二級(jí)結(jié)構(gòu)專業(yè)輔導(dǎo)：臺(tái)風(fēng)襲擊幕墻的調(diào)查和啟示

二級(jí)結(jié)構(gòu)專業(yè)輔導(dǎo)：臺(tái)風(fēng)襲擊幕墻的調(diào)查和啟示一）臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生在熱帶海洋上、具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞力大的特點(diǎn)，是世界上最嚴(yán)峻的自然災(zāi)難之一。臺(tái)風(fēng)的破壞力主要由強(qiáng)風(fēng)、暴雨和風(fēng)暴潮三個(gè)因素引起。

1、強(qiáng)風(fēng)臺(tái)風(fēng)是一個(gè)巨大的能量庫(kù)，其風(fēng)速都在17米/秒以上，甚至在60米/秒以上。據(jù)測(cè)，當(dāng)風(fēng)力到達(dá)12級(jí)時(shí)，垂直于風(fēng)向平面上每平方米風(fēng)壓可達(dá)230公斤。

2、暴雨臺(tái)風(fēng)是特別強(qiáng)的降雨系統(tǒng)。一次臺(tái)風(fēng)登陸，降雨中心一天之中可降下100-300毫米的大暴雨，甚至可達(dá)500-800毫米。臺(tái)風(fēng)暴雨造成的洪澇災(zāi)難，是危急性的災(zāi)難。臺(tái)風(fēng)暴雨強(qiáng)度大，洪水消失頻率高，涉及范圍廣，來(lái)勢(shì)兇狠，破壞性極大。

3、風(fēng)暴潮所謂風(fēng)暴潮，就是當(dāng)臺(tái)風(fēng)移向陸地時(shí)，由于臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)風(fēng)和低氣壓的作用，使海水向海岸方向強(qiáng)力積累，潮位猛漲，水浪排山倒海般向海岸壓去。強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的風(fēng)暴潮能使沿海水位上升5-6米。風(fēng)暴潮與天文大潮高潮位相遇，產(chǎn)生高頻率的潮位，導(dǎo)致潮水漫溢，海堤潰決，沖垮房屋和各類建筑設(shè)施，沉沒(méi)城鎮(zhèn)和農(nóng)田，造成大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。風(fēng)暴潮還會(huì)造成海岸侵蝕，海水倒灌造成土地鹽漬化等災(zāi)難

二）“卡努”對(duì)浙江省臺(tái)州市建筑幕墻造成的損壞初步調(diào)查：

2022年9月12日，臺(tái)風(fēng)“卡努”在浙江有臺(tái)卅市登陸，臺(tái)風(fēng)在登陸時(shí)的中心氣壓為945百帕，臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)的風(fēng)速超過(guò)12級(jí)，其中，風(fēng)速為大陳島觀測(cè)到的59.5m/s，超過(guò)去年“云娜”登陸時(shí)的58.7m/s。臺(tái)風(fēng)給臺(tái)卅市造成巨大損失，也對(duì)以風(fēng)荷載為主要荷載的建筑幕墻造成肯定的損壞。臺(tái)風(fēng)過(guò)后，我們對(duì)市區(qū)的局部2022年9月12日，臺(tái)風(fēng)“卡努”在我市登陸，此次臺(tái)風(fēng)在登陸時(shí)的中心氣壓為945百帕，在臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)的風(fēng)速超過(guò)12級(jí)，其中，風(fēng)速為大陳島觀測(cè)到的59.5m/s，超過(guò)去年“云娜”登陸時(shí)的58.7m/s。臺(tái)風(fēng)給我市造成巨大損失，臺(tái)風(fēng)過(guò)后，對(duì)市區(qū)的局部建筑幕墻造成的損壞作了初步調(diào)查：

一、幕墻板塊破壞狀況

1、以破壞幕墻類型劃分：在臺(tái)風(fēng)中各種類型的幕墻均有不同程度的破壞。

石材幕墻：總體狀況良好，除極個(gè)別工程的個(gè)別板塊有脫落外（見(jiàn)照片1），沒(méi)有發(fā)生大面積石材板塊脫落或因石材抗彎強(qiáng)度缺乏而產(chǎn)生的裂開(kāi)現(xiàn)象。目前臺(tái)州二個(gè)高層建筑的石材幕墻均完好無(wú)損（建筑高度分別為：78米與65米，采納了背栓與蝴蝶扣的安裝方法）。

金屬幕墻：臺(tái)州市區(qū)目前的金屬幕墻主要為鋁塑板與純鋁板為主。在臺(tái)風(fēng)中，發(fā)覺(jué)不少的鋁塑板板塊變形明顯，呈現(xiàn)出板塊向中間凹陷現(xiàn)象，變形后已明顯影響建筑立面觀感。除一個(gè)工程的純鋁板由于設(shè)計(jì)上的先天缺乏而在此次臺(tái)風(fēng)中局部板塊脫落外，其余純鋁板幕墻未見(jiàn)明顯變形與損壞，包括目前臺(tái)州市區(qū)的純鋁板幕墻（建筑高度為120m）。

玻璃幕墻：去年的“云娜”與今年的“卡努”臺(tái)風(fēng)中，市區(qū)的玻璃幕墻均有破壞，除一個(gè)工程消失板塊脫落外，其余破壞主要表現(xiàn)為玻璃板塊裂開(kāi)、開(kāi)啟扇破壞等。最為普遍的是板塊的強(qiáng)度破壞，且表現(xiàn)為破壞集中，即該工程除非板塊完好無(wú)損，假如產(chǎn)生破壞，往往是某一部位的幾塊玻璃板塊均發(fā)生破壞

2、以幕墻的破壞部位來(lái)看，發(fā)覺(jué)絕大局部的破壞部位均為明顯的受風(fēng)荷載較大部位。由于臺(tái)風(fēng)的旋轉(zhuǎn)特性，造成臺(tái)風(fēng)登陸前后的臺(tái)州市區(qū)的風(fēng)速時(shí)的風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)或東北風(fēng)，也即正風(fēng)壓部位應(yīng)為建筑的東立面與東北立面。同時(shí)，在筑平面為凹形布置時(shí)的凹形內(nèi)轉(zhuǎn)角處，幕墻發(fā)生的破壞明顯高于建筑物的其他部位。其中檐口部位主要表現(xiàn)為負(fù)風(fēng)壓破壞，而凹形內(nèi)轉(zhuǎn)角處幕墻的破壞主要表現(xiàn)為正風(fēng)壓破壞。

3、建筑物所處的位置看，明顯呈現(xiàn)出處于風(fēng)口、山口部位。

4、處于市區(qū)密集建筑群的幕墻發(fā)生破壞不多，但處于郊區(qū)、開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)或處市區(qū)密集建筑群邊緣但建筑的東南或東北方向?yàn)榭諘绲氐哪粔?，發(fā)生的破壞明顯多。

5、從建筑的施工時(shí)間來(lái)看，1996年前在幕墻標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)前施工的幕墻發(fā)生大面積破壞的較多，而1996年后施工的幕墻除極個(gè)別工程由于設(shè)計(jì)緣由外，均未見(jiàn)大面積破壞現(xiàn)象，而主要表現(xiàn)為個(gè)別板塊的破壞。

二、幕墻滲水狀況

臺(tái)風(fēng)中發(fā)覺(jué)絕大局部的幕墻（90%以上）存在滲水現(xiàn)象，主要集中在開(kāi)啟扇、不同材料的板塊相交處及女兒墻幕墻的收口處。調(diào)查中發(fā)覺(jué)局部幕墻的開(kāi)啟扇滲漏嚴(yán)峻至需臉盆接水的程度。并發(fā)覺(jué)，在臺(tái)風(fēng)風(fēng)速時(shí)，玻璃幕墻開(kāi)啟扇上的水甚至可以在風(fēng)壓力的作用下沿著玻璃，往上漫延400mm左右。大量的明框幕墻的原防水構(gòu)造在臺(tái)風(fēng)中根本起不到作用，常常消失排水孔處的水在風(fēng)壓的作用下無(wú)法排水現(xiàn)象，局部隱框幕墻的開(kāi)啟扇設(shè)計(jì)置了二道防水膠條但仍無(wú)法徹底解決防滲漏問(wèn)題，同時(shí)防水百頁(yè)在臺(tái)風(fēng)中根本起不到防水作用。幕墻的滲水直接影響到建筑的使用功能，已成為沿海地區(qū)僅次于節(jié)能的幕墻關(guān)注焦點(diǎn)。

三、板塊破壞主要緣由分析

1、石材幕墻石材幕墻的破壞主要表現(xiàn)在個(gè)別板塊的脫落。在此次臺(tái)風(fēng)中破壞的石材幕墻采納了鋼針式連接，施工時(shí)間較早，破壞部位在檐口的收口位置。破壞緣由經(jīng)分析是連接破壞，即施工緣由是造成破壞的主要緣由，再加上檐口部位風(fēng)荷載較大，造成連接失效。

2、玻璃幕墻

玻璃幕墻的破壞主要表現(xiàn)為板塊的脫落與板塊的裂開(kāi)，主要緣由是連接強(qiáng)度缺乏與板塊本身強(qiáng)度缺乏造成。連接強(qiáng)度缺乏是指構(gòu)造膠寬度缺乏或未采納螺栓固定副框或用自攻釘固定副框但間距過(guò)大型材壁厚缺乏。同時(shí)不排解個(gè)別工程的構(gòu)造膠由于老化斷裂造成連接強(qiáng)度缺乏。

板塊的強(qiáng)度缺乏是指玻璃強(qiáng)度未經(jīng)計(jì)算或計(jì)算不正確造成板塊的抗彎強(qiáng)度缺乏或未采納鋼化玻璃，材料本身強(qiáng)度不符要求（主要是指96年前施工的幕墻，大局部采納了半鋼化玻璃）板塊強(qiáng)度缺乏是本次臺(tái)風(fēng)中玻璃幕墻破壞的主要緣由。

3、鋁塑板幕墻

鋁塑板幕墻的板塊破壞主要表現(xiàn)在板塊變形嚴(yán)峻，主要緣由與鋁塑板本身構(gòu)造有關(guān)。由于鋁塑板開(kāi)槽折邊后鋁塑板四周折邊處材料強(qiáng)度損傷較大，即使四周加肋，也形成不了有效約束，再加上局部鋁塑板幕墻在施工時(shí)四周未加肋。因此臺(tái)風(fēng)中鋁塑板產(chǎn)生嚴(yán)峻變形也就在情理之中。

四、典型案例分析

1、某玻璃幕墻開(kāi)啟扇滲水緣由分析及解決方法

某高層建筑建筑高度為120m，該工程施工完成后即遇今年的二次臺(tái)風(fēng)考驗(yàn)。在臺(tái)風(fēng)中，發(fā)覺(jué)該開(kāi)啟扇上部滲水非常嚴(yán)峻，經(jīng)分析后認(rèn)為緣由如下：

A、型材選用不當(dāng)。原設(shè)計(jì)單位為節(jié)省本錢(qián)，未選用與立柱相配套的開(kāi)啟扇構(gòu)造。所選用的為50系列平開(kāi)窗型材。窗扇的外框與幕墻立柱的剛度差異極大，易產(chǎn)生變形差，即使在立柱與外框之間加了耐候膠，幕墻在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的變形差易使耐候膠密封失效，形成明縫。

最關(guān)鍵的是開(kāi)啟扇的上口的設(shè)計(jì)存在先天缺乏，該開(kāi)啟扇未按等壓原理進(jìn)展設(shè)計(jì)，僅依靠膠條防水。臺(tái)風(fēng)中，雨水在風(fēng)壓作用下極易進(jìn)入到副框的內(nèi)腔，而副框內(nèi)未考慮任何排水措施，導(dǎo)致進(jìn)來(lái)的水不能準(zhǔn)時(shí)排解，最終不斷滲入到室內(nèi)。

B、膠條截面過(guò)小。在設(shè)計(jì)中，由于膠條截面尺寸過(guò)小，與型材形成的有效搭接微小。因此，盡管從圖上看是設(shè)置了二道防水膠條，但形成的有效防水作用微小，再加鉸鏈安裝時(shí)假如稍不留意，就會(huì)造成膠條與橫梁、副框之間的搭接形成不了，反而形成了明縫，其防水效果也是可想而知的。

建議實(shí)行的措施：

由于該開(kāi)啟扇數(shù)量極多，且在二次臺(tái)風(fēng)及幕墻的三性檢測(cè)中均未消失安全問(wèn)題，故從經(jīng)濟(jì)角度動(dòng)身，認(rèn)為不宜作撤除更換，而宜實(shí)行改良措施。

A、全面調(diào)整鉸鏈。由于構(gòu)造緣由，假如開(kāi)啟扇兩側(cè)的鉸鏈安裝位置不精確，就會(huì)直接影響到開(kāi)啟扇閉合后膠條未被壓縮到位，膠條與型材間形成明縫或暗縫，直接影響到防水。因此，建議施工單位全面調(diào)整鉸鏈位置，確保全部鉸鏈位置精確，保證膠條與型材間不產(chǎn)生明縫。

B、在開(kāi)啟扇上口外側(cè)增設(shè)擋水披條。由于該開(kāi)啟扇在今年的“卡努”臺(tái)風(fēng)前的一次“麥莎”臺(tái)風(fēng)中已消失明顯滲漏，經(jīng)以上緣由分析后并結(jié)合臺(tái)州當(dāng)?shù)貙?shí)際氣候條件與工程的實(shí)際狀況，施工單位在我們的建議下在離上口肯定位置（盡量近但不能影響到開(kāi)啟扇的開(kāi)啟）增設(shè)了鋁合金披條（建議用膠條，施工單位為施工便利，采納了鋁合金披條）。并對(duì)鉸鏈進(jìn)展調(diào)整后，在此次臺(tái)風(fēng)中發(fā)覺(jué)滲水現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)，相當(dāng)多的開(kāi)啟扇在“卡努”臺(tái)風(fēng)中未消失滲漏現(xiàn)象。經(jīng)實(shí)際臺(tái)風(fēng)檢驗(yàn)，在開(kāi)啟扇上口增設(shè)披水可明顯削減水穿過(guò)膠條，能有效起到削減滲漏現(xiàn)象。同時(shí)，由于開(kāi)啟扇上口的膠條較粗，因此，即使加了披條后，對(duì)建筑立面影響微小。

C、在窗扇內(nèi)框增加副框，增加一道防水措施。通過(guò)以上的調(diào)整后，發(fā)覺(jué)雖然能根本解決防滲漏問(wèn)題，但仍不徹底，距離建立單位的要求尚有距離。經(jīng)爭(zhēng)論后認(rèn)為在窗扇內(nèi)框附加一道副框，形成多道防水。同時(shí)，在原先開(kāi)啟扇上口的擋水披條采納加膠條方法，在窗扇自由開(kāi)啟的前提下，保證開(kāi)啟扇關(guān)閉時(shí)，膠條可恢復(fù)至被局部壓縮狀態(tài)，可以大量削減進(jìn)入到副框內(nèi)的雨水。

經(jīng)以上措施后，該開(kāi)啟扇的防水問(wèn)題得到徹底解決。

2、某明框幕墻破壞緣由分析

某工程為明框幕墻，建筑層數(shù)為6層，層高為3.2m，板塊分格尺寸為1200mmX700mm，采納5mm一般玻璃。在本次臺(tái)風(fēng)中發(fā)覺(jué)大量的玻璃破壞，經(jīng)分析主要緣由如下：

A、建筑物所處位置不利。由于臺(tái)州臺(tái)風(fēng)時(shí)風(fēng)速風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)與東北風(fēng)，此建筑玻璃幕墻正處于東南方向，同時(shí)，由于兩側(cè)密集的高層建筑與小山的存在，東南方向在實(shí)際上形成了理論的山口（臺(tái)州本地人俗稱為風(fēng)口）。因此，從建筑物本身所處的環(huán)境來(lái)看，其外圍護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)如采納常規(guī)公式參照城市密集建筑群選D類的地面粗糙度是極不適宜的。

B、建筑平面布置不利于外圍護(hù)構(gòu)造。該建筑平面圖呈現(xiàn)內(nèi)凹，對(duì)正對(duì)風(fēng)口的幕墻圍護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)是極不利的，除非設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)就已充分考慮到諸多的不利因素，否則在計(jì)算大面正負(fù)壓作用時(shí)，僅按標(biāo)準(zhǔn)中的大面取為1.0是不適宜的，而應(yīng)適當(dāng)提高。

C、由于建筑施工最早，該幕墻無(wú)完善的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)（當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可言）。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采納了一般玻璃，其破壞主要表現(xiàn)為正風(fēng)壓作用下玻璃的彎曲破壞，其主要緣由是玻璃本身的強(qiáng)度缺乏。

總體而言，未經(jīng)根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)展嚴(yán)格設(shè)計(jì)計(jì)算選用強(qiáng)度缺乏的材料是此明框幕墻破壞的主要緣由。

3、某隱框幕墻破壞緣由分析

某高層建筑的玻璃幕墻，建筑高度為102m,標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.3m,板塊分格尺寸為1600mmX1190mm，采納6mm厚鋼化玻璃。在去年的“云娜”臺(tái)風(fēng)中，該幕墻工程發(fā)生個(gè)別板塊脫落現(xiàn)象，在此次“卡努”臺(tái)風(fēng)中，發(fā)覺(jué)局部板塊脫落，局部板塊破壞。經(jīng)分析主要緣由如下：

A、設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)所選用的根本參數(shù)正確。但在構(gòu)造膠寬度計(jì)算時(shí)，未根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，采納風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值進(jìn)展構(gòu)造膠寬度計(jì)算，而是采納了風(fēng)荷截標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)展計(jì)算，兩者相差1.4的分項(xiàng)系數(shù)，最終導(dǎo)致構(gòu)造膠寬度也相差1.4倍；在玻璃強(qiáng)度計(jì)算時(shí)未根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求選用荷載組合進(jìn)展強(qiáng)度計(jì)算，導(dǎo)致玻璃應(yīng)力值相差