建筑幕墻物理性能檢測技術(shù)

劉茂楠 鄒錫林

摘 要:由于幕墻工程是實現(xiàn)建筑美觀和建筑功能的重要組成,因此,幕墻工程仍然是一些重要建筑不可或缺的組成。本文結(jié)合上海市建筑科學研究院嘉定幕墻檢測中心的情況,介紹了建筑幕墻物理性能檢測技術(shù),供大家參考。

關(guān)鍵詞:建筑幕墻;性能;檢測;節(jié)能

1 前言

在直接影響建筑物質(zhì)量的建筑幕墻行業(yè)中,新技術(shù)、新工藝、新材料得到廣泛應用,同時對建筑幕墻的安全、節(jié)能和使用功能提出了更高的要求。

2 幕墻檢測的技術(shù)背景

現(xiàn)有技術(shù)對建筑幕墻進行物理測試的檢測裝置,可對空氣滲漏性測試,測量建筑幕墻在一定壓力下的氣體泄漏量;可對雨水滲漏性測試,測量建筑幕墻在一定壓力下的雨水滲漏量;可對抗風壓特性測試,測量建筑幕墻對強風的抵抗特性。

目前國內(nèi)外市場上對建筑幕墻進行物理測試的現(xiàn)有技術(shù)檢測裝置的原理大體相同,即利用風機向密閉的檢測箱體內(nèi)提供不同的風壓,從而滿足三種不同的測試模式,并利用相應的傳感器測出相關(guān)參數(shù)。但是,各類建筑幕墻檢測裝置主要的差別在于其風壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同。此外,為了能夠滿足正負壓測試的要求,都設(shè)計了不同的正負壓切換機構(gòu)。其中:

2.1 一種是德國KS公司的建筑幕墻檢測裝置,采用變頻調(diào)速的方式來控制風機的轉(zhuǎn)速,從而控制風量,進而達到控制風壓的目的。這種建筑幕墻檢測裝置的缺點是:

由于采用單一的風量控制控制方法對控制算法要求較高,從而加重了軟件開發(fā)的工作量。在該建筑幕墻檢測裝置中設(shè)有的正負壓切換機構(gòu),采用一種伺服驅(qū)動風口調(diào)節(jié)機構(gòu),利用同一個風機實現(xiàn)正負壓的靈活切換。但是其中有一個明顯的缺點:該機構(gòu)為了靈活安裝,采用了木材作為安裝底板,然后,在國內(nèi)的實際使用中,由于天氣潮濕,經(jīng)常造成底板膨脹,從而加大了伺服機構(gòu)的運動阻力。

在該建筑幕墻檢測裝置中由于選取的伺服電機力矩較小,因此經(jīng)常造成電機燒毀,影響了設(shè)備的正常使用。

2.2 另一種是日本公司的建筑幕墻檢測裝置,日本公司的建筑幕墻檢測裝置則采用一套復雜的四聯(lián)動閥門調(diào)節(jié)機構(gòu),通過調(diào)節(jié)閥并配合簡單的風機調(diào)速功能來共同控制風量。從而達到控制風壓的目的。這種四聯(lián)動閥門調(diào)節(jié)機構(gòu)的缺點是:

四聯(lián)動閥門調(diào)節(jié)機構(gòu)中由于對調(diào)節(jié)閥要求非常高的響應速度,而一般蝶閥的響應速度為15s左右,即0-90度的開合時間需要15s,因此對調(diào)節(jié)閥的制造工藝要求很高。

四聯(lián)動閥門調(diào)節(jié)機構(gòu)由于需要精確的定位精度,否則將很難保證穩(wěn)定的風壓曲線,在設(shè)計方案中設(shè)計了一套機械四聯(lián)動閥門,并采用了電液伺服驅(qū)動,達到設(shè)計要求中的風壓控制曲線。因此,機械結(jié)構(gòu)復雜,制造成本高。

由于四個閥門是聯(lián)動的,為了補償閥門通徑誤差的影響,在四個閥門前都各裝了一個調(diào)零閥門;因此,增加了另部件,提高制造成本。

2.3 還有一種我國現(xiàn)有技術(shù)的風量調(diào)節(jié)裝置,由風機、高速調(diào)節(jié)閥、高速截至閥以及普通調(diào)節(jié)閥構(gòu)成。相應的閥門系統(tǒng)都配備相應的閥門控制/定位器。整個風量調(diào)節(jié)裝置的原理是:由變頻系統(tǒng)控制風機運轉(zhuǎn),通過送風管道和高速調(diào)節(jié)蝶閥將壓縮空氣送入測試箱體。然而這樣僅僅能夠有效地控制箱體壓力的上升曲線,對于壓力的波動曲線無法精確控制,這是因為風機的調(diào)速性能在加速的時候可以有很高的響應速度,然后在減速的時候,由于風機的自身慣量,很難迅速減速,從而導致風壓的波動曲線無法達到國家檢測要求。這也是目前的幕墻物理性能檢測設(shè)備中最為突出的問題。

3 嘉定幕墻檢測中心主要特點及其領(lǐng)先技術(shù)

上海市建筑科學研究院嘉定幕墻檢測中心位于上海市嘉定區(qū)安亭鎮(zhèn)寶安公路4900號,總占地面積為3204平方米。由測試箱體和辦公樓兩大部分組成,主要用于檢測玻璃幕墻等建材質(zhì)量。測試箱體及外圍鋼結(jié)構(gòu)建筑面積為950.79平方米。測試箱體位于鋼結(jié)構(gòu)廠房中央,共七層,總高度為16.9m,二層及以上各層工作平臺外圍均設(shè)置安全欄桿。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)測試箱體平面呈“L”形,總長度為40.7m,并配備三部3噸電動葫蘆。操作辦公樓位于測試箱體東側(cè),共三層,建筑面積為2879.39平方米,采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

嘉定幕墻檢測中心具有以下特點:

滿足新標準的方法和設(shè)備要求;最大限度地真實模擬幕墻的實際工況,并能滿足單元式幕墻的測試工況;具備對超高、超寬及特殊型式(轉(zhuǎn)角)幕墻試件的檢測能力;較高的檢測自動化,具備高效、快捷的檢測能力,設(shè)備加工、維修國產(chǎn)化;操作控制平臺人性化,建造、安裝便捷。

本系統(tǒng)主要的領(lǐng)先技術(shù)有:

對風壓控制,采用了變頻調(diào)速驅(qū)動大流量的高壓風機,結(jié)合由四套獨立氣動調(diào)節(jié)閥組成的風路切換機構(gòu),靈活地實現(xiàn)了箱體壓力的快速準確控制;

利用工業(yè)以太網(wǎng)和ProfiBUS現(xiàn)場總線傳遞所有傳感器數(shù)據(jù)及設(shè)備控制信號,極大簡化了布線工作,有效提高了各傳感器信號的抗干擾性和對各底層設(shè)備控制的準確性;系統(tǒng)具備操作自動控制、數(shù)據(jù)自動采集、空氣壓力測量精度為±3‰、空氣流量測量精度為±0.3‰、位移測量精度為1‰;系統(tǒng)具備操作自動控制、數(shù)據(jù)自動采集、結(jié)果自動處理等功能;確定系統(tǒng)軟件具備調(diào)理器的基本功能,其中包括:軟件的權(quán)限設(shè)置、自動測試、手動測試以及數(shù)據(jù)打印等功能;組成的編制了控制部分PID調(diào)節(jié)程序,實現(xiàn)了測試的檢測系統(tǒng)自動控制過程,解決測試全過程的實時處理;建立了測試數(shù)據(jù)庫,能生成原始記錄和報告打印;幕墻裝置與操作系統(tǒng)功能,總體性能達到國際領(lǐng)先水平。

幕墻配置采用國際知名的軟硬件,保證了系統(tǒng)的高度可靠性和安全性。相應的計量設(shè)備,均已通過計量檢定,可以滿足對幕墻的氣密、水密、抗風壓,抗震、動態(tài)水密以及保溫等各種性能進行檢測。

4 嘉定幕墻檢測中心主要檢測能力

上海建筑幕墻檢測中心是以上海市建筑科學研究院為主設(shè)立的上海地區(qū)建筑幕墻專業(yè)檢測機構(gòu),由上海市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心實施日常檢測工作的管理。根據(jù)建建質(zhì)(1998)19號《關(guān)于對建設(shè)部建筑幕墻檢測中心等五個幕墻質(zhì)量檢測機構(gòu)通過資質(zhì)審核認可的通知》,上海建筑幕墻檢測中心可在認可的檢測范圍內(nèi)跨地區(qū)開展建筑幕墻檢測工作。

根據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局0556-1認可文件,上海建筑幕墻檢測中心能承擔建筑幕墻、建筑門窗及結(jié)構(gòu)膠性能等方面的許可證檢測工作。

主要檢測能力如下:

·建筑幕墻風壓變形性能

·建筑幕墻空氣滲透性能

·建筑幕墻雨水滲漏性能

·建筑幕墻平面內(nèi)位移性能

·建筑幕墻耐沖擊性能

·建筑幕墻動壓水密性能測試

·建筑玻璃物理性能

·建筑幕墻隔熱性能

·建筑幕墻隔聲性能

就目前來看,嘉定基地幕墻系統(tǒng)已滿足目前建筑幕墻性能試驗的所有技術(shù)要求(包括國家標準和ASTM、AAMA、AS/NZS4284 EN BS CWCT等國外標準),尤其適用于超大、超高的不同測試樣品測試,在國內(nèi)同行業(yè)中處于領(lǐng)先水平。

結(jié)束語

當然,工程的研制建設(shè)者們并沒有停下他們的步伐,他們將用自已的聰明和智慧,使這套具有豐碑意義的檢測系統(tǒng)更為完善,更人性化。嘉定幕墻“三性”檢測系統(tǒng)的研制成功,為建筑幕墻“三性”檢驗提供了一種檢測方法,對建筑幕墻質(zhì)量控制起到積極推動作用,標志著上海的幕墻檢測事業(yè)取得的進步,具有廣泛的社會效益,也將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。