如何做好幕墙工程的四性试验

郝为峰（江苏建科工程咨询有限公司， 江苏 南京 210019）

0 引 言

随着幕墙技术的发展，近年来幕墙已成为大多数公共建筑的首选外围护结构和装饰形式。作为建筑的外围护结构，幕墙的物理性能和工作性能直接影响到建筑预设功能的实现。在幕墙的诸多性能中，抗风压性能、空气渗透性能、雨水渗漏性能和平面变形性能最为关键。由于上述四性检测可共用同一试验设备、可在同一个试验过程中完成，因而合称为幕墙四性试验。

建筑幕墙四性试验是保证幕墙安全与使用功能的重要测试手段，是检验幕墙物理性能、幕墙设计质量的重要途径和最有效方法。然而，在实际的实施过程中，敷衍地对待幕墙四性试验的工程实施单位并不占少数，以致酿成质量事故，造成经济损失。为此，笔者试图对幕墙四性试验的全过程进行归纳总结，梳理出幕墙四性试验各个环节的注意事项，以期能为业界同仁提供参考和借鉴。

1 正确选择幕墙四性试验的时间

幕墙四性试验的目的是验证幕墙设计的正确性、合理性、工艺成熟性和施工便捷性，既是对设计质量的总验收，也是对幕墙施工质量的重要预控（事前控制）。因此，幕墙四性试验的时间应选择在设计完成、现场施工前的时间段内。只有确保幕墙四性试验合格，各项预定功能得到有效保证的前提下，各类材料、构配件、施工工艺才能最终确定，幕墙组件才能被允许批量生产和加工。

某些工程幕墙四性试验安排在幕墙安装施工过程中或工程竣工交付前进行，这就失去检测的目的和意义，与幕墙四性试验的初衷背道而驰。一旦试验检测不合格，势必要对已完工的工程进行大面积整改和调整，甚至导致工程无法交付，给设计单位及施工单位带来巨大损失。

2 确定试件选取部位与试件数量

幕墙四性试验试件选取部位应与业主、设计单位、监理单位协商，取得相关单位的签字认可。一般情况下，应考虑幕墙结构、荷载和作用组合的值与主要受力型材、幕墙分格等因素， 选取工程中最不利分格（最大）及最不利位置（如顶部）。选取试件还应具有一定的代表性，能够反应大面积幕墙的普遍构造特征。

同一工程中采用不同类型、不同材料、不同结构幕墙，每种形式的幕墙应分别至少取 1 幅试件。例如，苏州工业园区的现代大厦幕墙工程由于幕墙形式、系统构造各异，幕墙四性试验共计取 4 幅试件，即裙房构件式幕墙 1 幅、主楼单元式幕墙 2 幅、多功能厅采光顶 1 幅。这 4 幅试件完整地代表了全部幕墙工程形式和构造，这样的幕墙四性试验才能准确地反应了幕墙设计质量和幕墙物理性能。

试件采用的各类材料应与实际工程中的截面大小、建筑师认可的材料相一致，由监理单位进行见证取样和送检；试件的加工及安装方法必须与设计图纸一致，不得为追求试验通过而增加额外措施。

3 幕墙四性试验试件规格与相关要求

为准确测试幕墙的物理性能，幕墙四性试验试件一般采用足尺模型（1∶ 1），相当于把施工现场安装完成的一幅幕墙完整地搬至试验箱，真实模拟幕墙实际工作状态，测试幕墙真实的性能表现，以期在设计阶段查漏补缺确保幕墙工程质量。为此，幕墙四性试验对测试试件的规格大小、结构连接、板块接缝等进行了详细规定，具体表述如下。

（1）如上所述，检测试件代表典型部位和典型结构体系的性能，应有足够的尺寸（足尺模型）和配置。试件的宽度和高度宜为“三开间＋三层楼”，即水平向三板块竖向三板块，因为检测既要有本板片各项指标，也要有板块边界连接的检测数据，只有“三开间＋三层楼”才能完整满足此要求。

（2）检测试件应包括代表性的幕墙节点，确保试件的组装和安装时的受力状况应与竣工后的实际使用情况相符，以真实测定幕墙风压变形性能；检测试件上应包括典型板块拼接缝（垂直接缝和水平接缝），开启窗占试件总面积的比例也应与实际工程一致，完整反映幕墙密封性。

（3）单元式幕墙密封性一直以来就是检测的重点，完整的幕墙试件应至少有 1 道与实际工程相一致的单元板立柱和横梁十字拼接缝，并且单元板的四边接缝至少有 1 道与实际工程相一致。

（4）全玻璃幕墙试件宽度和高度为“两开间一层楼”，即有一个完整跨距高度，层高不同是应选择最大层高；宽度方向应不少于 2 个完整的玻璃面板宽度，也就是“两块面板＋三道玻璃勒”。钢索结构点支撑全玻幕墙，也参照上述要求选取试件尺寸。

4 检测单位编制幕墙四性试验实施方案

建筑幕墙四性试验应委托具有相应资质的检测机构负责实施。试验方案也一般由检测机构编制，主要内容包括检测内容和标准、试验样品要求、检测设备情况、试验方法、检测报告等 5 部分，其中，试验方法是试验方案的重点内容。依据国际通行做法和我国现行幕墙技术标准，幕墙四性试验检测顺序一般为：气密、水密、抗风压变形P1→抗风压反复受压 P2→ 安全检测 P3→风荷载设计值（P4=1.4 P3）试验→平面内变形试验。

随着对外开放和我国经济的高速发展，许多欧美建筑师参与了国内建筑方案招标，一大批建筑采用了外籍建筑师方案。前述苏州工业园区现代大厦即为美国洛瀚建筑事务所方案，由于美方建筑师并不了解我国规范和技术标准，其要求按照美国标准（ASTM）进行结构性能（相当于我国的抗风压性能）、气密性能、水密性能试验。 这就意味着该工程的幕墙性能试验，既要符合美国标准也要符合中国标准。 美国标准与国家标准主要差异情况如下：美国标准没有平面内变形性能要求，但其水密、气密、风压变形测试标准较国家标准更高。鉴于此，经与检测机构研究决定，平面内变形性能按照国家标试验，但其水密、气密、风压变形性能按照美国标准试验。整个幕墙四性试验程序如下：气密性能（ASTM E283）水密性能（ASTM E331）抗风压性能（ASTM E330）第二次气密性能（ASTM E283）第二次水密性能（ASTM E331）抗平面内变形性能（GB/T 18250—2000）第三次气密性能（ASTM E283）第三次水密性能（ASTM E331）。

因此，幕墙四性试验检测机构应根据具体项目情况编制试验方案，编制完成后应提交建设单位、设计单位、施工单位和监理单位，征求各单位意见并进一步修改完善，最后按协商一致的方案进行试验检测。

5 绘制幕墙四性试验试件施工图

幕墙四性试验是在试验箱上进行的，作为通用设备的试验箱，其每层高度、左右调节幅度不可能与试件的实际支撑点完全一致，试件的大小也不可能刚好与试验箱相等。这就要求设计人员绘制详细的试件施工图，采取系列转换的方法，使试件在试验箱上的支撑点与工程实际完全一致；采取相应的措施，使试件与试验箱之间包封严密，保证幕墙四性试验顺利进行。

5.1 试件施工图出图注意事项

幕墙四性试验施工图应达到相应的精度要求，应包括幕墙设计说明、各项技术标准、立面大样图、详细节点图等。

设计说明应至少包括以下 4 个部分：① 设计依据的规范和标准（依据境外标准的应注明国家、标准名称）；②主要材料型号和性能、试件加工制作工艺要求；③ 检测内容及合格标准；④ 检测参数附表等。检测内容及标准中，应包括四项性能的检测级别、参考的外籍规范；抗风压性能应依据原结构设计中风荷载取值，并注明幕墙工程承受的最大风荷载标准值；附表中应有四项性能的分级和具体参数。

试验大样图要求基本同正式的幕墙施工图，除应包括幕墙安装大样图、典型构造的横剖图及纵剖图、特别构造打样图外，还应包括试件周边与试验箱封边大样图等；试验图纸的节点图应包括幕墙典型固定部分的节点图、典型开启部分的节点图、试验样板与试验架间封边部分的节点图等。

5.2 试件在试验箱的固定和连接

不同检测单位，其试验检测设备也不尽相同，如上海建筑幕墙检测中心与苏州黄埭实验室检测设备就完全不同，试件与试验箱的固定和连接也截然不同。总体上讲，设计单位应根据既定的试验设备，细化试件与试验架的固定和连接，确保与工程实际支撑情况相一致。一般情况下，试件的尺寸不足以填满整个试架（箱），试验样板与试架（箱）间的空档须采用钢板和幕墙胶进行封堵，封堵用材料须有足够强度和刚度，以保证幕墙四性试验正常进行。

6 幕墙四性试验试件安装

6.1 认真做好试件所需材料、构配件采购和供应

如前所述，幕墙四性试验试件所使用各类材料、构配件必须与设计图纸和工程实际相一致，这就要求承包单位制定详细的采购计划，提前做好各类材料、构配件的采购和供应工作。

虽然一幅幕墙四性试验试件面积只有 20 m2～30 m2，但其所需要的材料、构配件和零件的种类繁多、规格各异。特别是项目特用的诸如玻璃、石材、铝型材、胶条等之类不定型、不通用材料，只有提前着手准备，才能保证按时供应。

6.2 试件安装的技术要求

试件各类材料的规格、型号、性能必须符合设计图纸的要求，并检验、复试合格；试件的分格尺寸应与工程相同（足尺1∶1），不可偏大或偏小；试件的各组成构件均按图纸生产加工和安装；试件四周与试验箱体之间的空档应封堵严实，密封胶强度应达到设计要求，确保具有良好的密封性，不漏气、不渗水，保证检测指标的准确性。

试件安装完成后，检测机构与参加各方要进行联合检查验收，重点是检查试件是否按设计图纸施工，幕墙分格尺寸和节点连接是否符合工程实际；跨度和连接形式是否符合设计要求，是否加设了其他特殊措施。若缺少设计规定的技术措施，应准许补齐；若采取额外技术措施，则应当取消。

在以往的工程实践中，也有个别承包单位采取设计图纸之外的附加措施加固试件，投机取巧，蒙混过关。例如无胶接缝打注密封胶、结构构件增加支设点等，这种不当做法将给后续幕墙工程带来质量隐患。因此，工程监理单位和建设单位必须认真检查试件的施工情况，通过科学规范的幕墙四性试验，处理掉可能存在的质量问题和设计缺陷。

7 检测试验过程应注意的问题

试验过程中，大部分的试验数据由传感器和计算机记录，但水密性试验情况需要技术人员现场配合检查。水密性是幕墙重要功能之一，也最容易出现质量缺陷，甚至有些幕墙工程在使用阶段出现了严重的雨水渗漏现象，这多数与不重视水密性试验有关。因此，对水密性试验的检查和旁站，是工程设计人员以及项目监理在幕墙四性试验期间最重要的工作，必须认真观察渗漏的形成过程、渗漏路径等，以此分析渗漏产生的原因并制定解决办法。

在幕墙四性试验过程中，某些因素可能会导致试验不符合要求，通常的处理方法如下：

（1）若施工质量小缺陷导致某项性能不达标，可在修补质量缺陷、改进施工工艺后重新进行检测试验，二次试验合格后，可视为检测合格；

（2）若出现设计系统性失误、所用材料强度不合格、幕墙变形较大，导致幕墙四性试验指标未达到规定值，可视为本次试验失败，设计修改完善、更换合格材料后，须重新制作试件，另行检测；

（3）若修改工艺、质量修补后通过检测，则检测报告中应予以注明，正式的幕墙施工图将据此改进和完善。

8 结 语

近年来，幕墙工程质量与安全事故频发，有的幕墙玻璃坠落砸伤行人，有的幕墙发生渗漏影响正常使用。因此，对于幕墙工程项目建设者而言，进一步提升幕墙的设计和施工质量已成为刻不容缓的大事。幕墙工程四性测试是保证幕墙质量与安全的重要措施之一，是对幕墙质量进行预控管理的重要环节。做好四性测试，使幕墙质量的保证事半功倍。希望业界同仁、广大工程业主和监理单位、幕墙设计单位、承包单位能充分重视幕墙四性试验，共同创造幕墙世界的美好未来。