度進行定量的測定。  

3結(jié)語  

為了解決建筑玻璃幕墻使用帶來的嚴峻的城市公共安全問題，玻璃幕墻檢測技術的安全性、效率和精準度也不斷提高。通過對既有玻璃幕墻的風險檢測技術和設備的歸納和對比，整體上遠遠落后于其工程應用，尤其是玻璃幕墻內(nèi)部應力的現(xiàn)場檢測均存在較大的局限性，且己研發(fā)如檢測對象會局限于中檢測類型會局限于結(jié)構膠空玻璃或隱框玻璃、檢測類型公同限丁場俐二長度或鋁型材副框，檢測條件會局限于實驗室或室外檢測等，將來有必要研究確定一個實用且普適性強的指標，如缺陷類型、膠體強度與粘結(jié)強度的關系等指標。因此，開發(fā)既有玻璃幕墻的安全性檢測技術任重而道遠。