幕墙设计中的一些问题1.2版

幕墙设计中的一些问题

中国建筑科学研究院赵西安2007.31.2版

设计一般规定设计标准规范标准在不断更新《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003已经执行三年。积累了丰富的工程经验。《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001已经修订，目前在送审、报批。《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102新修订已立项，修订工作已开始。规范标准总是轮流修改，轮流颁布，不断更新。不可能大家同时修改，同时颁布。GB500092006版风荷载折减系数用于面板及与面板直接相连的支承结构，如支承面板的横梁、立柱、桁架、索等。受风面积1.0m2以下，不折减；10.0m2以上，折减系数0.8；中间对数插值。A(m2)1.02.03.04.05.06.07.08.09.0>10.0折减系数1．000．940．910．880．860．840．830．820．810．80

正确理解和执行标准规范一规范标准是成熟经验的总结，不是对新技术的展望。规范并不限制新技术的应用。二规范分强制性和推荐性，GB和GB/T是不同的。条文有强制性（黑体字）和非强制性（宋体字）。三条文规定有松严程度不同，不是一律执行。应，不应；宜，不宜；可，可不。四规范标准的从新原则：同一版本以新版为准；不同规范中对同一事物的规定以最新规定为准。五规范的适用范围不等同于该技术的适用范围。尺寸

幕墙规范中的尺寸除另有说明者外，都指标准的、公称的、理论的尺寸。在国标和行标中规定有允许偏差的尺寸，在正负偏差范围内都是合格品。实测尺寸应正负偏差都有机会出现，不会全是负偏差。全部负偏差虽然可算合格，但这是打檫边球，不应鼓励。设计使用年限目前只有结构设计明确规定了设计使用年限，建筑设计没有明确规定。幕墙属于可更换结构，结构设计使用年限取不小于25年。预埋件不容易更换，宜按50年考虑。大跨度、大型支承钢结构的结构设计使用年限宜按主体结构考虑。

材料铝板单层铝板1，铝板的材质除0XXX、3XXX系列外，还有5XXX系列铝板。2，铝板的最小厚度屈服强度(N/mm2)<100100~150>150最小厚度（mm)3.02.52.0

石材一、石材的种类花岗石（GXXXX）包括全部岩浆岩、变质岩中的片麻岩大理石（MXXXX）包括大理岩、石灰岩、白云岩板石（SXXXX）只用砂岩、凝灰岩二、应无软弱层、软弱矿脉。条纹石板无软弱条纹。三、弯曲强度：花岗石平均不小于10N/mm2，最小8N/mm2;其他石材平均不小于5N/mm2，最小4N/mm2。

四、石板最小厚度宜符合以下要求：花岗石（强度标准值>8N/mm2）25mm;其他石材（强度标准值>8N/mm2）35mm;（强度标准值4~8N/mm2）40mm。五、吸水率大于1%时，要做防水处理，处理后吸水率不应大于1%。六、非花岗石板背面宜做玻璃布防坠落层。非花岗石类型石材最低采用条件受弯强度试验值：平均不小于5N/mm2;单个值不小于4N/mm2。无折断，无裂缝，无掉渣，无软弱部分和软弱条纹，无大孔、通孔。冻融系数不宜小于0.8.

当不得已之时…..

由于某种原因，不得不受命采用强度很低、性能很差的石材时，事前应进行充分可行性研究，进行足够的实验，采取非常规的加强和安全措施。承建商要考虑是否值得付如此大的的代价，冒如此大的风险。

办公楼A

办公楼B

后加锚栓一、可采用机械锚栓或化学锚栓。两者谁优尚无定论。二、化学锚栓要防止焊接引起升温，只可做定位点焊，不可进行连续焊接。不得不焊时采用湿毛巾保护。要在锚栓附近焊接连接时，宜选用机械锚栓。三、通过拉拔实验决定承载力标准值Nk,以Nk/k2作为承载力设计值N。四、安全系数：风和地震K=3.0k2=2.15;自重K=3.5k2=2.5。

建筑设计建筑设计防火和隔烟一、层间不燃烧墙体：耐火1小时，高800mm。实体墙、楼面梁板、耐火材料组合墙、防火玻璃可计入。二、防火墙两侧，宽度1m，作法相同。三、层间隔烟封堵，可用岩棉（厚度100mm）、防火玻璃等。四、实体墙面可不每层封堵，但门窗洞口周边应用100mm厚岩棉封堵。不能把层间800mm全堵死

用防火岩棉做层间防烟封堵，可以只做一道，也可以在楼面梁上下各做一道。用岩棉时每道的厚度为100mm.岩棉要充填密实，不能透烟。充填密实，不是把板后面的空间全部填满。而是在100mm的厚度（高度）范围内不留空隙，不透烟。如果把板后空间全堵死，没有了空气层，容易结露，降低保温性能。如果前面是玻璃板，阳光下特别容易积聚热量，使玻璃破裂。玻璃的安全选用玻璃的安全选用是幕墙建筑设计和结构设计的一个关键问题。安全玻璃种类不同，性能也不相同，应根据各个部位的不同要求选用不同的玻璃，不能简单一句话：幕墙要用安全玻璃。合理选用玻璃，争取更大安全

没有绝对安全的玻璃，玻璃的安全总是相对的，应根据不同的部位合理选用玻璃，争取最大限度的使用安全。笼统规定幕墙一定要使用安全玻璃（这一般指钢化玻璃或夹层玻璃）不一定恰当。幕墙情况千变万化，不能一刀切。某些部位用单片钢化玻璃反而危险。整座建筑全用夹层玻璃则会变成火的牢笼。钢化玻璃自爆不可能完全避免自爆是钢化玻璃自身的特性，不可能完全避免。只能采取二次热处理的方法减低其自爆率。一般钢化玻璃自爆率为1%~3%；经过二次热处理后可望降低至0.1%。自爆是由于玻璃中极细小的杂质硫化镍颗粒体积膨胀引起，无明显外因。

防坠落

玻璃拦板，楼梯板，地板以及容易受到撞击的墙面，宜采用夹层玻璃。单片钢化玻璃虽然也算安全玻璃，但它可能自爆，又是飞散玻璃，一旦破坏，无遮无挡，形成大洞，人员随即坠落，十分危险。采光顶玻璃采光顶用钢化玻璃还是夹层玻璃目前有不同意见。当高度不大于5m时，可采用钢化玻璃，其他情况下宜采用夹层玻璃。为防止夹层玻璃整体坠落，玻璃分格不宜过大，边框夹持深度不宜小于25mm。可优先采用半钢化玻璃或浮法玻璃制作夹层玻璃。公共建筑慎用单片钢化玻璃

公共建筑人流密集处，钢化玻璃一旦自爆，飞散的不会是玻璃雨，而是可怕的玻璃冰雹，劈头盖脑，伤人毁物。业内人士知道自爆是钢化玻璃的天性，见多不怪。但外界马上会媒体炒作，领导惊动，业主压款，厂家有口难辩。厂家应告知业主在人流密集处采用单片钢化玻璃的可能后果，留下文字记录。采取防自爆的安全措施

不得不采用单片钢化玻璃时，应进行二次热处理。幕墙下面设置隔离带，不安排吸引行人和观众停留的设施，室内靠墙不设展位和休息餐饮位置。停车位要离开墙根。人流上空设金属安全网。钢化玻璃贴防爆膜。玻璃肋玻璃梁玻璃肋和玻璃梁支承着玻璃面板，一旦自爆飞散，幕墙和采光顶马上坠落，非常危险。所以不应采用单片钢化玻璃。宜采用夹层玻璃。外置玻璃肋应采用夹层玻璃。玻璃肋过长无法夹胶时，两害求其轻，宁可用普通浮法玻璃，浮法玻璃不自爆，破裂后留在原地，不会飞散，来得及抢修。不要让房子变成火的牢笼

夹层玻璃虽然是安全玻璃，可是如果整座建筑都用夹层玻璃，就会变成可怕的安全隐患。一旦发生火灾，消防人员无法击碎玻璃，难以施救；里面的人无法逃生，绝路一条。必须部分采用单片玻璃作为紧急出口，作出明显标记。

点支承玻璃

点支承幕墙的玻璃在支承处会产生很大的局部应力，普通玻璃强度低，难以承受。应采用强度高的钢化玻璃及其制品。要特别注意孔边的边缘处理。防火玻璃玻璃幕墙和采光顶的防火玻璃应采用单片双钢化铯钾玻璃。有透光要求的层间水平防火带和竖向防火带可采用防火玻璃。透明防火隔断可采用防火玻璃。连层内天井可用防火玻璃包封。防火玻璃的支承结构应采用钢结构。敏感部位要用防爆玻璃

为防止意外和恐怖袭击，重要建筑的敏感部位要采用防爆玻璃。防爆玻璃是多层高钢化夹胶玻璃，爆炸发生时不破坏，不飞散，玻璃会开裂，但保持完整。防爆玻璃减少了次生灾害。央视大楼的下部楼层将采用防爆玻璃。民用建筑一般不用夹丝玻璃

夹丝玻璃虽然也可算作安全玻璃，但民用建筑一般不采用，因为：夹丝玻璃破碎后还有可能飞散出碎片用了夹丝玻璃，看起来像厂房，仓库，不美观。断口处金属丝会生锈，污染玻璃。

防止光反射干扰

幕墙用的镀膜玻璃，包括Low-E玻璃，其反射率不应大于30%。机场建筑不宜采用镀膜反射玻璃，宜采用本体着色玻璃。机场附近避免采用可能反射雷达波的玻璃。玻璃要作边缘处理玻璃切割后，边缘存在大量微缺陷，引发应力集中使玻璃破坏，影响安全。玻璃板边和孔边应进行边缘处理，消除缺陷。一般幕墙玻璃板要倒棱和细磨磨边。点支幕墙和全玻幕墙的玻璃应精磨磨边，磨孔。倒棱不小于1mm。

结构设计钢结构可以焊接焊接是钢结构最可靠的连接方式之一，大型、厚壁、重载、高压、振动、冲击等最不利受力，都是用焊接。幕墙从面板到主体结构，中间有许多环节可以提供位移和变形，其中一些环节用焊接是完全可以的。振动台实验和平面内变形实验表明，焊接的幕墙可承受达1/50的面内变形。许多焊接的幕墙经历了12级以上台风的多次吹袭，没有问题。理论和实践都表明，不许焊接没有道理。国外也有许多幕墙用焊接，并非全用螺栓。欧美多用螺栓是因为焊工费用太高，用不起。韩国和香港幕墙的钢结构很多采用焊接。

上下柱的连接

上下柱并不是必须连接上下柱之间并不是非连接不可，连接与否、连接方式完全取决于设计考虑和采用的计算简图。通常采用多跨铰接梁的计算模式，上下柱之间是铰接点，要保证上下位移一致，可传递剪力，应连接。如果设计按简支考虑，按简支梁计算，则可以不连接，只须留出间隙。实体墙上的幕墙可以按分段设置横梁和立柱，各自单独计算，各自单独受力，这时各段之间也可不连接。芯柱连接主要用于铝型材JGJ133-2001中关于型材用芯柱连接的规定是针对铝型材的。该规范是在1996~2000年间编制的，当时幕墙基本上只用铝型材，一般不考虑用钢型材。铝型材开模方便，又是高精度和超高精度产品，可以做到紧密滑动配合。因此用芯柱是恰当的。2000年以后，钢型材大量使用，JGJ133-2001的规定就不适应钢型材了。钢型材大量是开口断面，无法插芯；钢型材不能随便定尺寸，轧辊不能随便改，无法紧密配合；精度做不到高精级，滑动不了，或者空隙很大，芯柱晃动。新问题要有新办法对钢型材还照搬老规定，还硬要按JGJ133-2001的规定执行，必定要出问题。钢型材有钢型材的特点，要针对具体情况具体选用连接方式。只要达到两个要求就可以了：保证上下柱位移一致；能传递剪力。通常，可采用型钢或钢板作为连接板，一端焊接或用圆孔螺栓；另一端用长圆孔螺栓。当然，如果能做到配合良好，管材也可以用芯管连接。修订后的新JGJ133将采用上述规定。

冷成型薄壁型钢的应用原规范只涉及热轧型钢，目前冷成型薄壁型钢已在幕墙中应用。冷成型薄壁型钢构件的设计，可按《冷弯薄壁型钢技术规范》GB50018执行。截面最小壁厚：梁：不应小于2.0mm；柱：不宜小于2.5mm；不应小于2.0mm。背部连接的石材面板采用背栓、背卡、背槽连接的石材面板，应通过试验决定其连接承载力和设计计算方法。背栓和背卡