摘要：

冷流变精致钢玻璃幕墙是由玻璃面板与冷流变精致钢(简称“精密钢”)型材杆件作为支承结构组成，具有一定的承载能力、自身变形能力和适应主体结构有一定位移能力，不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙体结构的玻璃幕墙。本文结合长沙市某产业园冷流变精致钢玻璃墙的抗风压性、气密性、水密性、平面内变形性能试验方式和试验结果，分析冷流变精致钢玻璃幕墙对比铝合金玻璃幕墙的物理性能特点。

关键词：

冷流变；精致钢；精密钢；幕墙；物理性能测试；四性试验

中图分类号：

TU318

1 概况

      冷流变精致钢玻璃幕墙是由玻璃面板与冷流变精致钢(简称“精密钢”)型材杆件作为支承结构组成的玻璃幕墙。精密钢玻璃幕墙的物理性能测试，主要是进行抗风压性、气密性、水密性、平面内变形性能测试，简称四性试验。

     长沙市某产业园幕墙工程面积约30000m'，主要幕墙类型为精密钢框支承玻璃幕墙。本文结合该工程对精密钢框支承玻璃幕墙的四性试验案例，对精密钢玻璃幕墙的四性试验方式、性能指标进行分析。

2 试验方法

2.1 试验样品

     样品特征:样品尺寸宽4x高12m，高度包含三个层高(单层高4m，单层竖向分隔3m+1m)，宽度三个分格(单板块宽度1.5m);主杆型材:精密钢型材立柱(150mm截面高度，70mm截面宽度，2.5mm截面壁厚Q355B 钢材牌号);嵌板材料：8+12A+8空玻璃，尺寸宽1470mmX高2984mm。

    设计风荷载标准值：

    Wk+=2.000kPa;Wk-=2.000kPa;

2.2 试验描述

2.2.1  静态气密性试验(GB/T 15227-2019)

     步骤:①预备加压:检测准备完成后，首先分别加载3个压力脉冲，压力差为0.5kPa，持续3s，压力归零;②检测箱体的空气渗透量:用粘贴胶带把幕墙试件上的所有嵌缝密封。如图1所示进行逐级加压，每级加压持续时间≥10s，记录每级压差下的测试值:③检测箱体及幕墙固定部分的空气渗透量：确定箱体的空气渗漏量之后，去除试件上的粘贴胶带，重复上述步骤;④数据处理：检测完成后，能分别得到箱体部分，箱体及幕墙固定部分在正负压下的空气渗透量。根据规范标准的计算方式，对试验数据进行处理和计算，可以得出在标准状态下幕墙试件的空气渗漏量。

    检测结果评定：根据GB/T31433-2015以及GB/T 21086-2007，在标准状态10Pa压差下的空气渗透量 qA 对应的气密性等级。

2.2.2波动水密性试验(GB/T 15227-2019)

      步骤：①安装淋水装置:将淋水装置安装在幕墙外立面;②预备加压:加载3个0.5kPa的正压脉冲持续时间>3s;③淋水和记录数据:操作喷淋装置，使其对幕墙试件外立面均匀地淋水,喷淋量不小于4L(m.min)。对试件外立面先进行10min的预喷淋，使试件充分淋水，然后按照图2加压顺序逐级加载正负压差或幕墙试件出现严重渗漏为止，然后卸载至归零，结束喷淋;记录加压过程中的相关数据、渗漏部分和状态。

检测结果评定：根据GB/T31433-2015、GB/T21086-2007和GB/T15227-2019，幕墙试件不应发生严重渗漏。

2.2.3抗风压性能检测(GB/T 15227-2019)

     步骤：①安装调试位移计：在试件内侧安装位移计，调试位移计的灵敏度，使其在任意测点上的位移都能有效工作；②预备加压：在检测前分别加载3个压力差为0.5kPa的压力脉冲，加压速度为0.1kPa/s左右，持续3s，压力归零后，位移计清零；③进行变形检测(P1)：每级升、降压力不大于风荷载标准值的10%压力的作用时间不小于 10s，达到检测压力P1(风荷载标准值的40%)时，结束检测，记录每一级压差作用下各检测点位的面法线位移量；④进行反复加压检测(P2)：检测压力差P2(P2=1.5P1)为平均值，以P2的 1/4为波动幅度，波动周期约为5-7s，波动次数≥10次，进行正负压波动检测。记录检测压力值士P2，以及出现的损坏的状况或功能性障碍;⑤进行安全检测：a)风荷载标准值检测：P3值为结构设计要求的风荷载标准值，P3(P3=2.5P1=2000Pa)。检测压力加载升至 P3，然后归零，再加载至-P3，然后归零，压力稳定时间≥3s。记录各检测点位的面法线位移量、残余变形、损坏情况或功能性障碍。b)1.5倍的风荷载标准值检测：Pmax值为1.5倍的风荷载标准值，Pmax=1.5P3=3000Pa。检测压力加载升至Pmax后归零再加载至-Pmax后归零,同时记录压力差作用下幕墙试件的损坏状况等功能状态。

检测结果评定：根据 GB/T 15227-2019、GB/T 21086-2007、GB/T 31433-2015以及设计计算书，按照以下准则评价样品的性能。

    (1)变形检测的评定：

  （a）对挠度的要求:钢型材要求不大于1/625的跨距;玻璃面板要求不大于1/150的短边距；。(b)无功能性障碍或损坏

    (2)反复加压检测的评定：无功能性障碍或损坏;

    (3)安全检测的评定：(a)对挠度的要求:钢型材要求不大于跨距的1/250且20mm;玻璃面板要求不大于短边距的1/60;(b)无功能性障碍或损坏;

2.2.4  平面内变形性能试验(GB/T 18250-2015)

    步骤：①预加载:首先推动活动梁做单个周期的幕墙水平方向(即幕墙平面内)相对移动作为预加载，预加载值为设计指标的50%，②检测加载测试：预加载后，做3个周期的相对反复移动。一个周期为从零到正位移，正位移到负位移，负位移再到零。加载顺序见图4：

检测结果评定：根据GB/T18250-2015及GB/T31433-2015，不能出现面板、连接件损坏或脱落;金属框或金属面板产生较为明显且不可恢复的变形等。

3 检测结果

     见表 2。

4 物理性能分析

4.1气密性能

       气密性能是指幕墙可开启部分都处于封闭状态，

幕墙试件自身阻止空气渗透的能力。气密性能的检测原理是将试件安装在供压风箱上，利用风箱模拟受到不同风荷载作用时的试件状态，检测幕墙试件阻止空气渗透的能力。

     精密钢玻璃幕墙的气密性能检测原理、检测方法、性能指标评定、标准依据与铝合金玻璃幕墙相同。钢相对铝合金的优势是材料强度和抵抗变形的能力更优异,但气密性检测模拟的风荷载不高,最大只有0.5kPa,远低于风荷载设计值，钢型材在力学性能方面的优势未能发挥，因此，系统构造类似的情况下，精密钢幕墙的气密性能对比铝合金幕墙基本相同。

4.2 水密性能

     水密性能是指幕墙可开启部分都处于封闭状态时在风雨共同作用时，幕墙阻止雨水渗漏的能力。水密性能的检测原理是将幕墙试件安装于供压风箱上，利用供压风箱模拟试件受到不同风荷载作用时的状态在施压的同时对试件进行喷淋，模拟试件受到风雨共同作用时，幕墙阻止雨水渗漏的能力。

     精密钢玻璃幕墙的水密性能检测原理、检测方法、性能指标评定、标准依据与铝合金玻璃幕墙相同。水密性能检测模拟的风荷载相对抗风压检测不高，杆件刚度设计富余量较为充足，钢型材在力学性能方面的优势未能发挥，因此，系统构造类似的情况下，精密钢幕墙的水密性能与铝合金基本相同。

4.3 抗风压性能

      抗风压性能是指幕墙可开启部分都处于封闭状态

时，在风压作用下，幕墙试件主要受力构件的变形不超过设计允许值且不出现功能性障碍以及危及人身安全的结构性损坏的能力。抗风压性能的检测原理是将试件安装于供压风箱上，利用风箱模拟幕墙试件受到不同风荷载作用时的状态，检测幕墙试件承受变形的能力。

     精密钢玻璃幕墙的抗风压性能检测原理、检测方法、标准依据与铝合金玻璃幕墙相同。性能指标评定略有不同:安全检测评定对绕度(f0)的要求为钢型材不大于跨距的1/250且20mm，铝合金型材不大于跨距的1/180且20mm;变形检测评定对绕度(f0/2.5)的要求为钢型材为不大于跨距的1/625,铝合金型材不大于跨距的 1/450。根据规范标准要求，钢型材的强度相对铝合金较高，对绕度控制更严格。然而钢材的弹性模量(2.06x105N/m㎡)优于铝合金的弹性模量(0.7X105N/m㎡)，钢材相对铝合金的弹性模量更高，约为3倍。

     结合绕度指标和材料弹性模量对本例精致钢幕墙的立柱杆件分析抗风压性能。

     根据规范标准和试件计算书：计算支承结构时的风荷载标准值ωk=0.001056MPa；

  计算跨度L=3800mm;幕墙立柱计算间距 B=1500mm；

风荷载线荷载集度标准值qk=ωkB=0.001056x1500=1.584N/mm；

精密钢型材杆件绕度限值df,lim,st =min(L/250,20)=16mm；铝合金型材杆件绕度限值df,lim,al=min(L/180,20)=20mm；

钢材弹性模量Est=2.06x105N/m㎡'；铝合金弹性模量 Ea1=0.7X105N/m㎡；

     精密钢型材截面绕X轴惯性矩最小限值：Ixmin,st:铝合金型材截面绕X轴惯性矩最小限值：Ixmin,al;

    精密钢型材杆件绕度限值df,lim,st=5qkL4/384Est Ixmin,st;

     精密钢型材截面绕X轴惯性矩最小限值：

Ixmin,st=5qkL4/384Estdf,lim,st=5x1.584x38004/384/2.06x105/16=1304791.566mm4；

如采用铝合金型材杆件，铝型材截面绕X轴惯性矩最小限值：

   Ixmin, al =5qkL4/384Ealdf, lim, al=5 x 1.584 x38004/384/0.7x105/20=3071852.143mm4。

     根据以上分析，对比精密钢和铝合金型材杆件的截面绕X轴惯性矩最小限值，在同荷载条件下，冷流变精制钢型材杆件截面绕X轴惯性矩最小限制远低于铝合金，截面尺寸可以做的更小。反之，同截面、同荷载的条件下，冷流变精制钢型材杆件相对铝合金型材杆件抵抗变形的能力更强，整体幕墙的抗风压性能也较为明显的提高。

4.4 平面内变形性能

     幕墙平面内变形性能是指楼层在水平方向产生反复位移时，幕墙保持自身以及与主体连接部位不发生功能障碍及损坏的能力。平面内变形性能的检测原理是通过在幕墙内侧安装静力加载检测设备，模拟主体受到风、地震等作用时产生的位移变形，使幕墙试件产生位移，以检测幕墙试件对于层间变形的承受能力。

     精密钢玻璃幕墙的平面内变形性能检测原理、检方法、性能指标评定、标准依据与铝合金玻璃幕墙相同。从测试结果可以看出，精密钢玻璃幕墙的平面内变形性能较为优异，自身及与主体连接部位不易发生损坏及功能障碍，整体抗震性好。

5 结语

     通过精密钢玻璃幕墙的四性测试以及对结果的分析，可以得出：

 (1)精密钢玻璃幕墙相对于铝合金玻璃幕墙在气密性能、水密性能方面基本相同;(2)在抗风压性能方面有较为明显的优势，荷载相同的情况下，相对铝合金玻璃幕墙可以采用更小的主受力杆件截面:(3)在平面内变形性能方面表现优异，整体抗震性好。

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参考文献：

[1]行业标准.GB/T 21086-2007.建筑幕墙[S].北京:中国建筑工业出版社,2007

[2]行业标准.GB/T 31433-2015.建筑幕墙、门窗通用技术条件[S].北京:中国标准出版社,2015.

[3]行业标准.GB/T15227-2019.建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法[S].北京:中国建筑工业出版社，2019.

[4]行业标准.GB/T 18250-2015.建筑幕墙层间变形性能分级及检测方法》[S].北京:中国标准出版社,2015