玻璃幕墙结构安全性评审通病的防治技术研究

王 骅，徐 勤

(上海建科检验有限公司， 上海 201108)

0 引 言

据不完全统计，上海地区既有幕墙建筑保有量约有 1 万幢，总幕墙面积约占全国总面积数的 20%，且大多存在于人流密集的 CBD 区域。同时，上海新建幕墙工程数量仍然众多，每年在建幕墙工程数超过 500 幢。部分研究数据表明，既有幕墙存在着较大的安全隐患，主要表现在面板、结构胶、连接件、五金件等设计不当，材料质量差或性能退化。为了确保城市公共安全，有必要加强玻璃幕墙的设计管控，开展玻璃幕墙结构安全性评审(以下简称为安评)。

2012 年初，《上海市建筑玻璃幕墙管理办法》(沪府令77 号)明确规定：“采用玻璃幕墙的建设工程，建设单位应当在初步设计文件阶段，编制玻璃幕墙结构安全性报告，并提交建设行政管理部门组织专家论证”；“建设单位在申请施工图设计文件审查时，应当提交结构安全性论证报告、光反射环境影响技术评估报告和专家论证报告”。同期配套出台的《关于实施建筑玻璃幕墙结构安全性论证的通知》(沪建交 [2012]100 号)、DGJ 08—56—2012《上海市建筑幕墙工程技术规程》为加强玻璃幕墙管理提供了有力的技术标准支撑。

上述法律法规、管理文件和地方标准已经实施 2 年多时间，在玻璃幕墙安评实施过程中，各级管理部门、建设单位、设计单位和幕墙企业都碰到了不少问题。从确保城市公共安全运营的角度出发，非常有必要针对玻璃幕墙安评中发现的质量通病进行一次汇总和分析，不断完善《上海市建筑玻璃幕墙管理办法》的配套管理措施，持续深入推进玻璃幕墙的设计管控。

1 安评中常见的设计通病

通过近 2 年来玻璃幕墙工程结构安全性论证资料，共收集了上海浦东新区 40 多项建筑工程的玻璃幕墙安评资料，把安评资料按照“设计说明、材料选用、安全设计、结构图纸、结构计算书、其他”多个方面进行了归纳汇总。常见的设计通病最主要集中于以下 5 个方面：玻璃面板规格过大，超新地标上限，存在钢化玻璃自爆隐患；细部构造设计不到位，对连接部位的结构计算缺失；外立面的装饰条(遮阳条)在缺少合理的验证前被设计运用；建筑材料的防火等级不足，防火分区的设置不当等；组合幕墙中石材部分的结构计算过于简单。

玻璃幕墙结构设计时，除了满足国家、行业及地方上建设标准强制性条文的要求外，尚应确保幕墙整体的结构安全性能和使用性能。笔者总结了影响玻璃幕墙结构安全使用及运营的关键因素，主要包括材料选型、细部设计、建筑遮阳、幕墙防火、石材幕墙 5 个层面。

2 幕墙安评通病的防治技术

结合 40 多项建筑工程的玻璃幕墙的安评资料，对设计文件中的与结构安全使用和运营中反映的质量通病进行汇总分析，形成了玻璃幕墙安评通病的防治技术，实现确保玻璃幕墙的整体结构安全性能。

2.1 合理选材料，本质解决玻璃自爆

玻璃面板是幕墙最常使用的材料。钢化玻璃存在自爆；容易因各种缺陷导致破损，破损后玻璃碎片颗粒小、飞散范围广，其造成的损失和社会影响往往相当大。目前，从本质上解决钢化玻璃“自爆”现象，主要有热浸处理加工工艺和优质超白玻璃两种方法。

在加工过程中，将钢化玻璃加热到(290±10)℃并且持温2 h，促使硫化镍在钢化玻璃中快速完成晶相转变，在工厂的热浸炉中人为地提前钢化玻璃自爆的过程，即热浸处理(俗称“引爆”)。按照国外的经验，经过均质处理后的钢化玻璃的自爆率可降低至 0.15% 以下。

超白玻璃摒弃了传统玻璃采用的矿物原料(如长石、白云石、石灰石等)，而是使用纯度较高的化工原料，如氢氧化铝、碳酸钙、碳酸镁等，基本杜绝了硫化镍的存在，消除了自爆的内因，所以不会发生钢化玻璃自爆的现象。

2.2 严把规范关，控制玻璃最大面积

《上海市建筑玻璃幕墙管理办法》中指出，对商业中心、交通枢纽、公共文化体育设施等人员密集、流动性大的区域内的建筑以及临街建筑需要在 2 层以上安装幕墙玻璃的，应当采用安全夹层玻璃或者其他具有防坠落性能的玻璃。

《上海市建筑幕墙工程技术规范》第 4.1.6 条款，对幕墙玻璃面板的安全选用提出了明确的要求，主要有：除建筑物的底层大堂和地面高度 10 m 以下的橱窗玻璃外，玻璃面板宜不大于 4.5 m2；除夹层玻璃外，钢化玻璃应不大于 4.5 m2、半钢化玻璃应不大于 2.5 m2，钢化玻璃应有防自爆坠落措施、半钢化玻璃应有防坠落构造措施；除建筑物的底层大堂和地面高度10 m 以下的橱窗玻璃外，夹层玻璃面板应不大于 9.0 m2。

2.3 巧设缓冲，优化建筑体型

不少建筑幕墙出于丰富建筑物空间层次、美化环境等方面的考虑，在建筑体型设计时，采用了出挑、底层架空等处理手法。这些手法一方面确实丰富了建筑的体型，但是如果处理不好的话，很可能成为玻璃幕墙高空坠落的安全隐患。

建筑幕墙中退台的设置，有丰富建筑体型、为楼层空间提供各类地面活动场所的优点，退让出来的露台可以设计为一个人性化的空间，同时也形成了一个防面板高空坠落的缓冲区。

2.4 建筑遮阳，兼顾安全

通过玻璃幕墙的外遮阳措施，可以实现良好的热舒适环境，减少通风、空调及采暖的负荷，充分达到建筑节能的效果。同时，建筑外遮阳也最能与建筑美学艺术相融合，使建筑立面更具有艺术性和整体性。

在注重建筑遮阳效果和建筑外观效果的同时，同样必须确保外遮阳装置的安全性能。虽然已有部分幕墙设计单位尝试性地开展有限元计算分析，但普遍缺乏统一的计算模型和计算方法。对幕墙外遮阳的结构安全性计算，尚无相关的规范可依，也缺乏相关的验证试验和检测手段提供实践检验。

2.5 幕墙防火，重中之重

自上海胶州路教师公寓等多起保温材料引起的火灾发生后，幕墙的防火性能如何做到安全可靠，已越来越多地在审图和安评环节中成为重要的因素。防火材料选用不当、幕墙玻璃跨两个防火分区、防火隔断有效高度不够、防火墙两侧的幕墙防火构造缺失等诸多问题，曾屡次在安评的幕墙防火环节中被检出。建议后续必须加强对即将出台的 GB 50016—2014《建筑设计防火规范》的学习。

2.6 石材幕墙，亟待监管

石材幕墙由于石材具有材质不均匀、易碎、连接点加工困难等危险性，其高密度面板一旦发生破碎坠落，后果极为严重。建议将石材幕墙纳入安评范围。

3 结 语

基于 40 多项幕墙安评的设计资料的分析和汇总，笔者对玻璃幕墙安评中出现的常见设计质量通病进行了汇总及研究，分别从材料选型、细部设计、建筑遮阳、幕墙防火、石材幕墙 5 个层面进行阐述，形成了幕墙玻璃面板的防治技术。

通过 2 年多来玻璃幕墙安评，玻璃幕墙行业设计水平得到了整体提升，特别在特大型城市公共安全运营方面实现了非常有效的管控。这项工作意义重大，并将在不断完善和发展中为城市建设提供更好的服务。

[1] JC 2128—2012,超白浮法玻璃[J].

[2]李晨.城市居住环境下高空坠物及建筑设计防坠措施研究——以多层居住环境的生活坠物为主[D].南昌：南昌大学,2007.