一、引言建筑幕墻是建筑結(jié)構(gòu)的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是建筑結(jié)構(gòu)的外衣，起著防水、防風(fēng)、保溫及美觀裝飾的作用，建筑幕墻因其自身優(yōu)勢，近年來在國內(nèi)被大量的建設(shè)使用，玻璃幕墻是建筑幕墻的最主要型式。國內(nèi)的玻璃幕墻大約于上世紀(jì)90年代左右開始修建，大部分早期幕墻已使用了30年，超過設(shè)計(jì)使用年限，使用過程中長期受到光照、雨水的影響，幕墻均出現(xiàn)不同程度的膠體老化、龍骨及預(yù)埋件腐蝕等損傷，且早期幕墻無相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、無相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)、制作安裝等施工技術(shù)受當(dāng)時(shí)條件的局限[1]，多方面原因造成了目前早期建筑幕墻處于不安全狀態(tài)，近些年來國內(nèi)幕墻墜落事故頻發(fā)也充分說明了這一點(diǎn)。幕墻墜落事故的頻發(fā)，得到了相關(guān)政府管理部門、幕墻使用維保單位、幕墻設(shè)計(jì)及施工技術(shù)人員的廣泛關(guān)注。找出幕墻墜落的原因，查明幕墻的安全狀況至關(guān)重要，這為今后幕墻標(biāo)準(zhǔn)的修編及幕墻施工技術(shù)的提高具有重要的作用。二、項(xiàng)目概況某玻璃幕墻位于北京市內(nèi)核心商業(yè)區(qū)，幕墻結(jié)構(gòu)于2006年建設(shè)完成，幕墻的設(shè)計(jì)、加工制作及施工安裝均由專業(yè)幕墻公司承擔(dān)。結(jié)構(gòu)類型以半隱框玻璃幕墻為主，在一二層大廳入口處局部采用點(diǎn)支承幕墻形式，該幕墻高度為38.85m，幕墻分布與建筑的四周，幕墻面積為3053m2，其中南立面幕墻由半隱框玻璃幕墻（豎隱橫不隱）與點(diǎn)支承玻璃幕墻兩部分組成，其幕墻立面布置如圖1所示。圖1幕墻南立面展開圖（單位：mm）該幕墻半隱框玻璃采用6mm+12A+6mmlow-E中空鋼化玻璃，點(diǎn)支承玻璃采用10mm+12A+12mmlow-E中空鋼化玻璃；支承橫梁及立柱采用6063AT5鋁合金型材，表面采用粉末靜電噴涂進(jìn)行防腐處理；幕墻預(yù)埋件采用鍍鋅鋼板，利用錨栓與主體結(jié)構(gòu)連接；結(jié)構(gòu)膠的材料及施工資料不詳。03墜落情況介紹該幕墻建成5年后，在使用中發(fā)現(xiàn)局部漏水、開啟扇啟閉困難、密封性較差的問題，影響幕墻的正常使用。2017年1月份出現(xiàn)首次幕墻玻璃墜落事故，所幸無人員傷亡，到2018年1月份，1年內(nèi)該幕墻還出現(xiàn)了多批次的玻璃墜落事故，幕墻安全問題突出。如圖2為玻璃墜落的現(xiàn)場情況。圖2幕墻外片玻璃墜落，現(xiàn)場臨時(shí)圍擋初步對幕墻墜落情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)玻璃墜落位置及分布存在一定規(guī)律：（1）幾批次玻璃墜落均為中空玻璃外片墜落，并未發(fā)生整個(gè)窗框的整體墜落。（2）所有墜落的玻璃事故均發(fā)生在南立面，其余三個(gè)立面均未發(fā)生過玻璃墜落。（3）所有墜落事故均發(fā)生在幕墻的開啟扇位置，其余半隱框位置及點(diǎn)支承位置均未發(fā)生過墜落事故。（4）所有墜落事故均為突發(fā)性的，非人為碰撞等原因造成的。四、現(xiàn)場調(diào)查及驗(yàn)算分析針對幕墻玻璃墜落的上述特點(diǎn)，現(xiàn)場對南立面玻璃幕墻開展了全面檢測，并對幕墻的承載能力進(jìn)行驗(yàn)算分析，初步分析可能造成玻璃墜落的原因包括：鋁合金龍骨及結(jié)構(gòu)膠材料強(qiáng)度不足、玻璃面板性能不足、結(jié)構(gòu)膠承載力不足、外界環(huán)境等。

材料強(qiáng)度在幕墻原位取樣將對幕墻結(jié)構(gòu)造成一定的損壞，為保證結(jié)構(gòu)的整體性，故采用硬度法間接無損的對框架及結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度進(jìn)行檢測。其鋁合金框架韋氏硬度及結(jié)構(gòu)膠邵氏硬度的檢測結(jié)果如圖3和圖4所示。圖3鋁合金框架韋氏硬度檢測結(jié)果圖4結(jié)構(gòu)膠邵氏硬度檢測結(jié)果根據(jù)《玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》[2]的要求，6063AT5型材鋁合金的韋氏硬度值不得小于10。圖3表明：所抽測全部測點(diǎn)的韋氏硬度均大于10，鋁合金的強(qiáng)度滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。通常硅酮結(jié)構(gòu)膠的邵氏硬度為35～40[3]。圖4表明：所抽測的結(jié)構(gòu)膠邵氏硬度介于47～51.5，表明結(jié)構(gòu)膠已出現(xiàn)明顯的老化現(xiàn)象，膠體強(qiáng)度退化。玻璃面板性能該幕墻玻璃面板均采用鋼化玻璃，通過詢問管理單位可知：墜落事故發(fā)生前，玻璃均未發(fā)生自爆現(xiàn)象，墜落也不是因人為撞擊或大風(fēng)等外部原因造成的?，F(xiàn)場對幕墻玻璃表面應(yīng)力進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如表1。根據(jù)《玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，鋼化玻璃表面應(yīng)力σ≥95MPa。表1結(jié)果表明：所檢測的該幕墻玻璃表面應(yīng)力均大于95MPa，屬于鋼化玻璃，滿足原設(shè)計(jì)及國家對安全玻璃管理規(guī)定[4]的要求。選取頂層最不利位置的玻璃面板，計(jì)算其玻璃面板的承載力。其計(jì)算結(jié)果見表2所示。經(jīng)驗(yàn)算：該幕墻玻璃面板內(nèi)外片的承載力均滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。結(jié)構(gòu)膠性能中空玻璃內(nèi)外片之間及玻璃與鋁框之間均采用硅酮結(jié)構(gòu)膠連接，硅酮結(jié)構(gòu)膠的性能決定了連接強(qiáng)度的大小。相關(guān)調(diào)查表明，因結(jié)構(gòu)膠失效引起的玻璃幕墻質(zhì)量問題占到玻璃幕墻所有質(zhì)量問題的40%以上。該幕墻原設(shè)計(jì)內(nèi)外片間結(jié)構(gòu)膠寬度為8mm，厚度為12mm。根據(jù)該幕墻中空玻璃外片墜落的特點(diǎn)，現(xiàn)場對結(jié)構(gòu)膠現(xiàn)狀進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)膠存在明顯老化、失效的情況，表現(xiàn)為脫膠、斷膠、開裂、硬化及蠕變等。其損傷情況見圖5、圖6所示。圖5結(jié)構(gòu)膠嚴(yán)重脫膠圖6結(jié)構(gòu)膠蠕變經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：該幕墻結(jié)構(gòu)膠脫膠硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，90%以上的玻璃面板均存在脫膠現(xiàn)象，20%以上的玻璃面板結(jié)構(gòu)膠脫膠后的剩余粘結(jié)寬度僅為4～6mm，有少部分甚至已經(jīng)完全脫開，開啟扇位置脫膠尤為嚴(yán)重?，F(xiàn)場對局部膠體進(jìn)行手拉試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：結(jié)構(gòu)膠已明顯硬化，在膠體與玻璃連接面處破壞，非內(nèi)聚性破壞，結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)強(qiáng)度退化嚴(yán)重。通過對結(jié)構(gòu)膠承載力進(jìn)行驗(yàn)算分析，可知：中空玻璃內(nèi)外片之間結(jié)構(gòu)膠在風(fēng)荷載和水平地震作用下的計(jì)算粘結(jié)寬度為4.4m，在永久荷載作用下的計(jì)算粘結(jié)寬度為7.3mm；另據(jù)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》[6]的規(guī)定，硅酮結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)寬度不應(yīng)小于7mm。因此，現(xiàn)實(shí)情況下，部分結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)寬度為4～6mm，小于承載能力要求的7.3mm和規(guī)范構(gòu)造要求的7mm，其結(jié)構(gòu)膠承載能力嚴(yán)重不足，這也是導(dǎo)致玻璃外片墜落的主要原因。另外，玻璃墜落發(fā)生在開啟扇位置，而非半隱框部位，原因是半隱框處存在外側(cè)橫梁，即使結(jié)構(gòu)膠脫開也能有效防止玻璃墜落，而開啟扇經(jīng)常性啟閉，存在一定擾動，其處于內(nèi)外氣流的交匯處，外側(cè)又無橫梁固定，一旦結(jié)構(gòu)膠脫開面板極易墜落。外界環(huán)境因素玻璃幕墻在使用過程中，玻璃自爆及結(jié)構(gòu)膠老化受外界環(huán)境影響較大。結(jié)構(gòu)膠在使用過程中，受環(huán)境中的光、熱、臭氧以及各種介質(zhì)的影響，其粘結(jié)性能會逐漸下降，甚至破壞，在潮濕、腐蝕介質(zhì)及陽光直射等環(huán)境中更是如此[7-8]。根據(jù)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》[6]的規(guī)定，結(jié)構(gòu)膠的質(zhì)保期為10年，檢測鑒定時(shí)，該項(xiàng)目結(jié)構(gòu)膠已超過其質(zhì)保期。北京市年平均晝夜溫差為10℃，夏季最高溫度高于30℃，紫外線強(qiáng)，且夏季雨水多，空氣潮濕，加速結(jié)構(gòu)膠的老化。而對于建筑物外立面來說，南立面晝夜溫差最大，陽光長期直射，結(jié)構(gòu)膠老化及損壞速度最快，這也解釋了本項(xiàng)目玻璃墜落都發(fā)生在南立面的原因。因此，環(huán)境因素也是造成結(jié)構(gòu)膠老化的重要原因。

五、事故原因分析經(jīng)過現(xiàn)場檢查、試驗(yàn)及承載力驗(yàn)算可知：該幕墻使用年限超過了結(jié)構(gòu)膠的質(zhì)保期；結(jié)構(gòu)膠長期受到雨水、光照、溫差等外界環(huán)境的影響，結(jié)構(gòu)膠普遍出現(xiàn)硬化和老化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)性能降低，結(jié)構(gòu)膠嚴(yán)重脫膠，部分開啟扇結(jié)構(gòu)膠的剩余粘結(jié)寬度降為4～6mm，有的甚至更小，結(jié)構(gòu)膠實(shí)際粘結(jié)寬度小于承載力計(jì)算要求的粘結(jié)寬度及現(xiàn)行國家規(guī)范規(guī)定的粘結(jié)寬度，自重荷載作用下導(dǎo)致幕墻玻璃墜落。六、結(jié)語現(xiàn)今，建筑幕墻的安全性已經(jīng)越來越得到公眾的關(guān)注，住建部及上海等國內(nèi)部分城市已經(jīng)相繼出臺了幕墻安全排查的強(qiáng)制文件，但實(shí)施效果一般，早期修建的建