幕墻作為一種新型的建筑方式，目前已經在全世界普遍使用。而幕墻工程四性測試，是保證幕墻安全的重要測試。今天，中國幕墻網ALwindoor.com邀請《中國門窗幕墻分析報告》編委會專家陳勇先生一道，帶大家一起來了解一下國內建筑幕墻工程四性檢測流程！同時，還收集整理了來自“Intertek公司”，在北美地區的幕墻工程檢測場景，供大家參考！
1建筑幕墻四性檢測的定義
(1)檢測內容：建筑幕墻氣密、水密、抗風壓、平面內變形性能。
(2)檢測性質：為確定工程中幕墻是否滿足設計要求而進行的檢測，對每一個幕墻工程項目都應進行幕墻性能檢測。
(3)其他事項：目前國內對工程幕墻的四性檢測僅是對幕墻試件進行，檢測結果是對試件負責(圖1，2)。
(4)四性檢測的時間節點和檢測目的：1)時間節點：一般應在工程設計完成后，幕墻組件批量生產、加工和幕墻安裝施工前進行。2)檢測目的：驗證幕墻設計的正確性、合理性、工藝性、經濟性，確定能否滿足設計的性能指標要求;同時也為改進設計、改進完善加工、組裝、安裝工藝方法提供依據;使施工單位的操作人員能夠通過幕墻試件的加工、組裝和安裝過程熟悉、掌握操作工藝和方法。
圖1
圖2
2 建筑幕墻四性檢測報告樣式
建筑幕墻工程四性檢測報告樣式見圖3。
圖3 檢測報告樣式
3國家相關標準規范的要求
規范依據一：《玻璃幕墻工程技術規范》(JGJ102-2003)，P15中的4.2.10：玻璃幕墻性能檢測項目，應包括抗風壓性能、氣密性能和水密性（詞條“水密性”由行業大百科提供）能，必要時可增加平面內變形性能及其他性能檢測。條文解釋中說明：有抗震要求時，可增加平面內變形性能檢測。
規范依據二：《玻璃幕墻工程質量檢驗標準》(JGJ/T139-2001)，P20中的6.1.2：玻璃幕墻安裝，必須提交工程所采用的玻璃幕墻產品的空氣滲透性能、雨水滲漏性能和風壓變形性能的檢驗報告，還應根據設計的要求，提交包括平面內變形性能、保溫（詞條“保溫”由行業大百科提供）隔熱性能等的檢驗報告。
規范依據三：《建筑裝飾裝修工程質量驗收規范》(GB 50210-2001)，P44中的9.1.2：幕墻工程驗收時應檢查下列文件和記錄：……6幕墻的抗風壓性能、空氣滲透性能、雨水滲漏性能及平面內變形性能檢測報告……。
規范依據四：《建筑幕墻》(GB/T21086-2007)，P32中的15.2檢驗項目(表1)。
規范依據五：《建筑幕墻》(GB/T21086-2007)，P35中的15.5.2.2交收檢驗(圖4)。
圖4 GB/T21086-2007中的交收檢驗要求
表1 檢測項目綜合表
4建筑幕墻四性檢測的設備
常見的建筑幕墻檢測設備主要是通過模擬自然界的風、雨、地震作用（詞條“地震作用”由行業大百科提供）等自然現象，并提供不同的效應組合用來檢測幕墻的水密性能、氣密性能、抗風壓性能和平面內變形性能，一般采用兩種試驗裝法(圖5，6)。
圖5 正裝外噴水裝置示意圖 圖6 反裝內噴水裝置示意圖
具體的設備包括：壓力箱、反力架/安裝架、供風系統、操作控制系統、數據采集系統、抗震油壓系統(圖7~12)。
圖7 壓力箱 圖8 反力架/安裝架
圖9 供風系統 圖10 操作控制系統
圖11 數據采集系統 圖12 抗震油壓系統
5建筑幕墻四性檢測的具體內容和要求5.1
氣密性能檢測
通過試驗檢測，確定幕墻檢測試件在風壓作用下，幕墻可開啟部分處于關閉狀態時的可開啟部分以及幕墻整體阻止空氣滲透的能力(圖13)。氣密性能指標的大小直接影響的是幕墻的節能和隔聲性能，其試驗程序如下：
(1)首先將可開啟部分開關不少于5次，然后關緊。先加正壓，預備加壓，加3個500Pa的脈沖壓，消除安裝過程中可能產生的應力和可能存在的空隙。
(2)開始氣密性能檢測，按上面的加壓順序(50-100-150-100-50)，每個壓力穩定10s以上，記錄該壓力下的空氣流量，主要是100Pa壓力下的流量，將該數據換算成標準下狀態下的漏氣量，并以此作為判斷滲漏性能的指標(圖14)。
(3)進行負壓氣密性能檢測，也是預備加壓，3個500Pa的脈沖壓，消除安裝過程中可能產生的應力和可能存在的空隙，正式開始檢測，按照“50-100-150-100-50”的加壓順序，每個壓力穩定10s以上，記錄該壓力下的空氣流量。
備注：在氣密試驗過程中，會有“膠帶或塑料薄膜將整個幕墻樣件密封”，以及“拆除密封膠帶或塑料薄膜”的兩個動作。
圖13 建筑幕墻氣密檢測裝置示意圖
圖14 氣密性能檢測加壓示意
5.2水密性能檢測
通過試驗檢測，確定幕墻檢測試件在可開啟部分為關閉狀態時，在風雨同時作用下，阻止雨水滲漏的能力(圖15)。水密性能指標表征的是建筑幕墻的舒適性能。其試驗程序如下(通常采用穩定加壓的形式)：
(1)預備加壓：壓力500Pa，加壓速度100Pa/s，持續時間3s，泄壓不小于1s。
(2)淋水：均勻地淋水，淋水量3L/(m2•min)。
(3)加壓：在淋水的同時施加穩定壓力，定級檢測時，逐級加壓至幕墻固定部分嚴重滲漏為止(表2)。工程檢測時，首先加壓至可開啟部分設計指標值，壓力穩定作用時間15min或幕墻試件可開啟部分產生嚴重滲漏為止，然后加壓至幕墻固定部分設計指標值，壓力穩定作用時間30min或幕墻試件固定部分產生嚴重滲漏為止，無可開啟部分的幕墻試件，壓力穩定作用時間30min或產生嚴重滲漏為止(圖16)。
備注：水密性能的檢測采用兩種加壓方式：1)定級檢測和工程所在地為非熱帶風暴和臺風地區時，采用穩定加壓;2)工程所在地為熱帶風暴和臺風地區時，采用波動加壓。
嚴重滲漏，是指雨水從幕墻試件室外側持續或反復滲入室內側，發生噴濺或流出試件界面的現象，滲漏狀態分為五種：1)室內出現水滴;2)水珠連成線，但未滲出試件表面;3)局部少量噴濺;4)噴濺出試件界面(持續);5)水溢出試件界面(持續)。只有4、5兩項才能判定為嚴重滲漏(圖17)。
表2 穩定加壓順序表
圖15 建筑幕墻水密檢測裝置示意圖
圖16 水密性能檢測穩定加壓順序示意圖
圖17 記錄滲漏情況的符號
5.3抗風壓性能檢測
通過試驗檢測，確定幕墻檢測試件在可開啟部分處于關閉狀態時，在風壓作用下，幕墻變形不超過允許值且不發生結構損壞(如裂縫（詞條“裂縫”由行業大百科提供）、面板破損、局部屈服、粘接失效等)及五金件松動、開啟困難等功能障礙的能力。抗風壓性能指標表征的是建筑幕墻的安全性能，其試驗程序(工程檢測)如下(圖18，19)：
(1)確定最大變形處，安裝位移針。
(2)正壓預備加壓：正壓變形檢測P1，即分級增加壓力直到風荷載標準值的40%(P1)，記錄每級壓力下各個測點的面法線位移量。
(3)負壓預備加壓：負壓變形檢測-P1，即分級增加壓力直到風荷載（詞條“荷載”由行業大百科提供）標準值的40%(P1)，記錄每級壓力下各個測點的面法線位移量。
(4)正壓反復加壓檢測P2=1.5P1，負壓反復加壓檢測-P2=1.5P1。
(5)以檢測壓力P2=1.5P1為平均值，以平均值的1/4為波幅，進行波動檢測，先后進行正負壓檢測。波動壓力周期為5~7s，波動次數不少于10次。
(6)安全檢測P3=2.5P1;使壓力升至P3=2.5P1(P3對應幕墻設計風荷載標準值)，隨后降到0，然后再降至-P3，隨后升至0，整個過程升、降壓速度為300~500Pa/s，壓力持續時間不少于3s，記錄面法線位移量、功能障礙和破損部位及情況。
判定等級：如未出現功能障礙及損壞，就可根據P3確定幕墻等級，判定能否滿足工程設計要求。
圖18 建筑幕墻抗風壓檢測裝置示意圖
圖19 抗風壓性能檢測加壓順序示意圖
5.4平面內變形能力檢測
通過試驗檢測，確定幕墻檢測試件在樓層反復變位作用下保持其墻體及連接部位不發生危及人身安全的破壞的平面內變形能力。平面內變形能力指標是用平面內層間位移角進行度量，其試驗程序如下(圖20，21)：
(1)預備加荷：以1/600位移角進行預加載正式加荷，即從分級指標值的最低級開始，每級使模擬相鄰樓層在幕墻內沿水平方向作左右相對往復移動三個周期，詳細記錄各級位移復位后幕墻試件的破損情況。
(2)工程檢測時，逐級檢測到幕墻設計層間位移角為止，如沒出現危及人身安全的破損就可判定為合格。
備注：試驗時，通過外力使安裝上試件的橫梁在幕墻平面內沿水平方向進行低周反復運動，模擬受地震或風荷載時幕墻產生平面內變形的作用。建筑幕墻平面內變形性能分級見表3。
圖20 對稱變形方式裝置示意圖 圖21 連續平行四邊形方式裝置示意圖
表3 建筑幕墻平面內變形性能分級
6建筑幕墻四性檢測試驗樣件的要求
構件式幕墻（詞條“構件式幕墻”由行業大百科提供）試件寬度至少應包括一個承受設計荷載的典型垂直承力構件。試件高度不宜小于1個層高，并應在垂直方向上有兩處或兩處以上與支撐結構相連接。推薦高度為1個樓層以上，寬度至少為2個分格。其他試驗所需資料：
(1)板塊分格圖、節點圖、計算書;
(2)監理證書復印件;
(3)型材廠家;
(5)玻璃廠家;
(6)立梃、橫梁規格、表面處理。
另需有2~3名工人候場，準備雙面膠條一捆，項目指定用透明玻璃膠（詞條“玻璃膠”由行業大百科提供）一箱。
7建筑幕墻四性檢測性能指標要求
7.1氣密性能
氣密性能指標應符合《民用建筑熱工設計規范》(GB50176)、《公共建筑節能設計標準》(GB50189)、《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ134)、《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計（詞條“建筑節能設計”由行業大百科提供）標準》(JGJ26)的有關規定，并滿足相關節能標準的要求，一般情況可按表4確定。
表4 建筑幕墻氣密性能設計標準一般規定
7.2水密性能
GB50178中，ⅢA和ⅣA地區，即熱帶風暴和臺風多發地區按下式計算，且固定部分不宜小于1 000Pa，可開啟部分與固定部分同級(表5)。其他地區可按下式計算值的75%選取，且固定部分取值不宜低于700Pa，可開啟部分與固定部分同級。
P=1000•μzμcW0
式中：P為水密性能指標;μz為風壓高度變化系數;μc為風力系數;w0為基本風壓。
表5 建筑幕墻水密性能分級
7.3抗風壓性能
幕墻的抗風壓性能指標應根據幕墻所受的風荷載標準值Wk確定，其指標值不應低于Wk，且不應小于1.0kPa(表6)。幕墻的相對撓度（詞條“撓度”由行業大百科提供）和絕對撓度要求見表7。
表6 建筑幕墻抗風壓性能分級
表7 幕墻支承結構、面板相對撓度和絕對撓度的要求
7.4平面內變形性能
(1)建筑幕墻平面內變形性能以建筑幕墻層間位移角為性能指標。
(2)在非抗震設計時，指標值應不小于主體結構彈性層間位移角控制值。
(3)在抗震設計時，指標值應不小于主體結構彈性層間位移角控制值的3倍(表8)。
表8 主體結構樓層最大彈性層間位移角
8建筑幕墻四性檢測試驗過程中的常見問題
8.1氣密性能檢測(常見問題為漏氣，見圖 22)
對框架幕墻來說問題主要集中在可開啟部分：
(1)開啟窗過大，窗框在運輸或安裝過程中變形，安裝后出現扇和框之間不能完全閉合。
(2)扇和框之間沒有完全閉合，開啟扇安裝不到位，有連續的縫隙。
(3)密封膠條安裝大意，膠條斷點處未密閉。
圖22 漏氣
8.2水密性能檢測(常見問題為漏水，見圖 23)
出現問題最多且比較集中的，基本都在可開啟部分，包括五金件安裝、膠條的選擇、安裝工藝不合格等問題，包括：1)五金件安裝不到位，這會讓密封膠條不能與鋁型材貼合，膠條防水線形同虛設;2)選擇的膠條尺寸過小，壓縮量不夠;3)膠條下料偏短，對接處存在縫隙，沒用密封膠對接。
圖23 漏水
8.3抗風壓性能檢測
抗風壓性能指標的檢測，涉及安全性，是四項檢測項目中最關鍵的一項檢測。常見問題為五金件損壞(圖24)和玻璃破損(圖25)。
圖24 五金件損壞
圖25 玻璃破損
延伸閱讀：以上是國內幕墻工程的四性檢測介紹，相信大家對幕墻工程的檢測已經有了初步的了解，凡事國內通過正規渠道，送樣進行過“四性檢測”的幕墻工程，出現因設計、結構或材料（玻璃自爆除外）原因，而導致的安全問題，幾乎是沒有的。接下來，我們再通過“Intertek公司”的介紹，再來看一下北美地區的幕墻工程是如何做檢測的。
大型幕墻實驗室基地
幕墻結構的支撐骨架一般由鋁（詞條“鋁”由行業大百科提供）質型材和鋼質型材組成，面板通常使用玻璃、鋁板、石材、陶土板（詞條“陶土板”由行業大百科提供）等，所以幕墻的構造設計可以千姿百態、造型各異。為了能夠檢驗幕墻系統構造的安全性能和適應性能，首先就要求實驗室提供足夠的場地進行模型搭建，以滿足各種不同造型幕墻的要求。
在北美地區的幕墻實驗室我們可以看到各種復雜構造的幕墻系統進行檢測的全過程。
通常幕墻系統都會比較復雜，由工程實際使用的各種材質板塊和結構型材組成，并且包括了工程中各種結構造型和配件，如傾斜面、內轉角、外轉角、固定扇、開啟扇、屋頂面、大跨度支撐梁等等。
設備齊全搭建幕墻鋼結構（詞條“鋼結構”由行業大百科提供）骨架
為了能夠搭建復雜的幕墻系統，同時進行嚴格的美標測試，該幕墻實驗室配備各種鋼結構型材，從而可以搭建幕墻系統的基礎鋼結構骨架。
除此以外，在搭建這些鋼結構骨架的過程中，實驗室還同時配備有各種登高平臺車、吊裝機械，以便于幕墻搭建工作的高效開展。
大型“WOLF”重型裝備再現16級颶風
在基礎鋼結構骨架搭建完畢后是幕墻系統，也就是整體幕墻測試樣板的搭建，完成之后就進入到復雜的測試環節。
幕墻測試主要是氣密性、水密性、抗風壓測試等。其中最著名的就是動態水密性測試。該實驗室配備了許多大型螺旋槳設備(Intertek為它取了個非常震撼的名字叫“WOLF”)，它能夠產生最大風速60 m/s，相當于2000 Pa的動態風壓，從而可以完整再現16級颶風掠過幕墻的真實情景。
