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既有幕墙的困境

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叶知 | 2020-5-25 07:53

◎ 中文题名 既有幕墙的困境

◎ 英文标题 

◎ 文章编号 

◎ 作  者 阮祥林

◎ 作者机构 

◎ 刊  名 

◎ 出版日期 2020

◎ 期  号 第2期

◎ 页  码 29-30

◎ ISSN 1671-3362

◎ 分 类 号 TU767

◎ 来  源 《中国建筑金属结构》 2020年第2期 P29-30页

◎ 关 键 词 既有幕墙,隐框玻璃幕墙,硅酮结构密封胶

◎ 摘  要 

早在十年之前,行业内很多专家便开始关注既有幕墙的问题,因为按照25年的设计标准,我国最早一批幕墙都已经达到了标准所规定的设计年限。随着时间的推进,关于既有幕墙"超龄"的问题引发了越来越多的关注,而这种关注透露出来的是一种不安情绪——幕墙还安全么?"超龄"幕墙安全么?幕墙是现代城市中最常见的一种外围护结构,因其自身轻,也是超高层建筑最佳的外围护解决方案,越是中心城

◎  正  文


早在十年之前,行业内很多专家便开始关注既有幕墙的问题,因为按照 25年的设计标准,我国最早一批幕墙都已经达到了标准所规定的设计年限。随着时间的推进,关于既有幕墙“超龄”的问题引发了越来越多的关注,而这种关注透露出来的是一种不安情绪——幕墙还安全么?


“超龄”幕墙安全么?

幕墙是现代城市中最常见的一种外围护结构,因其自身轻,也是超高层建筑最佳的外围护解决方案,越是中心城市,幕墙越多。历经 30多年的发展,我国现已成为世界第一幕墙生产大国和使用大国,行业产值高达 2300亿元左右。中国建筑金属结构协会铝门窗幕墙分会的行业数据统计表明,我国建筑幕墙年产量从“六五”末期 (1985年) 只有 15万平方米,到 1990年达到 105万平方米,“九五”末期 (2000年) 年建造量达到 1000万平方米,十五年增长70倍,年平均增长5倍,期间竣工使用的建筑幕墙面积应在 7890万平方米之间。从 2003年至 2013年,建筑幕墙总产值为 10288.7亿元,如以均价每平方米为1100元计,此期间竣工的幕墙面积应在9.45亿平方米左右。自2014年以来,随着我国经济转型的深化,GDP增速的降低,建筑幕墙的年竣工面积和产量虽有下降,但基本都维持在约 1亿平方米左右,产值约 1500亿元人民币。如从1983年算起,我国 30多年来已建成的建筑幕墙,面积可能已达到 16亿平方米左右,其存量巨大。


在幕墙快速增长的同时,因幕墙所引发的问题也越发频繁地出现在公众视线里,特别是幕墙玻璃自爆等问题时常成为热门话题,几乎每年夏天都有此类相关报道,但其实玻璃的自爆很多时候并不是幕墙的问题,很多是因为玻璃自爆引起的,极少是因为幕墙施工而导致的。行业内通常要求对玻璃做均质处理,其起到的作用就是引爆可能存在自爆隐患的玻璃,通过这道工序可以极大降低玻璃自爆的概率,但玻璃做没做均质很难检测。每一座现代都市的上空都悬挂许多幕墙,而当这些存量巨大的幕墙超过设计年限之后是否会带来城市危机,这是一个值得关注的问题。为何作为建筑表皮的幕墙不能与建筑同寿命,《建筑幕墙》(GB-T21086-2007)只要求 25年的设计年限?


铝门窗幕墙分会会长董红对这个问题作出了解释:首先幕墙的定义是立于建筑主体外的外围护结构,它是一个单独存在的部分,与建筑主体是两个不同部分;其次构成幕墙的铝板、玻璃、石材、陶瓷等材料,如果没有人为的碰撞,其寿命都在 50年以上,甚至更久都没有问题,但是这些幕墙构件连接所使用的密封产品,比如耐候胶、结构胶还有胶条在超过 25年之后会老化,性能有所减退,可能无法再保证设计之初所要求的气密性、水密性等性能要求,而不是说幕墙一到 25年,马上就会倒下来。


据了解,幕墙作为舶来品,其整套技术全部是从国外引进的,所以很多的标准规范也是国际惯例,例如设计年限为 25年,但并不是说 25年之后幕墙就一定会出现问题,以我国第一座幕墙建筑——北京的长城饭店为例,该建筑于1984年修建,至今已经有 36年,期间并没有过大的维修,其幕墙仍然在正常使用,并没有发生过坠落之类的安全问题,而国外有很多历史更加悠久的幕墙,至今也仍在使用中。国内现在一些重点工程的幕墙设计也是朝着“百年工程”的方向去做的,设计年限远远不止25年。


既有幕墙老化的风险

总体来说,我国既有幕墙的安全仍处于不错的状态,通过 30多年自然环境条件下的使用和考验,在不同地区开展的安全调查显示,至今尚未有既有幕墙结构垮塌的现象,在我国近年历经的几次大地震中,既有幕墙的抗震性能和安全性能都有不俗的表现。由此可见,至今我国的既有幕墙在安全性能方面基本是可靠的。


但对于已超过建筑设计使用年限的幕墙仍然需要加强注意,在经历 25年的风吹日晒之后,幕墙的不同部件和材料存在不同程度的老化、疲劳、磨损及锈蚀等情况是不可避免,这些均对既有幕墙的安全及可靠性产生影响。


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北京长城饭店


对于既有幕墙老化可能产生的安全影响主要在三个方面:一是结构密封胶老化,二是金属构件锈蚀,三是玻璃面板破损。其中影响最大的便是结构密封胶老化问题,特别是在隐框幕墙上,直接关系着幕墙结构问题。隐框玻璃幕墙是采用硅酮结构密封胶将玻璃粘接在幕墙的支承构件上,并通过连接件将玻璃面板的荷载传递到建筑主体结构上,因此硅酮结构密封胶的力学性能和耐老化性能对隐框玻璃幕墙的安全性能有重要影响,特别是超过十年以上的硅酮结构密封胶性能及其对玻璃幕墙的安全性能的影响更加受到关注。硅酮结构密封胶是一种耐老化性能很好的高分子材料,国外最早于上世纪七十年代初开始采用硅酮结构密封胶制作安装隐框玻璃幕墙,至今已近半个世纪。硅酮结构密封胶作为一种高分子材料,其具有非常好的耐老化性能。但对其真正的使用寿命极限,到目前为止,世界范围内尚未有准确的答案。在工程使用中,目前材料供应商一般只按常规提供 10年的商业质量保证期,但这并不意味着硅酮结构密封胶只有 10年的正常使用性能,10年后的硅酮结构密封胶就会有危险和没有安全保证通常是一种误解。最新的《建筑幕墙用硅酮结构密封胶》JGT 475-2015建工行业产品标准的编制提出,用于建筑幕墙工程的硅酮结构密封胶,其设计使用年限不少于 25年,也就是要求硅酮结构密封胶的使用寿命应在 25年以上。从中也可证明,通过严格生产工艺控制和检测的硅酮结构密封胶的使用寿命应在 25年以上,并不是现在的 10年保质期。现在现存的具有 30年以上的仍然在使用的大量既有隐框玻璃幕墙,就是经过长时间自然耐老化实践的结果,可反映出硅酮结构密封胶的真实耐老化性能可以达到25年或以上。


2018年 9月,超强台风“山竹”袭击了深圳、珠海、广州、香港等地,国内一家硅酮胶生产企业对受台风影响最严重的深圳、珠海两地部分玻璃幕墙工程进行了跟踪调研。并对典型工程用硅酮结构密封胶以及国内外多个品牌硅酮结构密封胶进行了自然老化跟踪测试及对比分析台风过后幕墙情况:19项幕墙工程全部完好无损,没有因结构胶质量问题造成板块脱粘或脱落现象。尤其是珠海横琴某金融大厦、横琴某金融中心两个在建项目工程,台风来临时工程正处于玻璃板块安装阶段,超强台风使得板块受力状态多变——承受拉伸、剪切、疲劳、蠕变等多种复杂受力,板块损坏的风险很大,在遭受了“山竹”强台风及暴雨袭击之后,无一例玻璃板块受损脱粘或脱落现象,充分验证了质保 25年结构胶在恶劣环境条件下具有高强的抗风压能力,优异的耐疲劳和抗蠕变性能,在强台风的作用下仍然能够保证幕墙的安全。


而金属构件锈蚀与密封胶及密封胶条等密封材料的老化有直接的关系,金属构件锈蚀很大程度上是由于密封材料的老化,以及结构位移造成既有幕墙雨水渗漏,从而对既有幕墙金属支承构件产生严重的锈蚀,可以看作是幕墙密封性失效的“并发症”。


至于玻璃面板,如前文所述,主要还是玻璃自爆所产生的危害,通过现场安全检查表明,在正确的设计条件下,玻璃破损的主要原因在于玻璃的品种和玻璃自身的质量问题。在深圳市开展的既有幕墙安全调研检查中,凡采用钢化玻璃的项目均有自爆的问题,有的自爆率远远超过正常自爆率的范围。但也有的钢化玻璃几乎没有发生过自爆,产品质量非常好。在采用半钢化玻璃的所有项目中,包括已经使用达到设计使用年限的玻璃幕墙,均未有自爆的现象,即使有其它的因素造成玻璃破损,也未造成坠落的问题。


幕墙检测是难题

对于“超龄”幕墙是否安全不能一概而论,需要对这些幕墙进行检测,以此来对于安全性做出评价。依据《既有建筑幕墙安全维护管理办法》要求:建筑幕墙工程自竣工验收交付使用后,原则上每十年进行一次安全性鉴定。但事实上却很难操作,既有幕墙的检测面临许多待解难题。


“业主根本就不让你检测。”董红很直白地告诉记者。目前对既有幕墙检测工作很难开展,最主要的问题就是业主不配合。很多建筑幕墙都是安装在公共建筑上,比如银行、国电等一些单位,这些单位出于保密的考虑,通常会拒绝做幕墙检测。而即使是做完检测,发现问题,需要维修甚至重做,需要资金投入,对既有幕墙进行大板块的更换施工难度也非常高,所以成本投入并不低,这也是很多业主拒绝做检测的原因。如果只有一个业主还好办,如果存在多个业主,则更加麻烦了。


“超龄”幕墙需要进行检测并对其安全性做出判定,但是目前国家并没有出台相关的强制检修标准,只有一些地方政府出台了一些相关的管理办法。例如:天津市 2018年发布了《天津市既有建筑玻璃幕墙使用维护管理办法》,并由天津市相关政府部门主导进行既有建筑玻璃幕墙现场技术检查,天津市国土房管局出台了《天津市既有建筑玻璃幕墙普查工作实施方案》,对全天津市既有建筑玻璃幕墙的基本情况进行摸底盘查,建立既有建筑玻璃幕墙信息管理系统,实现规划、建设、使用管理信息共享和动态管理,明确管理范围,落实安全管理责任,以消除安全隐患。


幕墙的寿命其实与日常的维护也有很大关系,就像汽车保养和不保养差别很大,而目前我国大多业主缺乏幕墙维护的意识。董红透露说,铝门窗幕墙分会正在编制幕墙维护的标准,希望能给业主在做幕墙维护时提供参考,但很难强制性要求业主去做维护,无法形成约束力。


(参考:我国既有幕墙安全现状和应对措施——杜继予 台风过后既有幕墙调研及硅酮结构胶自然老化研究——程鹏、崔洪)

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