幕墻/ 外門窗抗風(fēng)壓變形檢測的問題分析及解決措施

詹輝艇

（珠海市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)測站，廣東 珠海）

引言

在建筑幕墻、外門窗抗風(fēng)壓變形檢測的過程中，位移計通常是通過磁吸支座吸附在架子上來實現(xiàn)固定的。如果不經(jīng)檢查確認(rèn)，架子容易出現(xiàn)剛性不足或者受幕墻試件及其支承設(shè)施的變形、移動而受到影響，導(dǎo)致檢測的結(jié)果數(shù)據(jù)不可靠，從而得出錯誤的判斷及結(jié)論。

1 抗風(fēng)壓變形檢測計算方法

抗風(fēng)壓性能是建筑幕墻、外門窗物理性能很重要的指標(biāo)，特別是臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)及熱帶風(fēng)暴地區(qū)，直接影響到生命及財產(chǎn)安全。常見的幕墻類型包括構(gòu)件式、單元式和全玻幕墻，也有鋁板、石材幕墻、轉(zhuǎn)角幕墻和組合幕墻等等。矩形玻璃面板較為多見。在變形檢測中，檢測立柱、橫梁這些受力構(gòu)件時，如圖1 所示，按簡支梁型式桿件測點分布；矩形玻璃面板（包括全玻幕墻）測點分布在玻璃面板中部短邊上。位移計宜安裝在構(gòu)件的支承處和較大位移處。對于上述情況的受力構(gòu)件及面板，求取面法線撓度的計算公式為：

圖1 簡支梁型式桿件測點分布示意

式中：fmax為構(gòu)件的面法線撓度，單位為mm；a0、b0、c0為在預(yù)備加壓后各測點的穩(wěn)定初始讀數(shù)，單位為mm；a、b、c 為在檢測壓力達(dá)到某級時各測點的讀數(shù)，單位為mm。

從以上公式可知受力構(gòu)件面法線撓度與3 個位移計的讀數(shù)密切相關(guān)，其中任何一個位移計讀數(shù)的變化直接影響到面法線撓度的結(jié)果，所以必須按相關(guān)要求安裝固定好所有的位移計。

2 幕墻、門窗試件試驗檢測項目分析

（1） 試件1 為玻璃鋁板組合幕墻，構(gòu)件式幕墻，規(guī)格尺寸：8 030 mm×8 410 mm，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值P3=4 300 Pa，其中鋁合金型材立柱的測點間距L=3 350 mm，可計算得到試件變形檢測中允許最大面法線撓度值為l/450=3 350/450=7.44 mm。經(jīng)初次試驗測得立柱面法線撓度數(shù)據(jù)如表1 和表2 所示，面法線撓度與壓力差值的關(guān)系曲線基本呈線性狀分布。然而當(dāng)壓力差值達(dá)到40%風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（P1=±1 720 Pa）時，相對面法線撓度大于f0/2.5，其結(jié)果為不滿足工程使用要求。經(jīng)過檢查分析發(fā)現(xiàn)位移計架子是安裝在試件立柱角碼的旁邊，在抗風(fēng)壓變形檢測加壓的過程中，幕墻試件結(jié)構(gòu)受力變形通過立柱角碼傳遞對位移計架子產(chǎn)生較大的干擾。于是將位移計磁吸支座吸附在幕墻試驗鋼結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)上，保證位移計讀數(shù)不受試件的變形影響。通過改進(jìn)方案后重新測得的立柱面法線撓度數(shù)據(jù)如表3 和表4 所示，在壓力差值達(dá)到40%風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（P1=±1 720 Pa）時，相對面法線撓度小于f0/2.5。該試件在后續(xù)的反復(fù)加壓檢測、安全檢測的試驗結(jié)果也滿足了工程使用要求。

表1 正壓力差作用下各測點的面法線位移量

表2 負(fù)壓力差作用下各測點的面法線位移量

表3 正壓力差作用下各測點的面法線位移量

表4 負(fù)壓力差作用下各測點的面法線位移量

（2） 試件2 為構(gòu)件式玻璃幕墻，規(guī)格尺寸：4 430 mm×4 100 mm，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值P3=3 500 Pa，其中鋁合金型材立柱的測點間距L=2 730 mm，可計算得到試件變形檢測中允許最大面法線撓度值為l/450=2 730/450=6.07 mm。經(jīng)初次試驗測得立柱面法線撓度數(shù)據(jù)如表5 和表6 所示，結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值的情況。即在檢測壓力的作用下，立柱的彎曲變形的方向與風(fēng)壓方向相反，這顯然與現(xiàn)實狀況不符。經(jīng)過檢查分析發(fā)現(xiàn)架子的材質(zhì)是角鐵，因為跨度較大而導(dǎo)致剛性不足，在抗風(fēng)壓變形檢測加壓的過程中，架子會隨之發(fā)生彎曲以及扭轉(zhuǎn)，尤其是對中間位置的位移計的影響特別大。于是把角鐵架子換成60 mm×60 mm×5 mm的鋼通，保證位移計架子的剛度能夠滿足試驗的要求。通過改進(jìn)方案后重新測得的立柱面法線撓度數(shù)據(jù)如表7 和表8 所示。數(shù)據(jù)表明在檢測壓力的作用下，立柱的彎曲變形的方向與風(fēng)壓方向一致。在壓力差值達(dá)到40%風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（P1=±1 400 Pa）時，相對面法線撓度小于f0/2.5。該試件在后續(xù)的反復(fù)加壓檢測、安全檢測的試驗結(jié)果也滿足了工程使用要求。

表5 正壓力差作用下各測點的面法線位移量

表6 負(fù)壓力差作用下各測點的面法線位移量

表7 正壓力差作用下各測點的面法線位移量

表8 負(fù)壓力差作用下各測點的面法線位移量

（3） 試件3 為鋁合金平開窗，規(guī)格尺寸：2 740 mm×1 840 mm，面板品種為6T+12A+6T mm 中空玻璃，面板最大尺寸：寬1 315 mm×高1 665 mm，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值P3=2 500 Pa。中間的大玻璃選取為其中的一個不利構(gòu)件，面板的測點間距L=1 295 mm，可計算得到試件變形檢測中允許最大面法線撓度值為l/150=1 295/150=8.63 mm。經(jīng)初次試驗測得第一樘玻璃面板面法線撓度數(shù)據(jù)如表9 和表10 所示，在負(fù)壓力差值達(dá)到500 Pa 的時候，試件玻璃面板面法線撓度為11.21 mm，已經(jīng)超過了玻璃面板變形檢測中允許最大面法線撓度值8.63 mm，由此可知該樘窗抗風(fēng)壓性能不滿足工程設(shè)計要求；第二樘玻璃面板面法線撓度數(shù)據(jù)如表11 和表12 所示，在正壓力差值達(dá)到750 Pa 的時候，試件玻璃面板面法線撓度為9.92 mm，已經(jīng)超過了玻璃面板變形檢測中允許最大面法線撓度值8.63 mm，由此可知該樘窗抗風(fēng)壓性能也不滿足工程設(shè)計要求；第三樘玻璃面板面法線撓度數(shù)據(jù)如表13 和表14 所示，在正、負(fù)壓力差值分別達(dá)到1 000 Pa 的時候，試件玻璃面板面法線撓度分別為3.66 mm、8.52 mm，未超過玻璃面板變形檢測中允許最大面法線撓度值8.63 mm。但是通過觀察表13 可以發(fā)現(xiàn)正壓力差值從250 Pa到1 000 Pa 的過程中，面法線撓度3.12 mm～3.66 mm 之間，大致呈水平線狀，無線性特征。再通過觀察中間測點位移2 的數(shù)據(jù)為4.54 mm～11.36 mm，而位移3 的數(shù)據(jù)為1.17 mm～12.50 mm。由此可知在正壓力差作用下，位移3 讀數(shù)增加的幅度比中間測點位移2 大。在正壓力差值達(dá)到1 000 Pa 的時候，位移3 為12.50 mm，比位移2 的11.36 mm 大。這些情況同理論和實際情況不相符。經(jīng)過檢查儀器安裝的狀況，發(fā)現(xiàn)位移3 儀器的磁吸夾具松動，導(dǎo)致在正壓力差加壓過程中，位移3 儀器不斷繞某個點往下滑落，標(biāo)尺的伸縮量更多，所以位移3 讀數(shù)增加的幅度會比較大。在風(fēng)荷載的作用下，玻璃面板邊緣受到型材的約束，按簡支梁模型可以知道，通常而言玻璃面板中間的面法線位移量比兩個端部的都要大。因此通過3 個位移計的面法線位移量數(shù)據(jù)之間的對比可以發(fā)現(xiàn)到試驗的異常。將安裝位移3 儀器的磁吸松動的夾具調(diào)節(jié)到足夠緊之后，重新進(jìn)行了試驗，第三樘玻璃面板面法線撓度數(shù)據(jù)如表15 和表16 所示。通過對比前后表格的數(shù)據(jù)，也可以發(fā)現(xiàn)位移3 儀器的磁吸夾具松動對正壓力差作用下面法線位移量的影響較大。

表9 正壓力差作用下各測點的面法線位移量

表10 負(fù)壓力差作用下各測點的面法線位移量

表11 正壓力差作用下各測點的面法線位移量

表12 負(fù)壓力差作用下各測點的面法線位移量

表13 正壓力差作用下各測點的面法線位移量

表14 負(fù)壓力差作用下各測點的面法線位移量

表15 正壓力差作用下各測點的面法線位移量

表16 負(fù)壓力差作用下各測點的面法線位移量

3 結(jié)論

本研究以實際工程項目為例，在幕墻、門窗抗風(fēng)壓變形檢測過程中，位移計安裝固定狀況對結(jié)果帶來的問題，分析了產(chǎn)生的原因，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。位移計等相關(guān)儀器設(shè)備除了必須按照標(biāo)準(zhǔn)定期檢定校準(zhǔn)外，檢測人員在使用儀器前也要做好檢查，保證設(shè)備不出現(xiàn)問題。在檢測中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不合格或者異常時，先排查是否自身操作或者儀器原因造成的，必要時需結(jié)合多次試驗，也可以通過對比分析、理論聯(lián)系實際等方法來查找問題根源。如果問題并非因試件自身造成，糾正之后應(yīng)重新進(jìn)行試驗，確保試驗數(shù)據(jù)的可靠有效。總結(jié)對檢測結(jié)果造成干擾的外界因素，有利于不斷提高建設(shè)工程質(zhì)量檢測人員自身的檢測水平。