我国既有幕墙安全现状和应对措施
来源：中国幕墙网
1、既有幕墙及其形成
既有幕墙通常是指已经竣工并交付使用的建筑幕墙，因而既有幕墙的出现是随着建筑幕墙的产生和使用而形成的。从类似建筑幕墙的结构和表现形式，既有幕墙的存在可以追溯到十九世纪以前西方采用艺术玻璃建造的教堂采光窗和各类玻璃穹顶(图1)。而初步具有建筑幕墙结构形式的建筑幕墙应是1851年英国伦敦工业博览会建造的“水晶宫”，以及随后在1917年美国旧金山建造的哈里德大厦玻璃幕墙(图2)、1831年381米高的纽约帝国大厦石材幕墙、上世纪五十年代初建成的纽约利华大厦和联合国大厦等。所以既有幕墙在世界上的存在多则有上百年的历史，而以纽约利华大厦和联合国大厦作为真正意义上的建筑幕墙而论，既有幕墙在世界上的存在也已经远超过半个世纪。
随着我国改革开放的发展，上世纪八十年代初图1我国也开始建造玻璃幕墙。1981年广州交易会完成的第一个玻璃幕墙，1984年建造的北京长城饭店玻璃幕墙，1986年建造的我国第一个全隐框玻璃幕墙深圳发展中心大厦，都已经有三十年以上的历史。所以在我国，既有幕墙也形成并存在了相当长的时间。
2、我国既有幕墙的现状
我国既有幕墙的发展和现状，与我国的经济发展速度和状况基本呈现了一致的态势。从上世纪八十年代初开始就展现了高速发展的势头，其目前基本现状和特点可用存量大、日趋老化和安全问题备受关注加以概括。
2.1 存量巨大的既有幕墙
我国幕墙行业从1983年开始起步，90年代进入高速发展期，历经近30多年的发展，现已成为世界第一幕墙生产大国和使用大国，并正在逐步迈向世界一流的幕墙强国。根据中国建筑金属结构协会铝门窗幕墙委员会开展的行业数据统计表明，我国建筑幕墙年产量从“六五”未期(1985年)只有15万m2，到1990年达到105万m2，“九五”末期(2000年)年建造量达到1000万m2，十五年增长70倍，年平均增长5倍，期间竣工使用的建筑幕墙面积应在7890万平方米之间。从2003年至2013年，建筑幕墙总产值为10288.7亿元，如以均价每平方米为1100元计，此期间竣工的幕墙面积应在9.45亿平方米左右。自2014年以来，随着我国经济转型的深化，GDP增速的降低，建筑幕墙的年竣工面积和产量虽有下降，但基本都维持在约1亿平方米左右，产值约1500亿元人民币。如从1983年记起，我国30多年来已建成的建筑幕墙，也即现有的既有幕墙应超过12亿平方米，其存量巨大。
2.2 日趋老化的既有幕墙
建筑幕墙属于建筑外维护结构，依据我国《建筑结构设计可靠性统一标准》GB50068-2001的规定，其设计使用年限为25年(图3)。按照此标准，我国1990年以前建造的建筑幕墙已超过建筑设计使用年限的范围，按照上述既有幕墙存量的统计结果，其面积应在千万平方米以上。如从某些材料老化和机械性能退化的角度考虑，2000年以前的绝大部分幕墙均已出现了老化的现象，其面积更加庞大。可见，随着时间的推移，我国建筑幕墙达到设计使用年限和出现老化现象图3的既有幕墙将会越来越多，这是一个不可逆转的趋势。
2.3 安全备受关注的既有幕墙
由于巨大的既有幕墙存量以及日趋老化的趋势，加上近年来不时发生的钢化玻璃自爆并坠落伤人的事件时有发生，既有幕墙的安全备受全社会包括国家高层领导和部门的极端重视。通过对近十多年来我国新闻报道的不完全统计，我国既有幕墙出现较严重事故的主要是玻璃幕墙开启扇整体脱落下坠，而最多的安全事故则是钢化玻璃自爆造成玻璃碎粒散落所造成的伤害和破坏。表1是根据不完全的相关的新闻报道统计出来的近十年来发生在我国的玻璃幕墙事故统计资料。
然而玻璃幕墙出现的问题，并不能代表既有幕墙存在的所有问题，特别是钢化玻璃自爆的问题，它更多的是反映了钢化玻璃自身存在的缺陷，并不能完全代表既有幕墙的安全问题。随着时间的推移，对既有幕墙管理的不当、材料的老化、机械的磨损、金属的锈蚀和长期荷载(词条“荷载”由行业大百科提供)的反复作用，使得既有幕墙的安全存在许多不确定的潜在的因素值得我们去认真的关注。
3、既有幕墙安全状态
我国既有幕墙的安全状态，通过30年时间在自然环境条件下的使用和考验，以及在不同地区开展的安全调查显示，至今尚未有既有幕墙结构垮塌的现象，在我国近年历经的几次大地震中，既有幕墙的抗震性能和安全性也能都有不俗的表现。由此可见，至今我国的既有幕墙在安全性能方面基本是可靠的。同时我们也应该清醒的看到，我国建筑幕墙从无到有，从不规范到规范，经历过不同阶段的发展，部分既有幕墙现在已超过建筑设计使用年限，幕墙的不同部件和材料存在不同程度的老化、疲劳、磨损及锈蚀等，这些均对既有幕墙的安全及可靠性产生影响。
3.1 开启扇脱落
幕墙采光和通风的开启部分，是幕墙必不可少的构件。从2003年由SARS病毒感染引起的非典型肺炎传染病，以及绿色建筑设计的需要，人们对提高建筑幕墙通风能力的呼声越来越高，对幕墙开启部分所占幕墙面积的比例要求越来越大，有些地方标准甚至将之列为强制性的规定。然而，从安全的角度出发，幕墙的可开启部分，特别是可外开的开启扇却是幕墙安全的最薄弱环节。从深圳市近期对25年以上既有幕墙安全状况的调查中发现，有近30%的幕墙发生开启扇整体脱落的现象，特别是在台风季节，出现的现象更为严重，有的幕墙几乎每年都有开启扇脱落的现象。究其原因，除了不合理的构造设计、窗扇尺寸过大、五金配件不匹配或劣质、不当的操作和使用外，尤以开启扇得不到正常的维护维修所导致的安全事故最为突出。这种现象在住宅建筑中更为多见，甚为危险。图4为已损害的玻璃幕墙开启扇且未能得到及时的维护维修。
3.2 结构密封胶老化
隐框玻璃幕墙是采用硅酮结构密封胶将玻璃粘接在幕墙的支承构件上，并通过连接件(词条“连接件”由行业大百科提供)将玻璃面板的荷载传递到建筑主体结构(词条“主体结构”由行业大百科提供)上。由于具有特殊的装配构造，隐框玻璃幕墙在降低玻璃镶嵌构造所造成的应力破坏和抗震方面的能力要高于其它种类的玻璃幕墙。严格按照规范要求制作和安装的隐框玻璃幕墙具有良好的安全性能和使用记录。由于隐框玻璃幕墙采用硅酮结构密封胶进行结构性装配并由结构密封胶承担荷载的传递，因此硅酮结构密封胶的力学性能和耐老化性能对隐框玻璃幕墙的安全性能有重要影响，所以硅酮结构密封胶的力学性能和耐老化性能备受各界的关注，特别是超过十年以上的硅酮结构密封胶性能及其对玻璃幕墙的安全性能的影响更加受到关注。
硅酮结构密封胶是一种耐老化性能很好的高分子材料，国外最早于上世纪七十年代初开始采用硅酮结构密封胶制作安装隐框玻璃幕墙，至今已近半个世纪。在国内，从上世纪80年代中开始至今也已达到了30年。从国内某硅酮密封胶生产企业对其生产的硅酮结构密封胶从生产日期(1997年)到使用了10年(2007年)和15年(2012年)之后的耐老化试验中的检测数据可以得到相应的验证，见表2。由表2可见，10年后硅酮结构密封胶弹性下降了25%，15年后下降了35%，但拉伸强度却不降反升。
表2
最近深圳市一个停建项目因工程改建的需要，对使用已有20年时间的硅酮结构密封胶(国外产品)进行现场取样检测，发现其弹性虽然下降较多，已有可能影响胶的正常使用，但其粘接力却没有明显的下降，也未见有影响结构密封胶承载能力的缺陷存在，见表3。
表3
硅酮结构密封胶作为一种高分子材料，从以上的检测结果可以看到其具有非常好的耐老化性能。但对其真正的使用寿命极限，到目前为止，世界范围内尚未有准确的答案。在工程使用中，目前材料供应商一般只按常规提供10年的商业质量保证期，但这并不意味着硅酮结构密封胶只有10年的正常使用性能，10年后的硅酮结构密封胶就会有危险和没有安全保证通常是一种误解。我国最近完成了《建筑幕墙用硅酮结构密封胶》建工行业产品标准的编制，提出了用于建筑幕墙工程的硅酮结构密封胶其设计使用年限不少于25年，也就是要求硅酮结构密封胶的使用寿命应在25年以上。从中也可证明通过严格生产工艺控制和检测的硅酮结构密封胶的使用寿命应在25年以上，并不是现在的10年保质期。现在现存的具有30年以上的任然在使用的大量既有隐框玻璃幕墙，就是经过长时间的自然耐老化的结果，可反映出硅酮结构密封胶的真实耐老化性能可以达到25年或以上。
2016年深圳市住建局组织幕墙专家对深圳市已建成20年以上(2000年以前)的16项建筑幕墙工程进行了安全性调查。其中10个项目为隐框、半隐框玻璃幕墙，均采用了硅酮结构密封胶，到目前为止，未发生因结构密封胶老化问题而发生安全事故。通过现场重点观察和手动检查，可发现大部分既有隐框玻璃幕墙的结构密封胶均存在胶体硬化、表面粉化的老化迹象，特别是超过25年以上的结构密封胶老化现象更为明显，但对幕墙安全构成危害的胶体自身开裂，或与粘接面存在脱胶开裂的现象尚未观察到。对于这些项目的结构密封胶还能正常使用多长时间，潜在的安全问题有多大，则需要不断的加强关注和安全检查，通过采用多种检测方法进行试验验证才能作出科学的判断。
3.3金属构件锈蚀
密封胶和密封胶条等密封材料的老化，以及结构位移造成既有幕墙雨水渗漏，从而对既有幕墙金属支承构件产生严重的锈蚀，是构成既有幕墙潜在安全问题的另一个问题。由于既有幕墙的绝大部分支承构件和连接件基本都处于隐蔽状态，一般情况下较难发现因雨水渗漏产生的锈蚀问题，但有雨水渗漏的部位发生金属材料锈蚀是肯定存在的，且在我国的既有幕墙中应该是普遍存在的(图5)。除了雨水渗漏产生的金属构件锈蚀外，不同金属接触界面产生的腐蚀也相当严重，这主要发生在连接件的连接部位。
3.4 玻璃面板破损
玻璃幕墙面板破损，特别是钢化玻璃自爆后产生的危害一直是困扰我国既有幕墙安全的一个主要原因，有的玻璃幕墙经过20年的使用，到现在还不断有玻璃自爆的问题;也有的玻璃幕墙刚建造完毕，却因为有大量的玻璃自爆而无法竣工交付使用。通过现场安全检查表明，在正确的设计条件下，玻璃破损的主要原因在于玻璃的品种和玻璃自身的质量问题。在深圳市开展的既有幕墙安全调研检查中，凡采用钢化玻璃的项目均有自爆的问题，有的自爆率远远超过正常自爆率的范围。但也有的钢化玻璃几乎没有发生过自爆，产品质量非常好。在采用半钢化玻璃的所有项目中，包括已经使用达到设计使用年限的玻璃幕墙，均未有自爆的现象，即使有其它的因素造成玻璃破损，也未造成坠落的问题。图6为半钢化玻璃破损后依然没有剥落。
3.5面板及面板连接件老化
板材背面加强筋脱离、面板与支承构件的连接松动等都影响到铝板幕墙(词条“铝板幕墙”由行业大百科提供)的外观和安全性能。近年在海南、福建、广东均有铝板幕墙因连接不可靠而产生铝板幕墙面板被风掀开的安全问题。石材幕墙板块脱落的现象也是较为常有的现象，其原因为板块长期裸露在自然环境下，受到风吹、雨淋、日晒和高低温的作用，面板风化、开裂、连接件松动等，对于一些较为疏松的石材，如大理石、砂岩、石灰石等尤为严重(图8)。
3.6 既有幕墙的防火
我国既有幕墙的防火问题，由于外墙外保温系统的介入，其防火安全问题极为严峻，即使新实施的《建筑设计防火规范(词条“建筑设计防火规范”由行业大百科提供)》GB50016-2014对其作了专门的规定，但也并没能也很难完全避免因内侧外墙保温系统起火之后累及外侧的幕墙系统。因为在幕墙与外墙保温系统间的通道，其燃烧温度可达千度，足以摧毁幕墙的一切构件，特别是非透明幕墙，如金属板幕墙(词条“金属板幕墙”由行业大百科提供)、石材幕墙、人造板幕墙等。图9为基层墙体具有保温材料，外层为铝塑板幕墙在做防火试验时所录得的通道间的温度曲线。
同时，幕墙的层间防火封堵施工质量存在较多的问题，防火材料达不到设计要求，封堵不密实，封堵位置不正确。有些项目对幕墙层间封堵的处理仅作为一个摆饰的构件，封堵层可从建筑的顶层一直透视到底层(图10)。如此封堵效果，在建筑失火时将对人员生命构成严重威胁。
3.7 不规范设计和施工造成潜在的危害
九十年代末开始，随着幕墙建造量大幅提升，参与幕墙工程施工的企业大量增多，良莠不齐。设计不符合规范要求、材料假冒低劣、施工质量监管不严和不规范的情况时有发生，造成了一些不符合设计和施工规范要求，存在质量缺陷或安全问题的既有幕墙工程客观存在。以下所列的现象仅为许多潜在危害的表现。
1)隐框玻璃开启扇设计不当
既有隐框玻璃开启扇，包括隐框玻璃幕墙和常规门窗用隐框开启扇，相当大的一部分存在玻璃下端无托快的设计(图11);采用中空玻璃的开启扇，则存在中空玻璃用结构密封胶与中空玻璃与窗扇框粘接的结构密封胶相互位置不重叠的问题(图12);开启扇开口过大也是常有的违规设计(图13)，(图11)这些都给开启扇的正常使用带来潜在的危险。
2)用其它种类的胶粘剂代替结构密封胶
隐框玻璃幕墙是采用建筑结构密封胶进行结构装配的一种玻璃幕墙，合格的隐框玻璃幕墙通常不可能有玻璃坠落的安全问题。由于受人工操作和环境因素，或经过火灾等高温下使用的影响，隐框玻璃幕墙的玻璃粘接性能往往达不到设计的最好性能，但通常不会影响玻璃幕墙的正常使用。造成隐框幕墙玻璃有可能脱落的最主要原因之一在于施工单位和中空玻璃生产厂家在制作隐框玻璃幕墙时，采用不合格的硅酮结构密封胶或非结构密封胶(一般的密封胶或聚硫胶)进行玻璃的结构性粘接，从而导致隐框玻璃幕墙玻璃整片的脱落和下坠(图14);其次就是施工单位没有严格按照《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ-102的要求制作和安装隐框玻璃幕墙，辅材与硅酮结构密封胶不相容、基材表面处理不正确等。
3)外倾玻璃或倒挂石材无防坠措施
外倾玻璃幕墙玻璃设计没有采用夹胶玻璃，在早期的建筑幕墙中为数不少，目前有些仍然在使用中(图15)。倒挂石材设计时没有采取防坠落措施，有的甚至存在严重的雨水渗漏现象，安全隐患极为严重(图16)
3.8幕墙维护维修缺失
在我国大量的既有幕墙项目中，绝大部分的项目没有明确的幕墙安全管理责任人，普遍存在工程技术资料保存不完整、《幕墙使用维护说明书》和幕墙维护维修管理制度缺失、正常安全检查和定期安全性鉴定没有开展、幕墙专项维护维修资金不到位等问题，这对既有幕墙的安全正常运行产生很大的危害。
4、应对措施
4.1 严格执行并持续开展既有幕墙的安全检查
建筑部关于既有建筑幕墙安全管理的第一个规章是2006年9月1日由建设部工程质量安全监督与行业发展司发布的《关于转发上海市〈关于开展本市既有玻璃幕墙建筑专项整治工作的通知〉的通知》(建质质函[2006]109号)。《通知》要求各地切实加强对既有建筑幕墙的使用安全管理，积极组织开展本地区既有建筑幕墙专项整治工作，及时排查质量安全隐患，强化对既有建筑幕墙安全维护的监督管理。2006年12月5日建设部发布了《关于印发〈既有建筑幕墙安全维护管理办法〉的通知》(建质[2006]291号)。2012年3月1日，住建部发布了《关于组织开展全国既有玻璃幕墙安全排查工作的通知》(建质[2012]29号)，这是第一次由部委组织的全国既有玻璃幕墙安全排查工作。2015年3月4日，住建部、国家安全监管总局发布了《关于进一步加强玻璃幕墙安全防护工作的通知》(建标[2015]38号),文件要求各级住房城乡建设主管部门对于使用中的既有玻璃幕墙要进行全面的安全性普查，建立既有幕墙信息库，建立健全安全监管机制，进一步加大巡查力度，依法查处违法违规行为。
对于既有幕墙的安全检查和管理工作，全国各省市政府主管部门均发布了相应的管理法规和实施细则，其中尤以上海市在既有幕墙的安全管理方面走在全国的全面，而其他地区仍有相当的差距，既有幕墙的安全管理和检查并没有完全开展或流于形式，没有落到实处。为确保既有幕墙的安全，我们必须高度认识开展对既有幕墙进行安全检查和维护维修的重要性，要严格落实既有幕墙安全管理的责任人，健全既有幕墙安全管理机构和运作机制，探索和落实既有幕墙安全维护维修资金的来源，培养和提高既有幕墙检查人员的技术水平，将既有幕墙安全和维护维修工作作为一项日常的规范性工作长期持续开展下去。
4.2 建立既有幕墙检查机构和研发现场检测新技术
既有幕墙的安全检查和鉴定工作，不同于一般的幕墙性能检测，不能简单的将现有的幕墙检测机构作为既有幕墙安全检查和鉴定机构使用。既有幕墙的安全检查、鉴定和处理，有如病人患病到医院就诊，患子首先需要由医生进行检查，如有必要再由医生安排进行身体各种器官的检查，如验血、B超、CT等等，待检查结果出来再由医生根据仪器检查的结果进行综合的判断并提出治疗的方案，对症下药进行治疗。由此可见既有幕墙的检查需要有专业且具有较高水平和经验的建筑幕墙从业人员，包括既有长期从事幕墙设计、施工、管理，且能全面掌握和熟悉幕墙规范和检测方法的高级专业人员来担当。并由他们按照检查程序和检查内容对既有幕墙存在的问题进行现场的检查和工程档案的核对，根据不同的检查结果提出进一步的幕墙性能检测要求，包括检测项目、检测方案和检测方法等。通过专项的检测，再依据检测出来的结果判定既有幕墙存在的问题并作出可靠性鉴定报告和受检既有幕墙的维护维修或改造方案。目前既有如此能力的幕墙检测机构不多，我们应该及时的建立既有幕墙的专业检查机构以应付日益增多的既有幕墙检测的需要。
由于既有幕墙的安全检查基本都为现场，特别是对于隐蔽工程和结构密封胶的现场检查，目前尚未有较好的检测方法。为适应既有幕墙检测的特点，我们必须进一步研究和开发出一些新的检测技术，如现场无损检测技术，既能发现既有幕墙存在的问题，又能保持既有幕墙的完整性。
4.3 制定和完善既有幕墙标准体系
我国目前尚未完成针对既有幕墙可靠性鉴定和既有幕墙维护维修工程技术的相关标准的制定，国家行业标准《既有建筑幕墙可靠性鉴定及加固规程》正在报批中，还没有真正实施。各省市也有一些地方标准已完成制定并在实施中，如上海、广东和深圳。但作为标准体系来衡量还不够完善，特别是对于既有幕墙存在的一些安全缺陷的评判标准指标值和检测方法，目前还不够系统、准确和统一。如对隐框玻璃幕墙安全有重大影响的结构密封胶老化程度以及使用期限，就很难有有效的可量化的指标值和检测方法来准确的评定。如此问题，我们应该加强技术攻关，联合相关企业对检测方法、判定指标和依据进入深入的研究，寻求一种切实可行的检测和判定方法，以便能及早的发现和处理因结构密封胶老化产生的安全隐患。
既有幕墙工程的维护维修以及改造技术，不完全等同于新建幕墙的工程技术，其设计和施工的难度有的远超过新建幕墙的设计和施工。特别是针对原有建筑结构、原有建筑幕墙构件的可靠性和承载力的计算和判定，施工技术和安全管理需要有专门的工程设计标(词条“设计标”由行业大百科提供)准加以规范和实施。
4.4实行新建幕墙设计方案审查制度
目前，我国每年仍有大量的新建建筑幕墙投入使用，为确保既有幕墙的安全可靠，防止新建幕墙带着潜在危险进入到既有幕墙的行列，我们应加强对幕墙设计的管理，建立对新建建筑幕墙实行设计方案审查制度，将建筑幕墙可能存在的安全问题控制在方案阶段并加以制止，以提升既有幕墙的安全性和可靠性。我国现行的《玻璃幕墙工程技术规范》和《金属与石材幕墙工程技术规范》实施至今已有十几年，作为国家行业标准所提出的一些规定和基本要求，在日益增加的安全要求方面，有些已已不再适应了。加之现在的建筑设计在建筑外观的设计上，新颖复杂的立面造型、超大面板板块的设计、新型建筑材料的出现给建筑幕墙在设计上提出了很多新的挑战，超过和突破现行设计规范的规定的设计很多，潜在着较多的危险因素。依据现行设计规范，按照不同区域的条件制定和实施更严格的地方性标准规范，并以此对建筑幕墙的设计方案进行审查，将大大的降低新建建筑幕墙的安全风险。上海、浙江和深圳等地已开始执行此项制度，值得探讨和推广。图17、图18为我国某处新建大面玻璃幕墙尚未使用就因玻璃大面积自爆而需重新改造。
5、结语
为改善我国既有幕墙的现状，提高我国既有幕墙的安全程度，应从强化安全监管入手，建立规范化和法制化的建筑幕墙市场秩序和观念，严格落实既有幕墙安全管理责任人制度和安全检查制度，探索和确保既有幕墙安全维护维修资金的来源，加强建筑幕墙设计、生产、施工和使用全过程的安全管理和各方监管，尽快的完成既有幕墙相关标准规范的制定和实施。在对既有幕墙的安全改造过程中，我们尚需结合我国绿色建筑发展的需要，大力研发既有幕墙的建筑节能和室内环境改造技术，全面提升我国既有幕墙的各项性能。
