幕墙设计中的一些问题课件

幕墙设计中的一些问题

中国建筑科学研究院赵西安2009版建筑幕墙的基本特征作为建筑幕墙，必须具有以下两个特征：1、幕墙是由面板和支承结构组成的独立完整的结构系统。2、幕墙必须能适应主体结构的变形和位移。幕墙应具有相应的自身变形能力或（和）相对于主体结构的位移能力。这些建筑部件不是幕墙固定玻璃窗---不符合条件2；

大面积玻璃不一定是幕墙！直接固定在实体墙上、无支承骨架的石板、金属板、磁板---不符合条件1和2；

干挂不等于幕墙！

设计一般规定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）。非强制性内容可协商，在合同中另行约定。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。设计标准规范不断更新《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003已经执行六年。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，目前正在送审、报批。《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102重新修订已立项，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版风荷载局部体型系数折减适用于面板和于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)。受荷面积1.0m2以下，不折减；10.0m2以上，折减系数0.8；中间对数插值。受荷面积：面板:指单块面板的面积;支承结构:指风荷载传到其上的该部分幕墙面积。注:幕墙风荷载计算改用”受荷面积”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

风荷载局部体型系数的折减承受风荷载面积(米2)1.02.03.04.05.0

折减系数1.000.940.910.880.86承受风荷载面积(米2)6.07.08.09.0>10.0折减系数

0.84

0.830.820.810.80新产品标准《建筑幕墙》颁布GB/T21086-2007新的国家产品标准《建筑幕墙》GB/T21086-2007已于2008年1月颁布，2008年2月1日起施行。新标准为推荐性标准。原国家标准GB/T15225-1994《建筑幕墙物理性能分级》和行业标准JG3035-1996《建筑幕墙》同时废止。《铝合金结构设计规范》

GB50429-2007

我国的《铝合金结构设计规范》已经正式颁布,于2008年3月1日起施行。这个国家设计标准将成为幕墙铝合金结构设计的依据。其中铝合金型材的强度设计值有所提高。铝型材的截面宽厚比规定更细致。抗弯、抗剪和稳定计算更详细。

质量验收规范GB50210-2001

目前使用的《质量验收规范》是2001年的版本，幕墙部分是对应于102-96和133-2001的。102-96早已作废，133-2001已修改，正送审和报批。新的《装饰装修工程质量验收规范》应早日修订颁布。对应于102-2003的验收规范尚未出台，因而手头上的《质量验收规范》还在执行，会因新老规范的差异，产生许多矛盾。当2001年版本《装饰装修工程质量验收规范》中关于幕墙验收的规定与102-2003的规定不同时，要按照102-2003相应的新规定执行.JGJ133-2001编在13年前，

是针对铝合金建筑幕墙编制的133规范编制于上一个世纪1996~99年间，当时从事幕墙工程的不是建筑公司，而是军转民的飞机制造公司，因熟悉铝合金制品而形成了幕墙这一行业。所以当时业内共识是幕墙只用铝合金型材，当时幕墙的标准名称为“铝合金建筑幕墙”、“铝合金玻璃幕墙”。1993年编制102-96规范时，建筑行业人士坚持取消了“铝合金”三个字，但对采用钢型材没有达成共识。102、133是针对铝型材编的。例如下列条文规定不妥当，要加以修改。3.3.5冷弯薄壁型钢壁厚不小于3.5mm的规定.3.3.9氟碳涂层中氟碳树脂含量不小于75%的规定.按腐蚀条件区分二涂或三涂的规定.3.3.10铝板厚度不小于2.5mm的规定.4.2.3关于风压试验中挠度值的规定.5.4.5金属板应用螺栓固定.5.4.6加强肋挠度不大于1/300.5.5.1~5.5.6钢销连接的石材面板.5.6.5,5.7.10横梁和立柱的挠度限值.5.8.2,5.8.3主体结构承载力大于连接件;连接件承载力大于构件.5.7.2芯柱长度不小于400mm.

133规范的许多条文是根据铝合金型材的特点规定的，不适用于钢型材，不能直接套用。更不能以这些规定为理由，对钢结构提出一些违反常理的、无法接受的做法。

下列条文规定不适用于钢结构5.1.2立柱和角码,立柱和其它连接件应用螺栓连接.角码应用螺栓与预埋钢板连接.5.6.1,5.7.1型材壁厚宽厚比的规定.5.6.6横梁应通过螺栓与立柱连接.5.7.2上下柱应采用芯柱连接.5.7.11立柱应采用螺栓与角码连接,角码应采用螺栓与预埋件连接.JGJ102—2003有待修订的内容补充单层索网玻璃幕墙相关内容.3.3.5关于氟碳涂层厚度和二涂\三涂的规定.4.4.1~4.4.4合理选用玻璃类型,求得最大限度的安全.4.4.6~4.4.7墙面防火带和层间隔烟封堵的构造.6.2.2,6.3.2钢材的防腐措施.6.3.3关于上下柱接头的更详细规定,特别是钢柱.6.3.11钢梁与钢柱的焊接要求.6.3.12钢柱与主体结构焊接连接的技术要求.7.4.2取消全玻幕墙胶缝厚度验算.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）。非强制性内容可协商，在合同中另行约定。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。

北京电视中心北京电视中心幕墙论证意见1、已进场的蜂窝铝板框架龙骨型材符合规范要求，同意使用。2、19层以上今后进场的蜂窝铝板框架龙骨型材壁厚单点数据最小值不得小于2.35毫米。3、型材壁厚监理现场检验方法为：单批次检验，单批次不合格则单批次退场。北京数字出版信息中心二期幕墙论证意见1、铝合金型材最小壁厚应按JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》的规定执行。2、JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》规定的型材壁厚均为公称尺寸，不是实测尺寸。铝合金型材壁厚允许偏差按GB5237-2004《铝合金型材》的规定执行。针对本工程，铝合金立柱壁厚允许偏差为正负0.15mm，那铝合金立柱实测厚度不小于2.35mm则为合格产品。3、本工程铝合金型材壁厚可按JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》的有关规定进行验收。尺寸

幕墙技术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。正常情况下,实测尺寸应正负偏差都有机会出现，不会全是负偏差。大量、甚至全部负偏差，只要没有超限，还是可算合格，但这是打檫边球，不应鼓励。建筑结构规范中的尺寸

五十多年来，我国已颁布了成百项建筑结构相关的规范、规程和规定，上述关于尺寸的观念已是公认的，在技术人员中是没有争议的，因而无须在标准中特别加以说明和规定。设计规范中“尺寸”一词自然就是指公称尺寸，标准尺寸；相应地，在施工和验收规范中，构件和产品允许有尺寸偏差时，尺寸在偏差范围内就是合格品。相反，如果在个别情况下“尺寸”是指实际尺寸时，规范必须特别加以说明，或采用“实际尺寸”、“实测尺寸”等用词。幕墙是建筑结构的一部分，因此在编制102和133规范时，沿用以往编制结构规范的惯例，也没有对尺寸的含义以专门的条文加以规定。“尺寸”一词就是指公称尺寸、标准尺寸、理论尺寸。在确定设计安全度时，安全系数已经考虑了尺寸偏差对结构安全带来的影响。只要尺寸偏差在允许范围内，结构是安全可靠的。102和133规范将特别说明已经有一些幕墙工程，验收时发生过因对尺寸含义理解不同而产生的争议。考虑到一些幕墙从业人员对建筑工程相关标准编制习惯还不大熟悉，为避免不同专业人员在规范执行中产生不同理解，正在修订的133规范和将要修订的102规范，都对尺寸的含义加以特别的说明。设计使用年限—幕墙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。幕墙的大型支承钢结构的结构设计使用年限宜按主体结构考虑。设计使用年限—采光顶目前，采光顶技术规范还在编制过程中，其设计使用年限还没有明确规定。采光顶水平覆盖室内空间，安全问题突出，其支承结构往往是主体结构的一部分，共同工作；许多情况下其跨度很大，结构体系复杂，受力很大。因此，采光顶的支承结构设计使用年限宜与主体结构相同。平面内变形能力设计要求三阶段设计：

一、在风荷载和多遇地震下，位移在弹性位移限值内：幕墙保持完好无损，正常使用。二、在设防地震作用下，位移在三倍弹性位移限值内：经过修理，仍可使用。三、在罕遇大震下，混凝土结构位移达1/100，钢结构位移达1/50：支承结构不破坏，不掉落。平面内变形试验要求一、在弹性位移限值内，试件建筑功能保持完好无损。二、到弹性位移的三倍时，面板、面板与铝框之间的结构胶、面板构件与横梁立柱的连接件基本完好，个别的、局部的破损可以更换或修复，修理后可以继续使用。三、试验到大震位移（1/100或1/50）时，支承结构不能破断、飞散、倒塌，幕墙不能坠落。结构胶设计按第一阶段进行结构胶作为结构构件之一，其承载力设计和变形能力设计（即胶缝宽度和厚度计算）应按第一阶段进行。计算胶缝宽度时，考虑风荷载和多遇地震。计算胶缝厚度时，按弹性位移限值考虑。胶缝厚度按弹性位移限值设计是很富裕的目前的设计方法留有较大的余地：一、主体结构的设计位移必定小于位移限值。二、结构胶承受的位移值是面板与框的位移差，远小于主体结构的设计位移。因为以下环节会吸收了大部分平面内位移：

角码和预埋件之间滑移；上下立柱之间空隙；立柱和横梁间的相对位移；横梁与板件连接处滑动；副框由矩形变为平行四边形等等。

扣除以上位移后，剩下来的才是结构胶自己要承受的、要计算厚度的位移值。

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：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。后加锚栓一、可采用机械锚栓或化学锚栓。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。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。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（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。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，又没有设置足够的疏散通道和充分的自动室内消防设施，就会变成可怕的安全隐患。依靠外部消防的公共场所和低层办公、住宅建筑如果全用夹层玻璃，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，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。

结构设计幕墙钢结构可以焊接

既然焊接是钢结构最可靠的连接方式，大型、厚壁、重载、高压、振动、冲击等最不利受力，都是用焊接。那么用于次要结构的幕墙，这么小的小型钢为甚么就不能焊呢？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。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。上世纪的幕墙只用铝合金结构我国的幕墙起步于90年代，第一代幕墙企业大量是当年军转民的飞机制造厂，他们从来用铝，习惯用铝，基本上不和钢结构打交道。因此我国早期幕墙的骨架基本上全部用铝合金，通称“铝合金建筑幕墙”。人们说到幕墙骨架，就是铝型材。这就是当时的历史背景。“金属与石材幕墙工程技术规范”

JGJ133--2001该规范编制于上一个世纪(1996--1999)，限于当时的認识水平和技术水平，一些条文规定不妥当，现在应予修改；有些条文规定已经不适用于现在的幕墙工程，尤其不适用于钢结构，应另行作出新规定。

5.6.6条是针对铝型材规定的编写5.6.6条的时候，幕墙还没有采用钢型材做梁柱，全用铝合金型材。所以自然认为梁柱连接就必须用螺栓。因为在90年代现场进行铝的焊接还很困难，螺栓是传递大的内力的唯一手段。当时谁也没有预计到21世纪钢结构会大量进入幕墙中。“玻璃幕墙工程技术规范”JGJ102--2003该规范修正了JGJ133—2001中许多方面不妥当的规定，又对钢结构作出相关规定，更为合理，在技术上有了很大的进步。

102规范对梁柱连接方式作了修改，改为：“梁柱连接可用螺栓连接”。可用螺栓连接就是也可以不用螺栓连接。也就是说，钢结构完全可以采用焊接。133规范修订，5.6.6条将修改

目前，133规范修订进入送审阶段。修订后明确规定钢横梁与钢立柱可以采用焊接。按照规范执行中，“同一问题的规定，以最新规定执行”的从新原则，在新的133规范颁布前，可按102规范规定的精神执行。实践是检验真理的唯一标准规范是工程实际经验的总结。先有工程经验，后有规范的规定。实践总是与时俱进，不断发展的。因此规范总会滞后于工程，如果不了解规范条文制定当时的背景和意图而超范围执行，就可能很不合理的结果。“规范就是法律”是有条件的。它必须要求规范本身符合客观实践。过时的规定，甚至实践证明是错误的规定，就失去法律的效力。实践是检验真理的唯一标准。焊接钢结构有优良的抗震性能幕墙的振动台抗震试验有意采用焊接钢骨架，使得振动的侧向位移能达到1/60~1/50，这样大的位移已远远超出建筑物在大地震下的可能位移。所有地震试验表明：在9度~10度地震下，产生如此大的位移，焊接钢骨架完好，具有良好的抗震性能。焊接钢骨架完全可以在幕墙中使用。

我国的幕墙工程从1993年至今，钢横梁与钢立柱、钢角码与连接钢板的焊接已经用了十多年，效果良好。许多工程还经历了多次强台风的考验。工程实践证明钢骨架采用焊接是很好的连接方式。九十年代末的大争论

1998年以后，成都市许多幕墙开始采用钢横梁和钢立柱，而且采用焊接。这些已建的幕墙，拆还是不拆，引起激烈的争论。最后还争到了北京。在搞钢结构的技术人员的支持下，这些幕墙幸存了下来。它们静静地度过了十年，谁都没有预计会有2008年5月12日……汶川大地震幕墙经受了考验地震区规定的设防烈度为6、7度。

对幕墙的设计要求：按4.5度、5.5度进行内力、变形计算；在4.5度、5.5度地震下幕墙完好；在6度、7度地震下允许局部损坏；在7度、8度地震下幕墙骨架不倒塌。地震中，幕墙工程在烈度7、8、9度下，不管螺栓还是焊接，只要主体结构在，幕墙就在，而且完好。

从九十年代至今,沿海地区的建筑幕墙许多采用焊接钢结构,虽经多次强台风袭击,从未因骨架焊接而出现安全问题.实践表明:钢横梁与立柱焊接完全可以满足幕墙抗风要求.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。天津地铁大厦高170米，钢骨架焊接首都机场新航站楼横梁与桁架焊接中国建研院大楼玻璃幕墙高90米镀锌方钢管焊接全高直通,不设活动接头。幕墙方钢管直接焊在主结构预埋钢板上。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。按铰接多跨梁设计，上下柱应连接

按单跨简支梁设计，上下柱可不