超高層玻璃幕墻的試驗研究
張華.楊江華.汪貴元 深圳金粵幕墻裝飾工程有限公司

摘要：
　　廣州珠江新域西塔外圍護結(jié)構(gòu)是目前世界上最高的雙曲面隱框單元式玻璃幕墻，設(shè)計和施工難度均位于世界前列，充滿了挑戰(zhàn)。此超高層玻璃幕墻一次性通過了中美雙重標準多達19項的嚴格試驗測試，充分驗證了西塔幕墻的各種物理性能和施工工藝均達到設(shè)計要求。

　　關(guān)鍵詞：雙曲面；單元式；隱框玻璃幕墻；試驗
　　廣州珠江新城西塔位于珠江新城西南部核心金融商務(wù)區(qū)，總高437.5米，位列世界第六高樓。外幕墻造型別致，是目前世界上最高的雙曲面隱框單元式玻璃幕墻，其平面由隱框折線玻璃拼成圓弧半徑為71米和10米的大小圓弧，大小圓弧圓滑連接，再在高度方向上有規(guī)律的層疊起來，使建筑的整個體量由底部不斷向上放大，在第31層處達到峰值，然后又順滑地內(nèi)縮，直至最頂部1O3層。這樣，西塔幕墻形成了圓潤的雙曲面紡錘體(三角水晶體)造型，業(yè)內(nèi)人士一致認為其設(shè)計、施工難度均達到世界頂尖級。為了驗證西塔幕墻系統(tǒng)設(shè)計理念和施工安裝工藝的合理性，并為以后的超高層幕墻的系統(tǒng)設(shè)計和施工獲取寶貴的實際數(shù)據(jù)，現(xiàn)從69~1O3層取出部分最具代表性的區(qū)域,建立1:1實體幕墻模型來進行試驗研究，如圖1。

實驗實體模型

　　1．試驗特點
　　此次幕墻性能檢測試驗的內(nèi)容遠遠突破了幕墻中經(jīng)常提到的“三性”或 四性 試驗的概念，其內(nèi)容達到19項，內(nèi)容之多范圍之廣在國內(nèi)外幕墻性能檢測試驗中也是鮮見的。

　　本次幕墻性能檢測試驗的最大特點是： “中西合璧”。所謂“中”是指國標《建筑幕墻》GB/T21086-20O7等等國家標準;所謂“西”是指美標，在幕墻性能檢測試驗中大量運用了美國標準(ASTME283、AAMA5O1.1~O5等等)，兩者穿插進行。一般而言，國標是偏難偏嚴，測試的指標值較高；而美標的要求重在模擬樣板實際環(huán)境，特別強調(diào)幕墻變形之后的水密性能，因此特點也是非常鮮明的。

　　幕墻性能檢測試驗內(nèi)容包含有動態(tài)水密性能檢測(AAMA5O11-05)，即使用電動螺旋槳產(chǎn)生空氣急速流動,吹襲幕墻表面，同時輔以噴淋系統(tǒng)不間斷的手水。這樣就最大可能的模擬了真實環(huán)境下大風(fēng)大雨的共同作用效應(yīng)對幕墻的影響。

　　同時，按照美標(AAMA5O1.4_O0)的要求，在幕墻試件的上下、左右、前后三個方向上均進行了位移測試，以模擬幕墻對百年―遇的風(fēng)壓作用下主體結(jié)構(gòu)變形的適應(yīng)能力；并且還按地震作用下主體結(jié)構(gòu)位移三倍的位移量(JGJ1O2-2O03)來完全模擬幕墻變形適應(yīng)情況,充分檢測幕墻吸收變形和適應(yīng)位移的能力
　　在上述對幕墻試件的位移檢測過程中，水密性能
檢測（靜態(tài)）（ASTM E331-00）始終貫穿其中，重復(fù)次數(shù)
達到6次之多，充分體現(xiàn)了對幕墻水密性能的極度關(guān)注。在百年一遇的風(fēng)壓作用下和地震作用下幕墻位移相關(guān)大，能否在上述極度
苛刻的條件下所確保其水密性能正是本次試驗檢測的目標之一。

　　75%和150%的風(fēng)荷載標準值作用下的結(jié)構(gòu)安全性能檢測(ASTM E33O^O2)是按美標要求進行的破壞性試驗。眾所周知，在國標中風(fēng)荷載的分項系數(shù)是1.4，即140%的風(fēng)荷載標準值為風(fēng)荷載設(shè)計值。而本次幕墻性能檢測試驗的檢測值在達到150%的風(fēng)荷載標準值(超過國標風(fēng)荷載設(shè)計值)的情況下，會不會出現(xiàn)幕墻試件破壞的情形，這也是以往常規(guī)的試驗從未經(jīng)歷的新考驗。

　　針對上述難點，在幕墻試件安裝前擬訂了詳細確切的方案，嚴格控制試件安裝過程中的偏差，確保試件精度的要求，并對可能出現(xiàn)的問題制定了應(yīng)急預(yù)案以確保試驗的順利進行。

2．試驗展開

　　此次試驗委托廣州省建筑幕墻質(zhì)量檢測中心，利用其超大型建筑幕墻物理性能檢測設(shè)各(CGDMQ2)來進行單元式玻璃幕墻的試驗測試。

　　2．1試件的選取
　　本次測試位置的幕墻形式為單元式隱框幕墻，層高3.375米，大弧板塊分格為150Omm×3375mm，小弧板塊分格為1000mm×3375mm。幕墻試件的選取位置為內(nèi)傾幕墻，屬于最不利位置。幕墻試件將會根據(jù)材料的實際厚度和橫切面運用于本次實驗測試，板塊的制作、安裝與工地實際情況完全相同，1：1復(fù)制。其外形尺寸約為：寬7574mm(展開尺寸)×高10125rnrη。

　　2.2試件主要材料
　　玻璃采用8+152PVB+8+12A+10半鋼化夾膠中空雙銀LoW一E玻璃；結(jié)構(gòu)膠為超高性能硅酮結(jié)構(gòu)密封膠；密封膠為硅酮耐候密封膠；鋁型材、鋼龍骨、連接件等均與施工圖一致。

　　幕墻的底部和頂部支座與試驗場提供的可動鋼梁連接，來模擬地震對建筑主體結(jié)構(gòu)作用時，對幕墻的變形性能的影響。試驗四周與試驗箱體之間的空隙用密封膠填注。

　　2.3試件的安裝
　　幕墻試件的安裝完全按照工程現(xiàn)場的實際情況進行，鋼箱體提供的鋼橫梁全真的模擬工程現(xiàn)場的主體結(jié)構(gòu)鋼梁，以實際運用在工程上的隱框單元式幕墻玻璃板塊來進行實驗?zāi)Ｐ桶惭b。

3.試驗研究

3．1試驗步驟
　　(1)預(yù)加載與預(yù)測試(50%風(fēng)荷載標準值)∶
　　(2)根據(jù)GBlT15227-2007進行氣密性能檢測；

　　(3)根據(jù)AsTM E283進行靜態(tài)氣密性能檢測；

　　(4)根據(jù)AsTM E331進行靜態(tài)水密性能檢測；

　　(5)根據(jù)GBlT15227-2007進行水密性能檢測(波動加壓法)；

　　(6)根據(jù)AAMA501.1-05進行動態(tài)水密性能檢測;

　　(7)根據(jù)ASTM E330進行50%和100%風(fēng)荷載標準值作用下的結(jié)構(gòu)性能檢測L2O。7進行抗風(fēng)壓性能檢
　　(8)根據(jù)GB/T15227-2007進行抗風(fēng)壓性能檢測；

　　(9)重復(fù)AsTM E331進行靜態(tài)水密性能檢測；

　　(1o)豎向變形檢測；

　　(11)重復(fù)ASTM E331進行靜態(tài)水密性能檢測；

　　(12)水平變形檢測(平行于安裝試件用鋼橫梁)；

　　(13)重復(fù)AsTM E331進行靜態(tài)水密性能檢測；

　　(14)水平變形檢測(垂直于安裝試件用鋼橫梁)；

　　(15)重復(fù)AsTM E283進行氣密性能檢測；

　　(16)重復(fù)ASTM E331進行靜態(tài)水密性能檢測；

　　(17)根據(jù)GB/T18250-2000進行平面內(nèi)變形性能檢測；

　　(18)根據(jù)ASTM E330進行75%和150%的風(fēng)荷載標準值作用下的結(jié)構(gòu)安全性能檢測；

　　(19)根據(jù)GB/T21086-2007進行耐撞擊性能檢測。

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