玻璃之家讯:1 前言
自二十世纪八九十年代起,建筑幕墙在上海城市建设中得到了迅速的应用。上海的城市建设也经历了高速发展阶段,中心城区高层建筑多、建筑密集、人流也十分密集。据统计到2010年底,上海市既有幕墙建筑有4000多幢,总建筑面积约1000万平方米,使用超过10年以上的建筑超过1500幢。
玻璃幕墙行业标准首见于1996年,并于2003年完成了标准修订[1];石材与金属幕墙行业标准在2001年出台。行业发展初期,技术标准滞后,加上目前很多既有建筑幕墙多造于1996年之前,上述因素造成“先天不足”。调研结果显示,行业标准出台前的建筑幕墙工程因设计、制作、安装、检测和验收没有技术依据,隐患较多。
另一方面,建筑幕墙作为外围护结构,其本身的刚度较小,设计年限也小于建筑物的使用年限,存在“性能退化”。如隐框玻璃幕墙中使用的硅酮结构胶质量保证期为十年,研究表明其性能随时间会退化;机械锚栓或化学锚栓在长期反复荷载作用下也会产生锚固松动现象;金属连接件的锈蚀现象;连接螺栓松动;石材空鼓或固定不牢等。
上海市人民政府在2012年2月1日修改了第78号政府令《上海市建筑物使用安装安全玻璃规定》,强调了在各类天棚吊顶、观光电梯、室内隔断、倾斜装配窗、楼梯阳台平台走廊的栏板和中庭内栏板、水族馆和游泳池的观光窗观光孔、公共建筑物的出入口门厅、易遭受撞击冲击且造成人体伤害的相关部位,必须使用安全玻璃。
根据“关于加强节能工作的决定”的要求,“大力发展节能省地型建筑,推动新建住宅和公共建筑严格实施节能50%的设计标准,直辖市及有条件的地区要率先实施节能65%的标准。”玻璃幕墙,作为建筑物内外可直接交互的物理界面这一部分,是影响室内热环境质量和建筑能耗最主要的部分之一。据统计幕墙门窗等围护结构在建筑总能耗中所占的比例约为72%。因此,讨论建筑整体节能的影响和作用时,幕墙门窗节能是无法忽略和回避的。 2 既有幕墙安全和节能检测需求巨大
针对既有建筑幕墙安全性、节能性的二个问题,得到了上海市政府相关部门和许多业主关注。上海市建设和管理委员会、上海市房地局共同组织了对本市既有建筑幕墙的综合整治工作,在全面调研的基础上,先后组织了既有玻璃幕墙安全性能检测评估技术、既有建筑幕墙节能检测评估技术的课题研究工作;建立了上海既有建筑幕墙信息数据库,包含了本地建筑幕墙工程的主要信息,便于相关部门的宏观管理;在全国范围内首次制定颁布了《玻璃幕墙安全性能检测评估技术规程》的地方规程。
随着一系列出台的政府节能管理指令,一批公共建筑物如宾馆、体育场所等,其建筑幕墙已使用超过十年,已启动既有幕墙节能检测评估和综合检测工作,上海旅游局对宾馆的节能检测提出了较系统全面的计划。如建国宾馆已完成外围护结构的全面检测评估及改造,不但建筑外立面效果得到了全面提升、而且节能效果明显。 3 既有建筑幕墙检测评估技术
针对既有建筑玻璃幕墙存在的主要问题(包括玻璃问题、铝合金构件强度问题、结构胶质量问题、五金件质量问题等),分析影响安全的主要因素,分别从玻璃种类和类别鉴别、硅酮结构密封胶物理性能及老化情况分析、幕墙主要受力框架和连接件性能检测,建立既有建筑玻璃幕墙安全性能检测评估方法。
既有玻璃幕墙检测评估,可从其承载能力、结构和构造、构件和节点变形三个子项的等级进行整体安全性能等级的综合评定。
安全性能等级评定一般以承载力为主线,但结构和构造、变形等与承载力的等级差异不应大于1级;当任一子项存在du级时,均应立即采取措施,所以该幕墙工程的安全性能等级为Du级。
当玻璃幕墙的安全性能等级定为Bu级、Cu级或Du级时,应根据缺陷严重程度和具体情况有选择地提出处理措施。
对于Bu级、Cu级或Du级的结构维修加固方式,在很大程度上取决于鉴定结论。一般来讲,对易于维修加固的结构,其结论一般倾向于保留、并采取合适的维修加固措施;而对于很难修复的结构或极易更换的构件,其结论一般倾向于重建或拆换。
4 既有建筑幕墙节能检测技术
影响幕墙门窗等外围护结构的热工的因素主要是对流、传导和辐射三大因素,故幕墙热工性能的评估也主要围绕这三方面进行。
4.1 幕墙气密性现场检测
气密性现场检测原理与实验室检测原理完全相同,目前国内已有专业的针对门窗现场气密性的检测设备。国外文献中有针对建筑物某一房间或门窗的检测设备。
4,2 玻璃可见光透射比、反射比、遮阳系数检测
玻璃可见光透射比、反射比、遮阳系数检测,可选取不同类型的玻璃实样进行实验室检测分析,检测分析的数据可供热工模拟计算使用。
4.3 热工模拟计算
幕墙的热工模拟计算可采用Lawrence Berkeley Laboratory软件OPTICS、THERM、WINDOW进行节点和板块的热工分析,计算单元板块一般选择较为典型的板块进行,对称轴处按边缘绝热处理。如下图所示:
幕墙热工计算需要掌握幕墙节点构造基本知识、温度场有限元计算理论,建模是否合理非常关键,应通过各种途径验证热工计算的物理模型、数学模型是否符合实际工况。其它应用软件还有加拿大Waterloo大学的Vision、欧洲的WIS和GLAD等。
5 结论
既有建筑幕墙综合检测时除技术因素以外,还有其它因素的影响,如产权关系复杂、维修基金不足以承担改造费用等经济因素,同时要确保建筑物仍然正常使用。因此除建筑物业主承担主要责任外,相关政府部门在政策面上结合城市公共安全、建筑节能等建立相应的激励机制,以推进此项工作的开展。
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准.玻璃幕墙工程技术规范(JGJ 102-2003).
[2]关于加强节能工作的决定.国发(2006)28号文.
[3]龙文志.建筑幕墙节能与创新.2006年上海幕墙门窗节能环保技术交流论坛.
[4]上海市建设技术发展基金会项目课题报告.玻璃幕墙安全性能现场检测评估技术研究.
[5]上海市工程建设规程.玻璃幕墙安全性能检测评估技术规程(DG/TJ08-803-2005).
[6]THERM5.2 / WINDOW5.2 NFRC SIMULATION MANUAL【完】
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