上海某住宅建筑石材幕墻安全性檢查和評價

■ JIANG Zhaoyu HUANG Meijing ZHOU Yun

0 引言

石材幕墻建筑外表美觀、高貴典雅，近年來廣泛應用于高檔住宅和辦公建筑中。但是，由于施工單位管理混亂、操作人員參差不齊，選材不合理等現象時有發生，使得石材幕墻工程存在質量問題及安全隱患，石材幕墻墜落等安全事故時有發生[1]。本文通過對實際案例的檢查分析，探討石材幕墻現場檢測的一些方法和對檢測結果的一些建議。

1 項目概況

上海市黃浦區某住宅建筑高70 m，從底層至頂層均采用石材幕墻，幕墻面積約為15 000 m2，于2014年竣工。經了解，該項目從建成至今未發生過石材脫落現象。為了解該住宅樓石材幕墻的安全狀態，特委托具備資質的檢測單位對其進行安全性檢查和評價。

2 基本技術資料核查

經核查，委托方提供的該項目石材幕墻拉拔檢測報告、石材檢測報告、鋼原材檢測報告、石材干掛膠檢測報告、石材密封膠檢測報告、石材幕墻四性檢測報告、花崗巖質保資料、鍍鋅方管質保資料、密封膠質保資料、幕墻竣工圖紙、幕墻結構計算書等技術資料齊全，且與現有石材幕墻情況相符。

3 幕墻外立面質量檢查

根據該項目特點，現場采取人工登高檢查的方式，對該項目外立面石材外觀質量、接縫密封膠質量進行檢查（圖1）。結果發現，有少數石材面板存在缺邊缺角破裂情況，且有少數密封膠存在開裂現象。

圖1 人工登高檢查幕墻照片

4 幕墻主要材料的現場檢測

由于石材幕墻位于主體結構外墻外側，從室內無法檢測石材幕墻內部。為檢測石材幕墻內部結構，在征得委托方同意后，現場拆除部分石材面板，檢查其主要材料的外觀質量，并通過專業設備檢測其橫梁立柱石材的截面參數。

4.1 立柱、橫梁

4.1.1 外觀質量檢查

拆除面板后，對石材幕墻內部結構進行觀察。該項目采用框架式干掛石材幕墻，立柱為鍍鋅矩形鋼管，橫梁為鍍鋅角鋼。承受石材面板的鋼橫梁及立柱未發現有明顯變形、損壞現象，鋼材表面采取熱浸鍍鋅防腐蝕處理措施，未發現有明顯裂紋、氣泡、結疤、泛銹、夾渣等現象。

4.1.2 鋼材截面參數檢測

在拆除石材面板的部位，采用鋼直尺檢測截面規格，采用超聲波測厚儀檢測橫梁立柱壁厚，并采用涂鍍層測厚儀檢測橫梁立柱鍍鋅層厚度。詳細檢測結果見表1。

根據檢測結果，該項目石材幕墻使用的立柱橫梁規格符合圖紙要求：①立柱橫梁壁厚滿足《結構用冷彎空心型鋼》（GB/T 6728—2017）第5.6 條“型鋼壁厚的允許偏差，當壁厚不大于10 mm 時不得超過公稱壁厚的±10%” 的要求，即允許偏差在3.6～4.4 mm 之間；②立柱橫梁鍍鋅層厚度滿足《金屬覆蓋層鋼鐵制件熱浸鍍鋅層技術要求及試驗方法》（GB/T 13912—2002）第6.2條“鍍層局部厚度最小值45μm”的要求。

4.2 石材

現場隨機抽取三塊石材面板，采用鋼卷尺測量面積，并用鋼直尺測量其厚度，檢測結果見表2。

根據檢測結果，該項目幕墻使用的石材面板厚度滿足《天然花崗石建筑板材》（GB/T 18601—2009）優等品的厚度偏差要求，符合竣工圖紙要求，且滿足《金屬與石材幕墻工程技術規范》（JGJ 133—2001）第5.5.1 條“用于石材幕墻的石板，厚度不應小于25 mm”的要求。該項目石材幕墻使用的石材單塊面板面積為0.64 m2，滿足《建筑幕墻工程技術規范》（DGJ 08—56—2012）第10.4.4 條“花崗巖單塊面板的面積宜不大于1.5 m2”的要求。

表1 立柱、橫梁截面參數檢測結果

表2 石材面板規格檢測結果

5 幕墻結構和構造的檢查

現場隨機對部分石材面板的接縫寬度進行檢測，結果均為8 mm，滿足竣工圖紙的要求。

通過拆除石材面板，觀察立柱與主體連接部位，采用游標卡尺檢測連接處螺栓，直徑為12 mm，且立柱與主體連接處的受力螺栓數量為2個，滿足竣工圖紙及《金屬與石材幕墻工程技術規范》（JGJ 133—2001）第5.8.1 條“受力的鉚釘或螺栓，每處不得少于2 個”的要求。

通過拆除石材面板，觀察其連接構造為短槽支承；石材面板通過鋁合金掛件與鋼橫梁（角鋼）連接，且在其短槽內注入膠黏劑。采用鋼直尺檢測其掛件長度為60 mm，每個掛件與鋼橫梁固定螺栓為2 個，并采用游標卡尺檢測該螺栓直徑為6 mm，滿足《建筑幕墻工程技術規范》（DGJ 08—56—2012）第10.4.19 條“掛件長度應不小于60 mm”及“每個掛件的固定螺栓宜不少于2 個”的要求。

6 實驗室檢測

由于受現場檢測條件的限制，部分材料性能的檢測在項目現場無法完成。為保證檢測評價結果的可靠性，現場選取幕墻角部位置，拆除其石材面板及鋼橫梁立柱，且拆除后立即采用相同的材料進行修復，以保證幕墻的繼續使用。拆卸下來的鋼材及石材帶回實驗室進行相關力學性能的檢測。

6.1 鋼材檢測

將現場帶回來的鋼方管和角鋼切割成長450 mm、寬30 mm 的條狀樣品各2 根。采用微機控制伺服泵萬能試驗機檢測鋼材拉伸性能（圖2），并采用電液控制冷彎試驗機檢測鋼材彎曲性能（圖3）。鋼材實驗室檢測結果見表3。

根據檢測結果，該項目鋼方管和角鋼試樣斷后伸長率、屈服強度、抗拉強度均滿足《碳素結構鋼》（GB/T 700—2006）第5.4 條中“斷后伸長率不小于26%” “屈服強度不小于235 MPa”及“抗拉強度370～500 MPa”的規定，彎曲試驗均滿足《金屬材料彎曲試驗方法》（GB/T 232—2010）第8.1 條“彎曲試驗后不使用放大儀器觀察，試樣彎曲外表面無可見裂紋”的規定。

圖2 鋼材拉伸性能檢測

圖3 鋼材彎曲性能檢測

表3 鋼材實驗室檢測結果

6.2 石材檢測

將現場帶回來的石材切割成10 塊350 mm ×100 mm 和5 塊50 mm×50 mm 的樣品。采用微機控制電子萬能試驗機、理化干燥箱檢測石材樣品的彎曲性能（圖4、表4），并采用電子天平、理化干燥箱、游標卡尺檢測石材樣品的體積密度、吸水率（表5）。

根據檢測結果，該項目石材試樣滿足《天然花崗石建筑板材》（GB/T 18601—2009）第5.4 條要求。其中，干燥狀態、水飽和狀態的彎曲強度檢測結果滿足“不小于8.0 MPa”的要求；體積密度檢測結果滿足“不小于2.56 g/cm3”的要求；吸水率檢測結果滿足“不大于0.60%”的要求。

7 結構承載力核驗

圖4 石材樣品彎曲性能實驗室檢測照片

7.1 鋼立柱

根據現場檢測結果，采用結構計算軟件對該項目石材幕墻鋼立柱進行計算，計算結果見表6。

7.2 鋼橫梁

根據現場檢測結果，采用結構計算軟件對該項目石材幕墻鋼橫梁進行計算，計算結果見表7。

7.3 石材面板

根據現場檢測結果，采用結構計算軟件對該項目石材幕墻石材面板進行計算，計算結果見表8。

根據計算結果可知，該項目石材幕墻鋼立柱抗彎強度、抗剪強度、撓度，鋼橫梁抗彎強度、水平抗剪強度、豎直抗剪強度、撓度，石材面板抗彎強度、抗剪強度均符合要求。

表4 石材樣品彎曲強度實驗室檢測結果

表5 石材樣品體積密度、吸水率實驗室檢測結果

表6 石材幕墻鋼立柱計算結果

表7 石材幕墻鋼橫梁計算結果

表8 石材幕墻石材面板計算結果

8 鑒定評級

根據以上檢測結果，對該項目幕墻結構子項進行評級（表9）。

表9 幕墻結構子項評級

9 結論及建議

根據以上現場檢查檢測結果、實驗室檢測結果及結構驗算結果，同時，依據《建筑幕墻安全性能檢測評估技術規程》（DG/TJ 08—803—2013）進行綜合評定，該項目石材幕墻安全性能等級為Bu級，安全性能略低，但未對建筑幕墻的使用造成顯著影響。

針對上述情況，筆者建議：① 對石材面板缺邊缺角的清除損壞處毛邊；② 對破損、裂紋較大的石材面板進行更換，其余的做好修復加固；③做好石材面板的日常巡查及維護，保證幕墻正常使用；④ 對石材面板開裂的密封膠進行修復；⑤ 定期做好幕墻硅酮密封膠的巡檢及維護；⑥ 根據《建筑幕墻工程技術規范》（DGJ 08—56—2012）第23.3.2 條，業主應根據幕墻表面保潔需要，確定清洗次數，且每年不少于1次。清洗過程中，不得撞擊和損傷幕墻；人工掛繩清洗時，幕墻頂部應采取保護措施。

10 結語

隨著石材幕墻應用的增多，必須重視其安全問題，這就需要采取必要的檢測手段。現階段檢測主要還是以常規檢測手段為主；此外，越來越多的新技術如紅外熱像技術[2]結合無人機代替人工登高模式、現場檢測石材幕墻抗風壓性能[3]等正逐漸融入到檢測中來。今后，還會有新的幕墻形式產生，這就需要我們不斷發展檢測技術，以適應新的幕墻形式。