探究既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警機(jī)制
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作者：張毅
建立既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警機(jī)制，在玻璃幕墻安全事故發(fā)生之前進(jìn)行風(fēng)險預(yù)測并采取相應(yīng)措施，保證既有玻璃幕墻建筑的正常使用和人身財產(chǎn)安全工作已迫在眉睫。對于既有建筑幕墻的安全評估，已有處理措施大多過于復(fù)雜或籠統(tǒng)，實際應(yīng)用中可操作性差，因此，以簡單易行、合理可靠為原則，對既有玻璃幕墻安全評估和預(yù)警機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)研究，并結(jié)合工程實例分析其適用性，通過保障措施的支持，防患于未然，對確保幕墻行業(yè)安全穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。
1 既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警機(jī)制
安全風(fēng)險預(yù)警機(jī)制就是對安全風(fēng)險進(jìn)行檢測，通過分析風(fēng)險水平，提前對危險狀態(tài)發(fā)布警告并及時處理的制度。一般情況下，安全風(fēng)險預(yù)警包括安全風(fēng)險檢測，安全風(fēng)險因子識別，安全風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系的建立，安全風(fēng)險預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)的確立和安全風(fēng)險應(yīng)對與響應(yīng)系統(tǒng)等幾個方面。
1.1 既有玻璃幕墻安全風(fēng)險檢測
1.1.1 既有玻璃幕墻安全風(fēng)險類型
既有玻璃幕墻在使用過程中存在各式各類風(fēng)險，然而每種風(fēng)險發(fā)生的概率和程度不盡相同，各種風(fēng)險之間還存在關(guān)聯(lián)。為全面分析玻璃幕墻使用過程中的主要風(fēng)險，通過專家訪談、調(diào)查問卷等 方式，根據(jù)幕墻的不同組成部分，確定了既有玻璃幕墻主要安全風(fēng)險共有如下幾個方面。
1)面板采用非安全玻璃、自爆、脫落、碎裂等。
2)結(jié)構(gòu)膠結(jié)構(gòu)膠老化、起泡、塑性變形、龜裂、黏結(jié)失效等。
3)結(jié)構(gòu)構(gòu)造及受力構(gòu)件索桁架、鋼架等承載力不足，螺栓、預(yù)埋件、連接件等錨固緊固件老化、生銹、破損、卡死、松動變形、扭曲損壞、脫落等。
4)開啟窗 窗五金件由于窗扇使用不當(dāng)、防銹處理不足等問題，存在變形、腐蝕、卡死、缺損等情況，導(dǎo)致窗扇支撐安全度不足，甚至脫落。
5)密封材料 密封膠、密封條失效、脫落，導(dǎo)致雨水滲漏，腐蝕幕墻構(gòu)件，引起構(gòu)件或面板脫落等。
1.1.2 既有玻璃幕墻安全風(fēng)險檢測方法
對于既有玻璃幕墻安全風(fēng)險檢測，一般以現(xiàn)場檢測為主，結(jié)合現(xiàn)場取樣進(jìn)行試驗檢查和力學(xué)驗算。檢查分為初步檢查和詳細(xì)檢查兩方面，其中初步檢查應(yīng)針對直接可見、遮擋物易移除且易恢復(fù)的部位，常采用目測、手試、簡易工具測量等檢查方法進(jìn)行；詳細(xì)檢查依托主要材料試驗，采取現(xiàn)場取樣后交由專業(yè)實驗室檢測并得出試驗數(shù)據(jù)和試驗結(jié)論�；谏鲜霾Ａ粔Φ膸最惓Ｒ婏L(fēng)險，以檢測指標(biāo)為依據(jù)實行分項檢測。
1.2 既有玻璃幕墻安全風(fēng)險因子識別
1. 2.1 外部因子
1)時間因素
由于我國建筑幕墻的設(shè)計使用最低年限為25年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于建筑本體使用年限，而玻璃幕墻常用的硅酮結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量保證期一般只有10年，更是低于幕墻設(shè)計使用年限，且隨著時間推移其性能會發(fā)生嚴(yán)重退化。幕墻與建筑主體連接部分在溫差及長期荷載的反復(fù)作用下，將發(fā)生金屬構(gòu)件及連接件的銹蝕，錨固及連接螺栓的松動，這些都會不同程度地降低其安全使用性能。
2)建設(shè)過程不規(guī)范
20世紀(jì)80年代末至90年代初，幕墻技術(shù)從國外引入我國，并迅速在全國得到廣泛應(yīng)用，但直至1996年，關(guān)于玻璃幕墻行業(yè)的國家標(biāo)準(zhǔn)才出臺，由于標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的相對滯后，致使玻璃幕墻工程從設(shè)計、制作、安裝、檢測和驗收等各環(huán)節(jié)都缺少統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，設(shè)計不合理、施工過程質(zhì)量控制不嚴(yán)、驗收不規(guī)范，加之從業(yè)人員對幕墻行業(yè)技術(shù)控制不足等造成的質(zhì)量問題，隨著時間的推移逐漸發(fā)展為使用過程中的嚴(yán)重安全風(fēng)險。
3)日常使用和維護(hù)不當(dāng)
使用過程中的人為破壞、清洗時使用有腐蝕性 的清洗劑等因素對玻璃幕墻造成一定程度的損壞。
4)環(huán)境因素
一般情況下，幕墻長期處于重力荷載作用下， 同時承受風(fēng)荷載和溫度應(yīng)力等作用，加之多種化學(xué)侵蝕作用，對幕墻質(zhì)量產(chǎn)生重大考驗。若是遭受地 震、臺風(fēng)、雷擊、火災(zāi)等突發(fā)災(zāi)害，其造成的風(fēng)險更 加不可估量。
5)社會和經(jīng)濟(jì)因素
如產(chǎn)權(quán)關(guān)系復(fù)雜、責(zé)任人不明確、維修基金不 足以承擔(dān)檢測和改造費(fèi)用等。
1.2.2 內(nèi)部因子
內(nèi)部因子是指直接造成玻璃幕墻實體損害的 質(zhì)量問題，分為定性和定量兩方面。
1)定性因子包括面板變形程度，玻璃中結(jié)石、 氣泡、砂粒、硫化鎳等雜質(zhì)位置和密集程度，玻璃邊 緣的處理情況，磨邊、倒棱、倒角質(zhì)量，劃傷、損傷、 破裂情況等；結(jié)構(gòu)膠和密封材料表觀腐蝕老化程 度，開裂、起泡、變色情況，注膠飽滿程度，黏結(jié)質(zhì)量 等；受力構(gòu)件和開啟窗的腐蝕和生銹程度、緊固程度、變形情況等。
2)定量因子包括面板中所含硫化鎳粒徑、振動 頻率等，結(jié)構(gòu)膠和密封材料的尺寸參數(shù)、拉伸強(qiáng)度、 斷裂延伸率、邵氏硬度、質(zhì)量損失率等，結(jié)構(gòu)構(gòu)造及 受力構(gòu)件的數(shù)量、承載力、變形等。
1.3 既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系
1.3.1預(yù)警指標(biāo)確立原則
1)科學(xué)性 預(yù)警指標(biāo)應(yīng)以安全風(fēng)險因子為主要來源，而由于外部因子與內(nèi)部因子相互關(guān)聯(lián)，如時間因素，隨著時間推移幕墻本體產(chǎn)生性能老化，而這些都能更具體地反映在內(nèi)部因子中。因此，預(yù)警指標(biāo)應(yīng)基于幕墻本體根據(jù)風(fēng)險的真實情況設(shè)計，以內(nèi)部因子為主要來源，有條件的情況下以量化指標(biāo)為主，保證預(yù)警的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。
2)可檢測性能夠量化的預(yù)警指標(biāo)，其值必須 在現(xiàn)有技術(shù)水平下可以很方便地檢測出來，否則該指標(biāo)只能是一紙空談，沒有現(xiàn)實意義和實用價值。
3)代表性 預(yù)警指標(biāo)必須是某一類風(fēng)險眾多影響因素中最有代表性的一項或幾項。
4)全面性為了能夠全面評價幕墻安全狀況，預(yù)警指標(biāo)必須從玻璃幕墻各風(fēng)險類型出發(fā)，涵蓋安全風(fēng)險的每一個方面。
1.3.2 預(yù)警指標(biāo)體系建立
根據(jù)預(yù)警指標(biāo)確立原則，預(yù)警指標(biāo)體系的確立如圖1所示。圖中取樣試驗參數(shù)包括熱老化、邵氏硬度、紫外線處理、拉伸強(qiáng)度、斷裂延伸5項指標(biāo)。
1.4既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)的確立及風(fēng)險應(yīng)對
在預(yù)警指標(biāo)體系建立的基礎(chǔ)上，通過檢測相關(guān)預(yù)警指標(biāo)的實際狀況，結(jié)合預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用一定的分析方法，得出某一既有玻璃幕墻的安全預(yù)警等級，具體方法如下。
5個一級指標(biāo)（面板、結(jié)構(gòu)膠、結(jié)構(gòu)構(gòu)造與受力構(gòu)件、開啟窗、密封材料）滿分均為100分，實際應(yīng)用中，根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)（見表1），通過檢測和評價每一個一級指標(biāo)下設(shè)的二級指標(biāo)的情況，綜合得出各一級指標(biāo)的分值X1，X2，X3，X4，X5，分別乘以相應(yīng)一級指標(biāo)的權(quán)重w1，w2，w3，w4，w5，乘積相加得出安全值S。
式中：S為既有玻璃幕墻安全值，SƐ [0，100]；X為一級指標(biāo)分值；w為一級指標(biāo)權(quán)重。
各一級指標(biāo)權(quán)重的設(shè)置不能一概而論，應(yīng)綜合考慮具體幕墻形式、使用狀況和環(huán)境狀況，采用經(jīng)驗法、專家咨詢權(quán)數(shù)法（Delphi法）、調(diào)查問卷或相關(guān)數(shù)學(xué)方法科學(xué)確定。無論任何形式的幕墻，其面板指標(biāo)的權(quán)重都應(yīng)較大，因為玻璃自爆和脫落所引起的損失程度最為嚴(yán)重。但是對于結(jié)構(gòu)膠指標(biāo)而言，由于隱框玻璃幕墻主要是靠結(jié)構(gòu)膠的黏結(jié)力固定，而明框和點(diǎn)式玻璃幕墻則不然，故其在明框玻璃幕墻或點(diǎn)式玻璃幕墻中的權(quán)重應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于隱框玻璃幕墻。
根據(jù)式(1)得出的安全值必位于[0，100]區(qū)間內(nèi)，根據(jù)既有玻璃幕墻安全值得分分布情況，對應(yīng)既有玻璃幕墻的事故發(fā)生情況并參考國內(nèi)外預(yù)警等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，劃分既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警等級如表2所示。
2 既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警響應(yīng)流程
根據(jù)既有玻璃幕墻行業(yè)和事故特點(diǎn)，針對以上預(yù)警機(jī)制，設(shè)計既有玻璃幕墻安全風(fēng)險響應(yīng)流程，為相關(guān)單位的預(yù)警工作提供借鑒（見圖2）。
3 工程實例分析
某大學(xué)附屬醫(yī)院，項目主體高度124m，主體大樓幕墻總建筑面積13 512.35m2，項目幕墻大面采用全隱框玻璃幕墻形式，局部外掛橫向裝飾線條。該大樓自2009年7月建成投入使用，使用過程中未能很好地實行維護(hù)、保養(yǎng)，也未進(jìn)行過安全性檢查和鑒定。2014年底對該玻璃幕墻進(jìn)行風(fēng)險檢測，通過預(yù)警響應(yīng)流程實施預(yù)警機(jī)制，綜合評定該幕墻工程的預(yù)警等級，提出相應(yīng)措施。檢測情況如下。
1)玻璃面板
部分玻璃有斑點(diǎn)、劃傷、破損等缺陷。個別玻璃附框脫落，玻璃厚度滿足設(shè)計要求。
2)硅酮結(jié)構(gòu)膠
硅酮結(jié)構(gòu)膠未見有脫膠、開裂、氣泡，部分結(jié)構(gòu)膠存在化學(xué)析出現(xiàn)象。
3)結(jié)構(gòu)構(gòu)造與受力構(gòu)件
幕墻各節(jié)點(diǎn)連接可靠，構(gòu)造方式符合設(shè)計要求；立柱、橫梁連接處密封膠部分未注膠；立柱、橫梁外觀無明顯變形或裂縫，局部有流痕和損壞，表面涂膜有輕度腐蝕；梁柱連接角碼、螺栓規(guī)格數(shù)量符合設(shè)計要求。
4)開啟窗
五金件配件窗連接桿銹蝕嚴(yán)重，部分已經(jīng)脫落；所有幕墻上懸窗未按照施工規(guī)范安裝幕墻窗止退塊；所有幕墻隱框窗未按照規(guī)范安裝玻璃防墜落托塊，完全采用結(jié)構(gòu)膠受力；絕大部分幕墻窗連接桿螺母數(shù)量不符合規(guī)范要求，部分開啟扇連桿脫落。
5)密封材料
部分密封材料有硬化龜裂、脫落現(xiàn)象；密封膠材料在屋頂部位、樓層間橫向鋁型材裝飾帶部位龜裂、老化情況嚴(yán)重；存在滲漏現(xiàn)象。
由于密封膠存在問題較為嚴(yán)重，對其進(jìn)行取樣試驗。取樣部位為31樓樓頂、2樓東側(cè)、5樓南側(cè)3個部位，取樣長度均為100mm。拉伸試驗開始前，首先觀察密封膠外觀情況，未出現(xiàn)明顯裂紋，而屋頂密封膠因風(fēng)化作用嚴(yán)重，外觀顏色老化程度相對明顯。拉伸試驗過程中，在不破壞試件的情況下，3組拉伸數(shù)據(jù)分別如下：31層最大拉伸長度120mm，2層最大拉伸長度180mm，5層最大拉伸長度200mm;拉伸率分別為20%，80%，100%。
通過數(shù)據(jù)分析，在規(guī)范要求100%拉伸率情況下，31層密封膠已不能滿足繼續(xù)使用要求；依據(jù)經(jīng)驗判斷，建筑物外橫向裝飾線密封膠亦不能滿足繼續(xù)使用要求；常規(guī)樓層依據(jù)試驗數(shù)據(jù)判定，大部分密封膠基本滿足繼續(xù)使用要求。
根據(jù)檢測記錄和表1所列既有玻璃幕墻安全狀況評價標(biāo)準(zhǔn)，得出各項一級指標(biāo)的分值；由于該幕墻工程為全隱框玻璃幕墻，而住院大樓為公共建筑，使用環(huán)境復(fù)雜，位于南方潮濕多雨環(huán)境中，結(jié)合實際情況，運(yùn)用專家咨詢權(quán)數(shù)法（Delphi法）確定各指標(biāo)權(quán)重（見表3）。
將上述各指標(biāo)分值和權(quán)重代入式(1)，得出該玻璃幕墻安全值：
S=76 x0.2 +93 x0.4 +87 x0.2 +22×0.15+56 x0.05 =75.9
根據(jù)表2進(jìn)行安全風(fēng)險預(yù)警等級綜合評定，安全值75.9位于區(qū)間[70，80）內(nèi)，可知該玻璃幕墻預(yù)警等級為中度預(yù)警，其安全性能不足，已顯著影響玻璃幕墻繼續(xù)使用，需針對問題部位進(jìn)行修補(bǔ)、加固和更換。首先對破損玻璃應(yīng)全部卸除并立即更換；對于硅酮結(jié)構(gòu)膠，應(yīng)進(jìn)行科學(xué)取樣、抽樣檢測，驗證結(jié)構(gòu)膠的性能，若不滿足要求，應(yīng)拆除原有副框及玻璃，清除后重新打膠或補(bǔ)膠；對個別表面存在嚴(yán)重流痕、涂膜嚴(yán)重腐蝕的構(gòu)件，應(yīng)做好表面防腐處理；對于部分表面存在嚴(yán)重銹蝕的開啟窗連接件及其他配件，應(yīng)除去銹層，并重新做好表面防銹處理；對于存在老化和龜裂的硅酮密封膠，應(yīng)全部更換。之后進(jìn)行二次抽查，結(jié)果達(dá)到安全使用標(biāo)準(zhǔn)方可認(rèn)定警報解除。4 既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警機(jī)制保障措施
鑒于目前我國對既有玻璃幕墻風(fēng)險關(guān)注力度仍然不夠，因此既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警機(jī)制要順利實施，必須以下列保障措施的支持為前提。
4.1制度保障
《既有建筑幕墻安全維護(hù)管理辦法》第3條規(guī)定：“既有建筑幕墻的安全維護(hù)，實行業(yè)主負(fù)責(zé)制”。作為業(yè)主，應(yīng)每隔5年進(jìn)行1次全面檢查，10年進(jìn)行1次安全性鑒定。幕墻工程竣工驗收1年后，建筑幕墻的安全維護(hù)責(zé)任人應(yīng)對幕墻進(jìn)行1次全面檢查，超過設(shè)計使用年限的幕墻應(yīng)每年檢查1次。
但由于政府主管部門頒發(fā)的關(guān)于幕墻維護(hù)和保養(yǎng)的辦法和法規(guī)并非強(qiáng)制性條款，有關(guān)管理部門一方面要加強(qiáng)玻璃幕墻的設(shè)計、施工、檢驗過程的監(jiān)督；另一方面，為明確各方責(zé)任，具有強(qiáng)制性和全國性的法律法規(guī)應(yīng)盡快出臺，對已投入使用的玻璃幕墻進(jìn)行強(qiáng)制定期檢測和維護(hù)。
4.2業(yè)主保障
業(yè)主應(yīng)切實履行其“業(yè)主負(fù)責(zé)制”職責(zé)，制定和落實幕墻的使用保養(yǎng)、維護(hù)與檢查制度，運(yùn)用預(yù)警機(jī)制開展定期檢查和維修。在此基礎(chǔ)上，更應(yīng)不定期地啟動預(yù)警機(jī)制，將任何安全隱患及時消除在萌芽狀態(tài)，真正發(fā)揮預(yù)警機(jī)制的現(xiàn)實作用。此外，還應(yīng)建立專門針對玻璃幕墻的技術(shù)檔案，以及玻璃幕墻使用情況、維修改造情況等檔案記錄，為預(yù)警機(jī)制的實施提供必要的數(shù)據(jù)資料。
4.3技術(shù)保障
對既有玻璃幕墻進(jìn)行安全性能檢測是安全風(fēng)險預(yù)警機(jī)制實施的重要保障，但既有建筑幕墻由于已投入使用，檢測規(guī)程和方法不夠完善，現(xiàn)場檢測難度大。故對于既有玻璃幕墻應(yīng)確定安全性檢測的必要項目，大力研發(fā)相應(yīng)的現(xiàn)場檢測設(shè)備，保證檢測方法實施的可操作性和經(jīng)濟(jì)性，將檢測技術(shù)作為關(guān)注重點(diǎn)，研究簡單可行、合理可靠的幕墻安全性評估辦法。
4.4檢測機(jī)構(gòu)和幕墻維護(hù)、保養(yǎng)企業(yè)保障措施
應(yīng)嚴(yán)格控制檢測評估機(jī)構(gòu)的資質(zhì)，除了具備較高的檢測能力，還應(yīng)配備相應(yīng)的檢測設(shè)備。檢測人員應(yīng)具有一定的經(jīng)驗，熟練掌握相關(guān)專業(yè)知識。此外，檢測評估機(jī)構(gòu)還應(yīng)具有承擔(dān)相應(yīng)民事責(zé)任的能力。
幕墻維護(hù)、保養(yǎng)企業(yè)也是預(yù)警機(jī)制的重要實施單位，但目前我國建筑幕墻維護(hù)、保養(yǎng)行業(yè)正處于初步發(fā)展階段，市場上幕墻維護(hù)、保養(yǎng)公司魚龍混雜，很多企業(yè)沒有專業(yè)的幕墻維護(hù)、保養(yǎng)資質(zhì)，故需及時引導(dǎo)和建立專門從事幕墻維護(hù)、保養(yǎng)工作的正規(guī)企業(yè)，使建筑幕墻安全維護(hù)的整體水平趨于專業(yè)化，保障既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警機(jī)制的順利實施。
5 既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警機(jī)制的局限
由于既有建筑幕墻檢測技術(shù)正處于發(fā)展階段，文中預(yù)警指標(biāo)體系的建立因此受限，如引起玻璃自爆的硫化鎳的尺寸、玻璃內(nèi)部缺陷等是面板自爆風(fēng)險的重要預(yù)警指標(biāo)，雖然有關(guān)專家學(xué)者已研發(fā)出光彈掃描法用以確定鋼化玻璃雜質(zhì)和缺陷，但并未大范圍投入使用，故預(yù)警指標(biāo)體系暫不能加入此類指標(biāo)。相信諸如此類科學(xué)精確的檢測儀器和方法已全面發(fā)展并將很快投入使用，可檢測的指標(biāo)數(shù)量也將不斷增加，預(yù)警機(jī)制必須逐步跟進(jìn)，做出相應(yīng)方法和思路的調(diào)整，并將其大力推行，廣泛應(yīng)用于實際工程進(jìn)行驗證，在實踐中不斷改進(jìn)，這將作為
今后工作的主要研究方向。
6 結(jié)語
針對目前幕墻行業(yè)事故頻發(fā)的現(xiàn)狀，本文系統(tǒng)地設(shè)計了既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警機(jī)制，明確風(fēng)險類型和檢測方式；基于玻璃幕墻安全使用影響因素，通過建立既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系，確立了安全風(fēng)險預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)對方案，給出預(yù)警響應(yīng)流程，并運(yùn)用實例驗證其適用性。預(yù)警機(jī)制必須有各項保障措施的支持才能順利實施，需要及時引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)和個人，提高建筑幕墻行業(yè)的整體水平。
7[摘要]為減少既有玻璃幕墻安全事故發(fā)生，引入安全風(fēng)險預(yù)警機(jī)制。對既有玻璃幕墻進(jìn)行風(fēng)險檢測，明確風(fēng)險類型和檢測方式；基于玻璃幕墻安全使用影響因素，通過建立既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系，確立了安全風(fēng)險預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)對方案，給出預(yù)警響應(yīng)流程，并運(yùn)用實例驗證其適用性。提出了相應(yīng)的保障措施，以促進(jìn)既有玻璃幕墻安全風(fēng)險預(yù)警機(jī)制的順利實施。
