摘要:介紹了臺(tái)風(fēng)襲擊幕墻的調(diào)查情況,分析了案例,提出了防止臺(tái)風(fēng)破壞幕墻啟示建議。
一)臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生在熱帶海洋上、具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞力大的特點(diǎn),是世界上最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。臺(tái)風(fēng)的破壞力主要由強(qiáng)風(fēng)、暴雨和風(fēng)暴潮三個(gè)因素引起。
1、強(qiáng)風(fēng)臺(tái)風(fēng)是一個(gè)巨大的能量庫(kù),其風(fēng)速都在17米/秒以上,甚至在60米/秒以上。據(jù)測(cè),當(dāng)風(fēng)力達(dá)到12級(jí)時(shí),垂直于風(fēng)向平面上每平方米風(fēng)壓可達(dá)230公斤。
2、暴雨臺(tái)風(fēng)是非常強(qiáng)的降雨系統(tǒng)。一次臺(tái)風(fēng)登陸,降雨中心一天之中可降下100-300毫米的大暴雨,甚至可達(dá)500-800毫米。臺(tái)風(fēng)暴雨造成的洪澇災(zāi)害,是危險(xiǎn)性的災(zāi)害。臺(tái)風(fēng)暴雨強(qiáng)度大,洪水出現(xiàn)頻率高,波及范圍廣,來(lái)勢(shì)兇猛,破壞性極大。
3、風(fēng)暴潮所謂風(fēng)暴潮,就是當(dāng)臺(tái)風(fēng)移向陸地時(shí),由于臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)風(fēng)和低氣壓的作用,使海水向海岸方向強(qiáng)力堆積,潮位猛漲,水浪排山倒海般向海岸壓去。強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的風(fēng)暴潮能使沿海水位上升5-6米。風(fēng)暴潮與天文大潮高潮位相遇,產(chǎn)生高頻率的潮位,導(dǎo)致潮水漫溢,海堤潰決,沖毀房屋和各類建筑設(shè)施,淹沒(méi)城鎮(zhèn)和農(nóng)田,造成大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。風(fēng)暴潮還會(huì)造成海岸侵蝕,海水倒灌造成土地鹽漬化等災(zāi)害
二)“卡努”對(duì)浙江省臺(tái)州市建筑幕墻造成的損壞初步調(diào)查:
2005年9月12日,臺(tái)風(fēng)“卡努”在浙江有臺(tái)卅市登陸,臺(tái)風(fēng)在登陸時(shí)的中心氣壓為945百帕,臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)的風(fēng)速超過(guò)12級(jí),其中,風(fēng)速為大陳島觀測(cè)到的59.5m/s,超過(guò)去年“云娜”登陸時(shí)的58.7m/s。臺(tái)風(fēng)給臺(tái)卅市造成巨大損失,也對(duì)以風(fēng)荷載為主要荷載的建筑幕墻造成一定的損壞。臺(tái)風(fēng)過(guò)后,我們對(duì)市區(qū)的部分2005年9月12日,臺(tái)風(fēng)“卡努”在我市登陸,此次臺(tái)風(fēng)在登陸時(shí)的中心氣壓為945百帕,在臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)的風(fēng)速超過(guò)12級(jí),其中,風(fēng)速為大陳島觀測(cè)到的59.5m/s,超過(guò)去年“云娜”登陸時(shí)的58.7m/s。臺(tái)風(fēng)給我市造成巨大損失,臺(tái)風(fēng)過(guò)后,對(duì)市區(qū)的部分建筑幕墻造成的損壞作了初步調(diào)查:
一、幕墻板塊破壞情況
1、 以破壞幕墻類型劃分:在臺(tái)風(fēng)中各種類型的幕墻均有不同程度的破壞。
石材幕墻:總體情況良好,除極個(gè)別工程的個(gè)別板塊有脫落外(見(jiàn)照片1),沒(méi)有發(fā)生大面積石材板塊脫落或因石材抗彎強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的破裂現(xiàn)象。目前臺(tái)州二個(gè)高層建筑的石材幕墻均完好無(wú)損(建筑高度分別為: 78米與 65米,采用了背栓與蝴蝶扣的安裝方法)。
金屬幕墻:臺(tái)州市區(qū)目前的金屬幕墻主要為鋁塑板與純鋁板為主。在臺(tái)風(fēng)中,發(fā)現(xiàn)不少的鋁塑板板塊變形明顯,呈現(xiàn)出板塊向中間凹陷現(xiàn)象,變形后已明顯影響建筑立面觀感。除一個(gè)項(xiàng)目的純鋁板因?yàn)樵O(shè)計(jì)上的先天不足而在此次臺(tái)風(fēng)中部分板塊脫落外,其余純鋁板幕墻未見(jiàn)明顯變形與損壞,包括目前臺(tái)州市區(qū)的純鋁板幕墻(建筑高度為120m)。
玻璃幕墻:去年的“云娜”與今年的“卡努”臺(tái)風(fēng)中,市區(qū)的玻璃幕墻均有破壞,除一個(gè)項(xiàng)目出現(xiàn)板塊脫落外,其余破壞主要表現(xiàn)為玻璃板塊破裂、開啟扇破壞等。最為普遍的是板塊的強(qiáng)度破壞,且表現(xiàn)為破壞集中,即該工程除非板塊完好無(wú)損,如果產(chǎn)生破壞,往往是某一部位的幾塊玻璃板塊均發(fā)生破壞
2、以幕墻的破壞部位來(lái)看,發(fā)現(xiàn)絕大部分的破壞部位均為明顯的受風(fēng)荷載較大部位。由于臺(tái)風(fēng)的旋轉(zhuǎn)特性,造成臺(tái)風(fēng)登陸前后的臺(tái)州市區(qū)的風(fēng)速時(shí)的風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)或東北風(fēng),也即正風(fēng)壓部位應(yīng)為建筑的東立面與東北立面。同時(shí),在筑平面為凹形布置時(shí)的凹形內(nèi)轉(zhuǎn)角處,幕墻發(fā)生的破壞明顯高于建筑物的其他部位。其中檐口部位主要表現(xiàn)為負(fù)風(fēng)壓破壞,而凹形內(nèi)轉(zhuǎn)角處幕墻的破壞主要表現(xiàn)為正風(fēng)壓破壞。
3、建筑物所處的位置看,明顯呈現(xiàn)出處于風(fēng)口、山口部位。
4、處于市區(qū)密集建筑群的幕墻發(fā)生破壞不多,但處于郊區(qū)、開發(fā)區(qū)內(nèi)或處市區(qū)密集建筑群邊緣但建筑的東南或東北方向?yàn)榭臻煹氐哪粔?,發(fā)生的破壞明顯多。
5、從建筑的施工時(shí)間來(lái)看, 1996年前在幕墻規(guī)范出臺(tái)前施工的幕墻發(fā)生大面積破壞的較多,而1996年后施工的幕墻除極個(gè)別工程因?yàn)樵O(shè)計(jì)原因外,均未見(jiàn)大面積破壞現(xiàn)象,而主要表現(xiàn)為個(gè)別板塊的破壞。
二、幕墻滲水情況
臺(tái)風(fēng)中發(fā)現(xiàn)絕大部分的幕墻(90%以上)存在滲水現(xiàn)象,主要集中在開啟扇、不同材料的板塊相交處及女兒墻幕墻的收口處。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)部分幕墻的開啟扇滲漏嚴(yán)重至需臉盆接水的程度。并發(fā)現(xiàn),在臺(tái)風(fēng)風(fēng)速時(shí),玻璃幕墻開啟扇上的水甚至可以在風(fēng)壓力的作用下沿著玻璃,往上漫延400mm左右。大量的明框幕墻的原防水構(gòu)造在臺(tái)風(fēng)中根本起不到作用,經(jīng)常出現(xiàn)排水孔處的水在風(fēng)壓的作用下無(wú)法排水現(xiàn)象,部分隱框幕墻的開啟扇設(shè)計(jì)置了二道防水膠條但仍無(wú)法徹底解決防滲漏問(wèn)題,同時(shí)防水百頁(yè)在臺(tái)風(fēng)中根本起不到防水作用。幕墻的滲水直接影響到建筑的使用功能,已成為沿海地區(qū)僅次于節(jié)能的幕墻關(guān)注焦點(diǎn)。
三、板塊破壞主要原因分析
1、石材幕墻石材幕墻的破壞主要表現(xiàn)在個(gè)別板塊的脫落。在此次臺(tái)風(fēng)中破壞的石材幕墻采用了鋼針式連接,施工時(shí)間較早,破壞部位在檐口的收口位置。破壞原因經(jīng)分析是連接破壞,即施工原因是造成破壞的主要原因,再加上檐口部位風(fēng)荷載較大,造成連接失效。
2、玻璃幕墻
玻璃幕墻的破壞主要表現(xiàn)為板塊的脫落與板塊的破裂,主要原因是連接強(qiáng)度不足與板塊本身強(qiáng)度不足造成。連接強(qiáng)度不足是指結(jié)構(gòu)膠寬度不足或未采用螺栓固定副框或用自攻釘固定副框但間距過(guò)大型材壁厚不足。同時(shí)不排除個(gè)別項(xiàng)目的結(jié)構(gòu) 膠由于老化斷裂造成連接強(qiáng)度不足。
板塊的強(qiáng)度不足是指玻璃強(qiáng)度未經(jīng)計(jì)算或計(jì)算不正確造成板塊的抗彎強(qiáng)度不足或未采用鋼化玻璃,材料本身強(qiáng)度不符要求(主要是指96年前施工的幕墻,大部分采用了半鋼化玻璃) 板塊強(qiáng)度不足是本次臺(tái)風(fēng)中玻璃幕墻破壞的主要原因。
3、鋁塑板幕墻
鋁塑板幕墻的板塊破壞主要表現(xiàn)在板塊變形嚴(yán)重,主要原因與鋁塑板本身構(gòu)造有關(guān)。由于鋁塑板開槽折邊后鋁塑板四周折邊處材料強(qiáng)度損傷較大,即使四周加肋,也形成不了有效約束,再加上部分鋁塑板幕墻在施工時(shí)四周未加肋。因此臺(tái)風(fēng)中鋁塑板產(chǎn)生嚴(yán)重變形也就在情理之中。
四、典型案例分析
1、某玻璃幕墻開啟扇滲水原因分析及解決方法
某高層建筑建筑高度為120m,該工程施工完成后即遇今年的二次臺(tái)風(fēng)考驗(yàn)。在臺(tái)風(fēng)中,發(fā)現(xiàn)該開啟扇上部滲水十分嚴(yán)重,經(jīng)分析后認(rèn)為原因如下:
A、型材選用不當(dāng)。原設(shè)計(jì)單位為節(jié)約成本,未選用與立柱相配套的開啟扇結(jié)構(gòu)。所選用的為50系列平開窗型材。窗扇的外框與幕墻立柱的剛度差異極大,易產(chǎn)生變形差,即使在立柱與外框之間加了耐候膠,幕墻在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的變形差易使耐候膠密封失效,形成明縫。
最關(guān)鍵的是開啟扇的上口的設(shè)計(jì)存在先天不足,該開啟扇未按等壓原理進(jìn)行設(shè)計(jì),僅依靠膠條防水。臺(tái)風(fēng)中,雨水在風(fēng)壓作用下極易進(jìn)入到副框的內(nèi)腔,而副框內(nèi)未考慮任何排水措施,導(dǎo)致進(jìn)來(lái)的水不能及時(shí)排除,最終不斷滲入到室內(nèi)。
B、膠條截面過(guò)小。在設(shè)計(jì)中,由于膠條截面尺寸過(guò)小,與型材形成的有效搭接極小。因此,盡管從圖上看是設(shè)置了二道防水膠條,但形成的有效防水作用極小,再加鉸鏈安裝時(shí)如果稍不注意,就會(huì)造成膠條與橫梁、副框之間的搭接形成不了,反而形成了明縫,其防水效果也是可想而知的。
建議采取的措施:
由于該開啟扇數(shù)量極多,且在二次臺(tái)風(fēng)及幕墻的三性檢測(cè)中均未出現(xiàn)安全問(wèn)題,故從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā),認(rèn)為不宜作拆除更換,而宜采取改進(jìn)措施。
A、全面調(diào)整鉸鏈。由于結(jié)構(gòu)原因,如果開啟扇兩側(cè)的鉸鏈安裝位置不準(zhǔn)確,就會(huì)直接影響到開啟扇閉合后膠條未被壓縮到位,膠條與型材間形成明縫或暗縫,直接影響到防水。因此,建議施工單位全面調(diào)整鉸鏈位置,確保所有鉸鏈位置準(zhǔn)確,保證膠條與型材間不產(chǎn)生明縫。
B、在開啟扇上口外側(cè)增設(shè)擋水披條。由于該開啟扇在今年的“卡努”臺(tái)風(fēng)前的一次“麥莎”臺(tái)風(fēng)中已出現(xiàn)明顯滲漏,經(jīng)以上原因分析后并結(jié)合臺(tái)州當(dāng)?shù)貙?shí)際氣候條件與工程的實(shí)際情況,施工單位在我們的建議下在離上口一定位置(盡量近但不能影響到開啟扇的開啟)增設(shè)了鋁合金披條(建議用膠條,施工單位為施工方便,采用了鋁合金披條)。并對(duì)鉸鏈進(jìn)行調(diào)整后,在此次臺(tái)風(fēng)中發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn),相當(dāng)多的開啟扇在“卡努”臺(tái)風(fēng)中未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。經(jīng)實(shí)際臺(tái)風(fēng)檢驗(yàn),在開啟扇上口增設(shè)披水可明顯減少水穿過(guò)膠條,能有效起到減少滲漏現(xiàn)象。同時(shí),由于開啟扇上口的膠條較粗,因此,即使加了披條后,對(duì)建筑立面影響極小。
C、在窗扇內(nèi)框增加副框,增加一道防水措施。通過(guò)以上的調(diào)整后,發(fā)現(xiàn)雖然能基本解決防滲漏問(wèn)題,但仍不徹底,距離建設(shè)單位的要求尚有距離。經(jīng)討論后認(rèn)為在窗扇內(nèi)框附加一道副框,形成多道防水。同時(shí),在原先開啟扇上口的擋水披條采用加膠條方法,在窗扇自由開啟的前提下,保證開啟扇關(guān)閉時(shí),膠條可恢復(fù)至被部分壓縮狀態(tài),可以大量減少進(jìn)入到副框內(nèi)的雨水。
經(jīng)以上措施后,該開啟扇的防水問(wèn)題得到徹底解決。
2、某明框幕墻破壞原因分析
某工程為明框幕墻,建筑層數(shù)為6層,層高為 3.2m ,板塊分格尺寸為 1200mmX700mm,采用 5mm普通玻璃。在本次臺(tái)風(fēng)中發(fā)現(xiàn)大量的玻璃破壞,經(jīng)分析主要原因如下:
A、建筑物所處位置不利。由于臺(tái)州臺(tái)風(fēng)時(shí)風(fēng)速風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)與東北風(fēng),此建筑玻璃幕墻正處于東南方向,同時(shí),由于兩側(cè)密集的高層建筑與小山的存在,東南方向在實(shí)際上形成了理論的山口(臺(tái)州本地人俗稱為風(fēng)口)。因此,從建筑物本身所處的環(huán)境來(lái)看,其外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)如采用常規(guī)公式參照城市密集建筑群選D類的地面粗糙度是極不合適的。
B、建筑平面布置不利于外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。該建筑平面圖呈現(xiàn)內(nèi)凹,對(duì)正對(duì)風(fēng)口的幕墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是極不利的,除非設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)就已充分考慮到諸多的不利因素,否則在計(jì)算大面正負(fù)壓作用時(shí),僅按規(guī)范中的大面取為1.0是不合適的,而應(yīng)適當(dāng)提高。
C、由于建筑施工最早,該幕墻無(wú)完善的設(shè)計(jì)計(jì)算書(當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)尚無(wú)規(guī)范可言)?,F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采用了普通玻璃,其破壞主要表現(xiàn)為正風(fēng)壓作用下玻璃的彎曲破壞,其主要原因是玻璃本身的強(qiáng)度不足。
總體而言,未經(jīng)按照實(shí)際情況進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)計(jì)計(jì)算選用強(qiáng)度不足的材料是此明框幕墻破壞的主要原因。
3、某隱框幕墻破壞原因分析
某高層建筑的玻璃幕墻,建筑高度為102m,標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.3m,板塊分格尺寸為 1600mmX1190mm ,采用6mm厚鋼化玻璃。在去年的“云娜”臺(tái)風(fēng)中,該幕墻工程發(fā)生個(gè)別板塊脫落現(xiàn)象,在此次“卡努”臺(tái)風(fēng)中,發(fā)現(xiàn)部分板塊脫落,部分板塊破壞。經(jīng)分析主要原因如下:
A、設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)所選用的基本參數(shù)正確。但在結(jié)構(gòu)膠寬度計(jì)算時(shí),未按照規(guī)范要求,采用風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值進(jìn)行結(jié)構(gòu)膠寬度計(jì)算,而是采用了風(fēng)荷截標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算,兩者相差1.4的分項(xiàng)系數(shù),最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)膠寬度也相差1.4倍;在玻璃強(qiáng)度計(jì)算時(shí)未按照規(guī)范要求選用荷載組合進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,導(dǎo)致玻璃應(yīng)力值相差1.4倍。
B、該項(xiàng)目用于固定副框的采用了自攻釘,且自攻釘間隔普遍過(guò)大,是造成板塊整塊脫落的主要原因。在規(guī)范中,對(duì)用于主要部位的連接如果采用螺紋連接,則需保證型材厚度大于螺釘?shù)墓Q直徑。在該項(xiàng)目中根本無(wú)法滿足此要求。
C、玻璃采用了6mm的鋼化玻璃,采用風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算玻璃強(qiáng)度時(shí),玻璃應(yīng)力為79Mpa(基本風(fēng)壓取0.75 KN/m2),富裕系數(shù)不大,但實(shí)際風(fēng)荷載要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)值,這也是造成板塊破壞的原因之一。設(shè)計(jì)計(jì)算的失誤是造成此玻璃幕墻破壞的主要原因。
一)臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生在熱帶海洋上、具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞力大的特點(diǎn),是世界上最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。臺(tái)風(fēng)的破壞力主要由強(qiáng)風(fēng)、暴雨和風(fēng)暴潮三個(gè)因素引起。
1、強(qiáng)風(fēng)臺(tái)風(fēng)是一個(gè)巨大的能量庫(kù),其風(fēng)速都在17米/秒以上,甚至在60米/秒以上。據(jù)測(cè),當(dāng)風(fēng)力達(dá)到12級(jí)時(shí),垂直于風(fēng)向平面上每平方米風(fēng)壓可達(dá)230公斤。
2、暴雨臺(tái)風(fēng)是非常強(qiáng)的降雨系統(tǒng)。一次臺(tái)風(fēng)登陸,降雨中心一天之中可降下100-300毫米的大暴雨,甚至可達(dá)500-800毫米。臺(tái)風(fēng)暴雨造成的洪澇災(zāi)害,是危險(xiǎn)性的災(zāi)害。臺(tái)風(fēng)暴雨強(qiáng)度大,洪水出現(xiàn)頻率高,波及范圍廣,來(lái)勢(shì)兇猛,破壞性極大。
3、風(fēng)暴潮所謂風(fēng)暴潮,就是當(dāng)臺(tái)風(fēng)移向陸地時(shí),由于臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)風(fēng)和低氣壓的作用,使海水向海岸方向強(qiáng)力堆積,潮位猛漲,水浪排山倒海般向海岸壓去。強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的風(fēng)暴潮能使沿海水位上升5-6米。風(fēng)暴潮與天文大潮高潮位相遇,產(chǎn)生高頻率的潮位,導(dǎo)致潮水漫溢,海堤潰決,沖毀房屋和各類建筑設(shè)施,淹沒(méi)城鎮(zhèn)和農(nóng)田,造成大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。風(fēng)暴潮還會(huì)造成海岸侵蝕,海水倒灌造成土地鹽漬化等災(zāi)害
二)“卡努”對(duì)浙江省臺(tái)州市建筑幕墻造成的損壞初步調(diào)查:
2005年9月12日,臺(tái)風(fēng)“卡努”在浙江有臺(tái)卅市登陸,臺(tái)風(fēng)在登陸時(shí)的中心氣壓為945百帕,臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)的風(fēng)速超過(guò)12級(jí),其中,風(fēng)速為大陳島觀測(cè)到的59.5m/s,超過(guò)去年“云娜”登陸時(shí)的58.7m/s。臺(tái)風(fēng)給臺(tái)卅市造成巨大損失,也對(duì)以風(fēng)荷載為主要荷載的建筑幕墻造成一定的損壞。臺(tái)風(fēng)過(guò)后,我們對(duì)市區(qū)的部分2005年9月12日,臺(tái)風(fēng)“卡努”在我市登陸,此次臺(tái)風(fēng)在登陸時(shí)的中心氣壓為945百帕,在臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)的風(fēng)速超過(guò)12級(jí),其中,風(fēng)速為大陳島觀測(cè)到的59.5m/s,超過(guò)去年“云娜”登陸時(shí)的58.7m/s。臺(tái)風(fēng)給我市造成巨大損失,臺(tái)風(fēng)過(guò)后,對(duì)市區(qū)的部分建筑幕墻造成的損壞作了初步調(diào)查:
一、幕墻板塊破壞情況
1、 以破壞幕墻類型劃分:在臺(tái)風(fēng)中各種類型的幕墻均有不同程度的破壞。
石材幕墻:總體情況良好,除極個(gè)別工程的個(gè)別板塊有脫落外(見(jiàn)照片1),沒(méi)有發(fā)生大面積石材板塊脫落或因石材抗彎強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的破裂現(xiàn)象。目前臺(tái)州二個(gè)高層建筑的石材幕墻均完好無(wú)損(建筑高度分別為: 78米與 65米,采用了背栓與蝴蝶扣的安裝方法)。
金屬幕墻:臺(tái)州市區(qū)目前的金屬幕墻主要為鋁塑板與純鋁板為主。在臺(tái)風(fēng)中,發(fā)現(xiàn)不少的鋁塑板板塊變形明顯,呈現(xiàn)出板塊向中間凹陷現(xiàn)象,變形后已明顯影響建筑立面觀感。除一個(gè)項(xiàng)目的純鋁板因?yàn)樵O(shè)計(jì)上的先天不足而在此次臺(tái)風(fēng)中部分板塊脫落外,其余純鋁板幕墻未見(jiàn)明顯變形與損壞,包括目前臺(tái)州市區(qū)的純鋁板幕墻(建筑高度為120m)。
玻璃幕墻:去年的“云娜”與今年的“卡努”臺(tái)風(fēng)中,市區(qū)的玻璃幕墻均有破壞,除一個(gè)項(xiàng)目出現(xiàn)板塊脫落外,其余破壞主要表現(xiàn)為玻璃板塊破裂、開啟扇破壞等。最為普遍的是板塊的強(qiáng)度破壞,且表現(xiàn)為破壞集中,即該工程除非板塊完好無(wú)損,如果產(chǎn)生破壞,往往是某一部位的幾塊玻璃板塊均發(fā)生破壞
2、以幕墻的破壞部位來(lái)看,發(fā)現(xiàn)絕大部分的破壞部位均為明顯的受風(fēng)荷載較大部位。由于臺(tái)風(fēng)的旋轉(zhuǎn)特性,造成臺(tái)風(fēng)登陸前后的臺(tái)州市區(qū)的風(fēng)速時(shí)的風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)或東北風(fēng),也即正風(fēng)壓部位應(yīng)為建筑的東立面與東北立面。同時(shí),在筑平面為凹形布置時(shí)的凹形內(nèi)轉(zhuǎn)角處,幕墻發(fā)生的破壞明顯高于建筑物的其他部位。其中檐口部位主要表現(xiàn)為負(fù)風(fēng)壓破壞,而凹形內(nèi)轉(zhuǎn)角處幕墻的破壞主要表現(xiàn)為正風(fēng)壓破壞。
3、建筑物所處的位置看,明顯呈現(xiàn)出處于風(fēng)口、山口部位。
4、處于市區(qū)密集建筑群的幕墻發(fā)生破壞不多,但處于郊區(qū)、開發(fā)區(qū)內(nèi)或處市區(qū)密集建筑群邊緣但建筑的東南或東北方向?yàn)榭臻煹氐哪粔?,發(fā)生的破壞明顯多。
5、從建筑的施工時(shí)間來(lái)看, 1996年前在幕墻規(guī)范出臺(tái)前施工的幕墻發(fā)生大面積破壞的較多,而1996年后施工的幕墻除極個(gè)別工程因?yàn)樵O(shè)計(jì)原因外,均未見(jiàn)大面積破壞現(xiàn)象,而主要表現(xiàn)為個(gè)別板塊的破壞。
二、幕墻滲水情況
臺(tái)風(fēng)中發(fā)現(xiàn)絕大部分的幕墻(90%以上)存在滲水現(xiàn)象,主要集中在開啟扇、不同材料的板塊相交處及女兒墻幕墻的收口處。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)部分幕墻的開啟扇滲漏嚴(yán)重至需臉盆接水的程度。并發(fā)現(xiàn),在臺(tái)風(fēng)風(fēng)速時(shí),玻璃幕墻開啟扇上的水甚至可以在風(fēng)壓力的作用下沿著玻璃,往上漫延400mm左右。大量的明框幕墻的原防水構(gòu)造在臺(tái)風(fēng)中根本起不到作用,經(jīng)常出現(xiàn)排水孔處的水在風(fēng)壓的作用下無(wú)法排水現(xiàn)象,部分隱框幕墻的開啟扇設(shè)計(jì)置了二道防水膠條但仍無(wú)法徹底解決防滲漏問(wèn)題,同時(shí)防水百頁(yè)在臺(tái)風(fēng)中根本起不到防水作用。幕墻的滲水直接影響到建筑的使用功能,已成為沿海地區(qū)僅次于節(jié)能的幕墻關(guān)注焦點(diǎn)。
三、板塊破壞主要原因分析
1、石材幕墻石材幕墻的破壞主要表現(xiàn)在個(gè)別板塊的脫落。在此次臺(tái)風(fēng)中破壞的石材幕墻采用了鋼針式連接,施工時(shí)間較早,破壞部位在檐口的收口位置。破壞原因經(jīng)分析是連接破壞,即施工原因是造成破壞的主要原因,再加上檐口部位風(fēng)荷載較大,造成連接失效。
2、玻璃幕墻
玻璃幕墻的破壞主要表現(xiàn)為板塊的脫落與板塊的破裂,主要原因是連接強(qiáng)度不足與板塊本身強(qiáng)度不足造成。連接強(qiáng)度不足是指結(jié)構(gòu)膠寬度不足或未采用螺栓固定副框或用自攻釘固定副框但間距過(guò)大型材壁厚不足。同時(shí)不排除個(gè)別項(xiàng)目的結(jié)構(gòu) 膠由于老化斷裂造成連接強(qiáng)度不足。
板塊的強(qiáng)度不足是指玻璃強(qiáng)度未經(jīng)計(jì)算或計(jì)算不正確造成板塊的抗彎強(qiáng)度不足或未采用鋼化玻璃,材料本身強(qiáng)度不符要求(主要是指96年前施工的幕墻,大部分采用了半鋼化玻璃) 板塊強(qiáng)度不足是本次臺(tái)風(fēng)中玻璃幕墻破壞的主要原因。
3、鋁塑板幕墻
鋁塑板幕墻的板塊破壞主要表現(xiàn)在板塊變形嚴(yán)重,主要原因與鋁塑板本身構(gòu)造有關(guān)。由于鋁塑板開槽折邊后鋁塑板四周折邊處材料強(qiáng)度損傷較大,即使四周加肋,也形成不了有效約束,再加上部分鋁塑板幕墻在施工時(shí)四周未加肋。因此臺(tái)風(fēng)中鋁塑板產(chǎn)生嚴(yán)重變形也就在情理之中。
四、典型案例分析
1、某玻璃幕墻開啟扇滲水原因分析及解決方法
某高層建筑建筑高度為120m,該工程施工完成后即遇今年的二次臺(tái)風(fēng)考驗(yàn)。在臺(tái)風(fēng)中,發(fā)現(xiàn)該開啟扇上部滲水十分嚴(yán)重,經(jīng)分析后認(rèn)為原因如下:
A、型材選用不當(dāng)。原設(shè)計(jì)單位為節(jié)約成本,未選用與立柱相配套的開啟扇結(jié)構(gòu)。所選用的為50系列平開窗型材。窗扇的外框與幕墻立柱的剛度差異極大,易產(chǎn)生變形差,即使在立柱與外框之間加了耐候膠,幕墻在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的變形差易使耐候膠密封失效,形成明縫。
最關(guān)鍵的是開啟扇的上口的設(shè)計(jì)存在先天不足,該開啟扇未按等壓原理進(jìn)行設(shè)計(jì),僅依靠膠條防水。臺(tái)風(fēng)中,雨水在風(fēng)壓作用下極易進(jìn)入到副框的內(nèi)腔,而副框內(nèi)未考慮任何排水措施,導(dǎo)致進(jìn)來(lái)的水不能及時(shí)排除,最終不斷滲入到室內(nèi)。
B、膠條截面過(guò)小。在設(shè)計(jì)中,由于膠條截面尺寸過(guò)小,與型材形成的有效搭接極小。因此,盡管從圖上看是設(shè)置了二道防水膠條,但形成的有效防水作用極小,再加鉸鏈安裝時(shí)如果稍不注意,就會(huì)造成膠條與橫梁、副框之間的搭接形成不了,反而形成了明縫,其防水效果也是可想而知的。
建議采取的措施:
由于該開啟扇數(shù)量極多,且在二次臺(tái)風(fēng)及幕墻的三性檢測(cè)中均未出現(xiàn)安全問(wèn)題,故從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā),認(rèn)為不宜作拆除更換,而宜采取改進(jìn)措施。
A、全面調(diào)整鉸鏈。由于結(jié)構(gòu)原因,如果開啟扇兩側(cè)的鉸鏈安裝位置不準(zhǔn)確,就會(huì)直接影響到開啟扇閉合后膠條未被壓縮到位,膠條與型材間形成明縫或暗縫,直接影響到防水。因此,建議施工單位全面調(diào)整鉸鏈位置,確保所有鉸鏈位置準(zhǔn)確,保證膠條與型材間不產(chǎn)生明縫。
B、在開啟扇上口外側(cè)增設(shè)擋水披條。由于該開啟扇在今年的“卡努”臺(tái)風(fēng)前的一次“麥莎”臺(tái)風(fēng)中已出現(xiàn)明顯滲漏,經(jīng)以上原因分析后并結(jié)合臺(tái)州當(dāng)?shù)貙?shí)際氣候條件與工程的實(shí)際情況,施工單位在我們的建議下在離上口一定位置(盡量近但不能影響到開啟扇的開啟)增設(shè)了鋁合金披條(建議用膠條,施工單位為施工方便,采用了鋁合金披條)。并對(duì)鉸鏈進(jìn)行調(diào)整后,在此次臺(tái)風(fēng)中發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn),相當(dāng)多的開啟扇在“卡努”臺(tái)風(fēng)中未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。經(jīng)實(shí)際臺(tái)風(fēng)檢驗(yàn),在開啟扇上口增設(shè)披水可明顯減少水穿過(guò)膠條,能有效起到減少滲漏現(xiàn)象。同時(shí),由于開啟扇上口的膠條較粗,因此,即使加了披條后,對(duì)建筑立面影響極小。
C、在窗扇內(nèi)框增加副框,增加一道防水措施。通過(guò)以上的調(diào)整后,發(fā)現(xiàn)雖然能基本解決防滲漏問(wèn)題,但仍不徹底,距離建設(shè)單位的要求尚有距離。經(jīng)討論后認(rèn)為在窗扇內(nèi)框附加一道副框,形成多道防水。同時(shí),在原先開啟扇上口的擋水披條采用加膠條方法,在窗扇自由開啟的前提下,保證開啟扇關(guān)閉時(shí),膠條可恢復(fù)至被部分壓縮狀態(tài),可以大量減少進(jìn)入到副框內(nèi)的雨水。
經(jīng)以上措施后,該開啟扇的防水問(wèn)題得到徹底解決。
2、某明框幕墻破壞原因分析
某工程為明框幕墻,建筑層數(shù)為6層,層高為 3.2m ,板塊分格尺寸為 1200mmX700mm,采用 5mm普通玻璃。在本次臺(tái)風(fēng)中發(fā)現(xiàn)大量的玻璃破壞,經(jīng)分析主要原因如下:
A、建筑物所處位置不利。由于臺(tái)州臺(tái)風(fēng)時(shí)風(fēng)速風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)與東北風(fēng),此建筑玻璃幕墻正處于東南方向,同時(shí),由于兩側(cè)密集的高層建筑與小山的存在,東南方向在實(shí)際上形成了理論的山口(臺(tái)州本地人俗稱為風(fēng)口)。因此,從建筑物本身所處的環(huán)境來(lái)看,其外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)如采用常規(guī)公式參照城市密集建筑群選D類的地面粗糙度是極不合適的。
B、建筑平面布置不利于外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。該建筑平面圖呈現(xiàn)內(nèi)凹,對(duì)正對(duì)風(fēng)口的幕墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是極不利的,除非設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)就已充分考慮到諸多的不利因素,否則在計(jì)算大面正負(fù)壓作用時(shí),僅按規(guī)范中的大面取為1.0是不合適的,而應(yīng)適當(dāng)提高。
C、由于建筑施工最早,該幕墻無(wú)完善的設(shè)計(jì)計(jì)算書(當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)尚無(wú)規(guī)范可言)?,F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采用了普通玻璃,其破壞主要表現(xiàn)為正風(fēng)壓作用下玻璃的彎曲破壞,其主要原因是玻璃本身的強(qiáng)度不足。
總體而言,未經(jīng)按照實(shí)際情況進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)計(jì)計(jì)算選用強(qiáng)度不足的材料是此明框幕墻破壞的主要原因。
3、某隱框幕墻破壞原因分析
某高層建筑的玻璃幕墻,建筑高度為102m,標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.3m,板塊分格尺寸為 1600mmX1190mm ,采用6mm厚鋼化玻璃。在去年的“云娜”臺(tái)風(fēng)中,該幕墻工程發(fā)生個(gè)別板塊脫落現(xiàn)象,在此次“卡努”臺(tái)風(fēng)中,發(fā)現(xiàn)部分板塊脫落,部分板塊破壞。經(jīng)分析主要原因如下:
A、設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)所選用的基本參數(shù)正確。但在結(jié)構(gòu)膠寬度計(jì)算時(shí),未按照規(guī)范要求,采用風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值進(jìn)行結(jié)構(gòu)膠寬度計(jì)算,而是采用了風(fēng)荷截標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算,兩者相差1.4的分項(xiàng)系數(shù),最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)膠寬度也相差1.4倍;在玻璃強(qiáng)度計(jì)算時(shí)未按照規(guī)范要求選用荷載組合進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,導(dǎo)致玻璃應(yīng)力值相差1.4倍。
B、該項(xiàng)目用于固定副框的采用了自攻釘,且自攻釘間隔普遍過(guò)大,是造成板塊整塊脫落的主要原因。在規(guī)范中,對(duì)用于主要部位的連接如果采用螺紋連接,則需保證型材厚度大于螺釘?shù)墓Q直徑。在該項(xiàng)目中根本無(wú)法滿足此要求。
C、玻璃采用了6mm的鋼化玻璃,采用風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算玻璃強(qiáng)度時(shí),玻璃應(yīng)力為79Mpa(基本風(fēng)壓取0.75 KN/m2),富裕系數(shù)不大,但實(shí)際風(fēng)荷載要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)值,這也是造成板塊破壞的原因之一。設(shè)計(jì)計(jì)算的失誤是造成此玻璃幕墻破壞的主要原因。