经典建筑幕墙中空玻璃脱胶坠落事故分析.docx

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经典建筑幕墙中空玻璃脱胶坠落事故分析

建筑幕墙中空玻璃脱胶坠落事故分析

发布时间：

-03-31

【作 者】：

马启元

【摘 要】：

 建筑幕墙中空玻璃在非极限状态发生外片脱胶坠落，因素多与粘接构造设计/选材/粘接施工/使用维护技术缺陷有关，本文综合某些实例从技术上试做分析，供业内参照。

【核心词】：

 幕墙中空玻璃粘接坠落分析

   一、前言 

   初期有人将玻璃幕墙比喻为“都市空中定期炸弹”，表达对玻璃幕墙粘接构造安全性及构造胶质量担忧，1997年国家经贸委等五部委对构造胶生产、使用、销售和进口采用行政审批制度，足见国家对建筑幕墙构造胶和玻璃粘接安全注重。

近年来粘接脱胶玻璃坠落事故并不多见，多见是钢化玻璃自爆“玻璃雨”。

但近年来渐有玻璃脱胶坠落事故发生，且在新建幕墙中也有所闻，尤以启动窗中空玻璃外层坠落事故较为突出，体现危险性远不不大于“玻璃雨”。

往往忌于社会影响，坠落玻璃多由业主更换解决，未深究事故因素。

为对建筑幕墙安全提供更多信息，本文综合某些事例，对中空玻璃脱胶坠落试做某些技术分析，供业内参照。

   二、幕墙中空玻璃粘接尺寸局限性以安全持久承载

   某建筑玻璃幕墙1997年竣工，2月一次大风中发生一例玻璃坠落事故，坠落玻璃是15层启动窗扇隐框安装中空玻璃外片，坠落在二层屋面平台上将钢制护栏砸裂变形，未伤人。

   1）现场勘察发现

   ◆启动窗中空玻璃内片玻璃完好；

   ◆查看碎片可见外片没有中空玻璃二道胶残留，属与内片玻璃脱粘坠落。

表面残存无承载能力丁基胶（图1，右）；

   ◆测量残片玻璃表面粘接痕迹，测量二道胶粘接宽度为5mm（图1）；

   ◆观测建筑物幕墙启动窗中空玻璃，可见构造粘接界面有局部脱胶迹象（图1，左）。

   2）查阅存档设计资料及维护记录

   ◆启动扇中空玻璃规格6＋6＋5，尺寸2m×1.5m，隐框安装，未设玻璃自重支撑装置（图1、2）；

        图1 启动窗中空玻璃外观及脱胶坠落残片玻璃粘接尺寸

                   图2 中空玻璃启动窗施工图

   ◆风荷载原则值w=2kpa；

   ◆中空玻璃二道胶选用进口硅酮构造密封胶，厂家提供保质期；

   ◆计算书中缺失中空玻璃构造粘接尺寸验算，没有该构造胶变位能力（δ值）数据记录；

   ◆维修档案可见该建筑中空玻璃已有渗水、结雾和被更换记录。

   3）玻璃脱胶坠落因素初步分析    

   隐框幕墙中空玻璃粘接节点未按极限承载状态设计。

自重无支撑条件下，试按规范JGJ102－规定计算（计算过程略，下同），内外片玻璃粘接宽度（Cs）应不不大于9.4mm；按风荷载计算粘接宽度（Cs）应取10.5mm，而该建筑中空玻璃构造粘接宽度仅5mm，取值局限性安全值一半。

由此预计粘接节点承载力严重局限性是玻璃坠落重要因素；

   ◆按建筑幕墙所处地区，中空玻璃内外片表面温度变化为－15℃～70℃，为保证构造胶伸缩变形产生变动应力不不不大于强度设计值（0.14Mpa），选用构造胶必要具备适度变位能力（δ值0.14Mpa拉伸应力相应伸长率）。

计算书未对内外片玻璃间温差位移量进行验算，对所用构造胶δ值未提出规定，也无关于构造胶δ值记录。

现试按粘接厚度6mm计算，该构造胶应具备不低于4％变位能力。

   ◆该建筑幕墙已有中空玻璃结露乃至渗水记录，粘接界面有也许长期受湿气侵蚀，引起构造胶粘附力下降导致玻璃脱胶坠落；

   ◆该建筑已使用年限，幕墙启动窗中空玻璃外露构造胶缝长期经受光照、雨淋及窗缝外部积水等环境侵蚀，粘接性能及承载力也也许已渐变劣化。

   三、中空玻璃构造粘接材料及粘接尺寸未进行承载能力验算

   某九十年代建筑隐框幕墙，曾发生一块中空玻璃外片坠落，玻璃掠过路人头顶后砸坏汽车一辆。

   1）初步检查发现

   ◆中空玻璃构造粘接二道密封粘接材料为聚硫橡胶型密封胶；

   ◆中空玻璃边部构造粘接宽度为6mm。

   2）玻璃脱胶坠落因素分析：

   ◆按JGJ102规范3.4.3规定“隐框、半隐框及点支撑玻璃幕墙用中空玻璃二道密封胶应采用硅酮构造密封胶”，该幕墙中空玻璃选材错误；

   ◆按JGJ102第5.6条“硅酮构造密封胶应依照不同受力状况进行承载力状态验算”规定，幕墙施工方应对隐框安装中空玻璃用硅酮构造密封胶粘接尺寸进行承载力状态验算，应向供方提出硅酮构造密封胶选材及构造粘接尺寸特殊订货规定。

幕墙公司订单未提出相应规定，中空玻璃公司按GB/T11944－《中空玻璃》产品原则供货，采用聚硫橡胶型密封胶及5～7mm粘接宽度，也许导致构造粘接承载力局限性。

   四、隐框幕墙密封胶龟裂粉化及构造胶老化

   某市八十年代标志性建筑，隐框幕墙玻璃接缝密封胶开裂、渗水，尚未闻有玻璃坠落。

   1）观测发现

   幕墙玻璃接缝密封胶表面龟裂，局部有贯通裂纹（图3）。

                   图3玻璃接缝密封胶老化龟裂

   2）采样

   ◆玻璃接缝密封胶材质为聚硫橡胶型密封胶，室外暴晒表面密布龟裂纹，密封体有塑化倾向，呈现深度老化；

   ◆隐框玻璃构造粘接体采样，材质为硅酮型密封胶；粘接体邵氏硬度65，拉伸10％时应力近0.6Mpa，刚硬老化明显，稍加弯曲即行开裂甚至折断（图4）。

                 图4稍加弯曲硅酮构造胶开裂

   3）分析

   ◆按现行规范JGJ102-规定，幕墙玻璃接缝应采用硅酮密封胶，该建筑采用聚硫橡胶型密封胶，耐老化性能局限性，难以保证幕墙接缝耐久密封；

   ◆按玻璃构造粘接体硬度及拉伸性预计，粘接节点在非极限承载状态下应力，有也许超过构造胶强度设计值（0.14Mpa），预计极限状态承载安全难以保证；

   ◆由于未见原始设计资料，未能详细分析设计荷载下构造胶承载能力及构造变位时粘接节点应力，但硅酮构造胶历时仅时就丧失弹性，表白其材质较差，耐老化性能低下。

应关注和进一步分析该建筑构造粘接材料对荷载及构造变位响应性质，关切玻璃脱胶坠落潜在风险。

 五、中空玻璃内部流油污染及玻璃构造粘接失效失效

   某高层建筑隐框玻璃幕墙，施工，中空玻璃内部渗油、流油，致使该工程无法验收。

安装过程中曾更换一例外片坠落中空玻璃。

   1）初步勘察发现

   ◆幕墙启动扇安装中空玻璃未见渗油流油现象（图5）；

   ◆隐框幕墙中空玻璃内部多现油迹污染和丁基胶溃烂形成黑色污迹（图5、）；

   ◆幕墙玻璃接缝密封施工粗糙，胶层厚薄不均，泡沫条凸起。

现场触摸胶层手感刚硬（犹如石灰膏），稍加外力即脆性断裂、脱落。

表面皱折、收缩、开裂、（图6）；

   ◆测量中空玻璃构造粘接宽度为6mm。

   2）查阅施工资料

   ◆中空玻璃构造粘接采用硅酮构造密封胶；

   ◆启动窗中空玻璃周边为活动缝，没有玻璃接缝密封胶（图7）；

   ◆幕墙中空玻璃周边涂有玻璃接缝密封胶（图7）。

采购清单表白采用了各种厂家硅酮密封胶，供货单价均低于8元/支；

   ◆中空玻璃构造粘接尺寸未经验算，产品订货未提出构造粘接尺寸规定。

   3）分析

   a）JGJ102规范条文阐明指出，为防止耐候密封胶对构造胶影响，幕墙设计宜采用同一厂家胶种。

该工程采购较为随意，采用了各种不同厂家胶种。

   b）采购低价位硅酮密封胶掺加有白油（液体石蜡油），经向供方理解，为大幅减少成本，这些产品掺加量高达30%。

白油是石油高馏分产物，在基胶中可以混溶，但在交联固化硅酮密封胶中无法留存。

   c）白油在密封胶中效应,：

   ◆混溶白油可减少密封胶供应状态粘度，提高挤出性，提高密封胶光泽；

   ◆白油价廉，掺加后量可增大便宜石粉加入量，从而大幅减少密封胶成本，提高产品在市场竞价地位；

   ◆密封胶固化时白油将逐渐被挤压渗出并散发流失，接缝密封体必将产生不可逆体积收缩、开裂、硬化和脆化，最后将成为以石粉为主填充体；

   ◆外表面渗出白油会导致接缝表面积尘（油泥）；

   ◆白油是低分子烃类化合物，接缝密封胶渗出白油在渗入压作用下可透过硅橡胶分子间交联网络，形成中空玻璃内表面渗流产物。

油溶性丁基胶接触白油时可被石油烃类溶胀、溃溶，在油流中形成黑色胶块；

   ◆白油渗入构造胶后可劣化材料力学性能，也许导致构造粘接失效。

   d）启动窗中空玻璃不接触掺白油密封胶，故未发生渗油现象；

   e）幕墙中空玻璃周边为掺白油密封胶（图5、图7），这些密封胶中白油是流油污染和劣化内外片玻璃粘接根源。

            图5 室内、外观测幕墙中空玻璃内部渗油状态

                图6耐候密封胶缝收缩、开裂及脆性硬化

               图7启动窗及幕墙中空玻璃粘接安装状态

   六、结语

   本文综合了某些建筑幕墙玻璃脱胶事例，对非极限状态下浮现安全问题进行技术分析，可见事故发生多与构造粘接选材、粘接尺寸设计及施工缺陷有关联，其中幕墙隐框中空玻璃构造粘接设计错误及误用掺白油耐候密封胶尤为突出。

为更好防止和杜绝类似事故发生，现提出如下建议：

   ●尽快建立建筑幕墙玻璃粘接构造极限承载力符合性复查核定程序。

重要内容涉及复审构造胶粘接节点设计图、计算书，核查幕墙构造粘接现状、维修记录，对更换和加固玻璃粘接构造进行追踪分析，以采用对的纠正办法，消除隐患；

   ●建议以幕墙中空玻璃及启动窗粘接构造为重点，进行承载力可靠性普查，以业主和施工公司自查为主，必要时由行政部门组织专业技术支持；

   ●建立幕墙玻璃坠落事故报告制度，制定信息控制和保密制度，掌控玻璃坠落事故“疫情”发生和发展；

   道谢：

在有限事故勘察和分析过程中，得到有关业主、幕墙公司及公司信任和协助，特致感谢！