幕墙设计的一些问题钢结构设计

幕墙设计的一些问题

(四)

钢结构设计中国建筑科学研究院赵西安2012幕墙钢结构设计

幕墙钢结构问题的由来

幕墙钢结构目前出现许多有争议的问题，遍及各地。剪不断，理还乱，这些问题是怎么出来的呢？

这是一个历史遗留问题。

问题出自JGJ

133-2001。规范是16年前编的，那时候幕墙行业共识是：不采用钢结构。所以规范只对铝合金结构作出了规定。JGJ133-2001编在16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。1990年代幕墙只用铝合金骨架

标准名称为“铝合金幕墙”所有技术文件、规范都局限于铝合金

上世纪，幕墙是铝合金型材的一统天下；2000年以后，钢结构大量在幕墙中使用，来得突然，幕墙规范中没有相应的规定。有些工程只好照搬幕墙规范中对铝型材的规定来做钢结构，矛盾、问题不断出现。钢结炒构设此计的拘基本祥依据钢结驱构设套计的描基本罢依据劣是国真家标渗准《钢结全构设挤计规演范》G说B凉50末01若7。幕墙裤钢结项构是梯钢结凉构的坡一部顺分，闹其设幅计也拥应遵看照执诱行；盈幕墙片规范洞编制键、修息订，岂有关贩钢结俘构的批条文伶，要革与之践一致素。幕墙厌钢结臭构的菌设计裹依据伤是GB文5嫩00凝1719乳96年黑体血字的说住法和授现在免不同19缸93绍~1驶99拍8年编奋制JG妥J唉10荷2和13普3时，宿对“杂强制蝴性条亭文”累黑体初字的涌说法果是“强调青、着轧重、界提醒辣、注锋意”，杯并没峰有一码票否集决、烘违法忽的含盼义。悔不知横道甚重么时涛候就怒变成赤了现述在这耽个“幅规范总就是揪法律俊”的挠解释犯。我哈们也晋是有滥口难总辩，乓很后浩悔当堵初用卸了黑喜体字羡，现永在“太被”额强制萍。今妄后黑两体字碗只能剧写“瘦构件窗承载定力要送大于挡外荷伐载”找这一汽类绝凯对真肌理。缺所有粉构造炉、作岛法、朋尺寸垦等等肆都不艺能用赵黑体宏字。秒而且商黑体雄字不朵要超充过5%。第一掌个问抓题：是不卖是一暂定要跳竖向突层层故分段榴，水发平三热米一气段？回答宵：不情一定阀要切你得这越么碎睡。切碎稼是设雀计最易省事待的办庆法尺寸锡越小由，温谁度的晒影响旅就小蹈，这销是尽移人皆目知的划常识色。把爽构件乏切碎全，弄随成短础短的涝，当酱然就候不用探费心六去做除温度披应力跑计算蓝，不厕用专驾门考扶虑抗组温度遵变化蜘措施摩。由夕于最驳初做畏幕墙隶的不脉是建射筑结菌构行触业，路而是宽飞机匙制造灾行业薄，所促以历名史地鞭形成要了通才通切匆断的涛行业帖习惯皂。对付塘温度还影响漫不一恩定要漏断开断开列是一爹种方胞法，但不明是唯至一方华法解决赞温度然的影净响可蹈以有壳两条肯途径织：1构件玻断开产，支息点自验由，蒸结构劫随温技度变企形，蜘减少不或消炸除温扭度应榜力。鉴称为悉“有高变形序，无另应力幻玉”2构件杜连续屋，支洽点约洪束，倘结构向温度隙变形爬受到兰限制徒，甚撒至不告准变降形，衣温度衬应力拣由钢夜结构礼自己熄的强宁度承国受。伐称为袭“有推应力并，无处变形桌”解决冶温度肺变化贡问题时的两叨种办楚法两种出处理理方法耳的例牵子有温魔度变沿形，杜无温闸度应昨力常规们幕墙欺的骨修架；俱老式稳低速纹铁路屈的铁醉轨（丑长度13致.2米）格；用侦许多还温度宽缝分坛开的路厂房鬼；带厦活动附接头代的管文道；约束剥温度瓶变形尖，承界受温克度应释力巨型披航空筝母舰殊；巨抬型油富轮；虚大型裙油罐魂；超效大跨晃公共锐建筑层；超娘高层斧建筑许；核尽反应服堆；仰大容偿量炼鱼铁高岂炉；谅高速衡铁路讽的超裙长钢物轨（横长度骑一般稿超过10占00米，粉甚至连几百搂公里紧无缝驳隙）雨；大院量焊击接钢雹结构猪建筑路；结构尘钢有舟能力泉承受贺温度月应力Q2陕35强度蓄设计严值21档5N刻/m纤m2Q3惠45强度再设计认值31计5还N/蓝mm详2在完胜全固夫定，娇不能越变形肚的情吸况下祸，温薄度每爷变化1度，赖钢构菠件中半产生浓的温垃度应建力为说：2.时4醒N/恒mm偷2通常凑，幕亩墙骨冒架连龟接在纸主体谦结构羡上，葡温度葵变化病时，蛋支座猫随主寸体结劲构位里移，塔钢骨馒架受均到变赌形约输束很赏小，队温度防应力要远小辽于这索个按玩支座叛固定豪考虑笑的数趟值。铝的鸦膨胀钓系数身为混匠凝土色的三弯倍贿温度纳变形说相差帐悬殊烘，每驾层留庸伸缩男缝是渴合理倾的钢材鼻和混涉凝土讽的膨潜胀系北数相题近钢喝材杂：1.疲2课X并10-5/C混凝朽土：1.芽0牌X芹10-5芽/C所以考，钢厌筋混敲凝土呀结构凝才有厦可能旬应用委。钢幕叶墙结服构和谁钢主挺体结来构、间钢幕弟墙结盟构和尿混凝灯土主印体结携构膨稀胀系五数相秆同或狐相近温度管变化呈时幕次墙钢拔结构燥的温堵度应玩力接挑近于先零断不假断，剩怎么善断，批由设目计者匹决定全部剑砍断沃，传森统做争法，割肯定融可行繁。但是裹增加凡许多原连接语节点称，费培工费营料。加长忽杆件画，减枪少断御口，厅可以哨节省警工料，系但要盯从计惑算和铺构造醒上加狱以考些虑。全部鼠不断咽，必镰须计福算温成度和赤位移兴产生的报应力册，分顺析结涉构的累变形反耐受育能力，灶采取组措施汤确保注结构朱安全冒。第二胸个问卧题：幕墙妨钢结辽构可勒以焊嗓接吗走？回答拉：完弦全可窑以。GB举5拆00甲17是幕允墙钢贡结构沙设恐计的阔基本姨依据《钢结酬构设吸计规毅范》G至B恼50听01掉7是钢屿结构宗设计穷的依凑据，将当然库也是拌幕墙喜钢结丈构设救计的据依据歪。幕墙随钢结护构是拨钢结欲构的薪一部啄分，塔既然对钢结内构可达以焊寒接，给那为志什么敏加上冈“幕仔墙”柄两个宵字，晃就不承能焊情接呢锯？GB沉5洁00暖17幕墙乔钢结球构属威于钢渐结构烈，所撞以其蛙设计威依据枪是《钢结乌构设误计规许范》。幕墙菜规范是的修梯订也基应符跑合GB产5碌00蓬17。JG横J愿13腐3-尤20忌01规定掏铝型见材不阀用焊叹接，朵是因浙为当耐时技横术水暖平不弹高JG纪J烛13开3-元20秤01是对隔铝合澡金结巨构编约制的叙，但完条诞关于言铝梁股、柱幻玉只用若螺接惕的规纤定仅踩仅反窃映了喂当时拜的技孝术水朴平—铝型淹材现列场焊柿接有肠困难窗。现行《铝合劫金结舅构设却计规扭范》琴GB虽5蛮04凭29吴-2条00床7明确姓铝合笋金建埋筑结薄构可福以焊同接，颠并给尚出了为焊接科的相晨应规顿定。幕墙磨铝型餐材设掠计应访符合GB获5贝04保29的规结定GB坐5钉04五29规定霸了对恳铝合誓金焊肿接的摸要求既然章规定穷了铝订型材拨都可避以焊弟接，常钢结闪构本魔来就邪名正韵言顺主可以取采接身，幕劲墙的备钢横译梁、饶钢立遍柱当粱然可彩以焊萝接。一、墙焊接趴是钢分结构丙的基唤本捡连接品方式二、JG抖J桃13镜3-应20赔01是拢上一省个世辆纪的路历史峡产物条是过针对绘铝型宏材规丙定的编写尺条的淡时候秘，幕秒墙还昆没有痕采用抗钢型品材做忍梁柱库，全服用铝劈燕合金絮型材博。所欣以自乡丰然认滔为梁宫柱连使接就括必须娱用螺督栓。渡因为信在90年代觉现场民进行忘铝的跑焊接驳还很荐困难裙，螺下栓是门传递值大的副内力耕的唯奔一手抱段。当时煎谁也包没有杰预计碑到21世纪晚钢结毯构会爸大量递进入棕幕墙嚼中。与时脚俱进薄，JG葱J1棚02刑—2拼00范3已经公修改20翁00年以松后，醋大型焦公共西建筑晃大量搏兴建注，钢岗结构明在幕硬墙中傻广泛才应用底。原票规范捎已不岁适应蹲钢结嘱构的味要求经，矛础盾日普益显虏著。20络01年修藏订JG棋J矩10抹2-捆96时，脉已经孟在规院范中堵对钢里结构洒作出切规定典。其牵中就邮包括若钢梁株柱连消接可捧以焊到接的酸规定国。19势96年编婆制的JG死J扫13饿3-遭20惑01：（铝莫型材盯）要居用螺叫栓连掉接。20馒01年修伏订的JG垫J画10误2-任20垮03：（铝舌型材序）可傅以用军螺栓项连接宾（也神可以绕不用情，改劳用焊线接）犹；（所钢型顽材）统可不纺用螺爷栓连脖接，显可以县用焊阅接。13然3规范欧修订右，条艘已经铜修改目前赌，13问3规范械修订得进入恳送审瘦阶段畅。修睁订后这明确盛规定斤钢横争梁与痒钢立懂柱可或以采赖用焊民接。按照旬规范腾执行汉中，谊“同厦一问黎题的茅规定愉，以备最新右规定柏执行躲”的队从新算原则种，在渐新的13掘3规范扛颁布叨前，衣可按10昌2规范寄中钢悲结构艺可以构焊接轿的规摊定执录行。JG后J柿13四3岭《送审顾稿》实际秘上，膏从90年代狐开始骨，幕轻墙已肝经采击用焊滤接钢惜结构晋。广东茧公安闪指挥鱼中心稿一九传九六赢年建贩成匆全部愚钢骨待架焊逢接石材诸幕墙盈焊接宋钢骨宵架三、量实践榜表明洲幕墙讽钢结雾构位焊接捐没有亮任何郑问题焊接芦钢结厨构有阳优良晴的抗补震性第能幕墙嚷的振枣动台孟抗震慨试验竹有意匹采用新焊接湾钢骨命架，培使得肌振动晴的侧矿向位识移能翼达到1/挥60搜~1霉/5师0，这付样大风的位殃移已给远远爬超出剑建筑喜物在眼大地楚震下菊的可痒能位标移。域所有具地震练试验刚表明搅：在9度~1外0度地铜震下苗，产答生如庸此大播的位折移，宽焊接房诚钢骨馋架完敢好，释具有医良好漠的抗布震性肢能。焊接正钢骨榆架完兆全可针以在面幕墙禁中使插用。石材花幕墙筋振动呢台试潜验拿侧糠移达1/榆50幕墙维焊接绩钢骨骡架早挠在13腔3规范请颁布步之前馒就已尼经使旱用，叙至今赌近20年，投经历略了强鼠台风表和大难地震平的考口验我国嘱的幕卸墙工干程从19遥93年至懒今，宏钢横催梁与拐钢立税柱、粉钢角恐码与渔连接唉钢板呀的焊鸭接已轿经用摆了十项多年稿，效设果良鼻好。然许多能工程借还经施历了缸大地店震或走多次扯强台元风的樱考验熊。工程旺实践细证明济钢骨赔架采瓣用焊耗接是忧很好网的连抵接方竟式。九十家年代吵末的宵焊接纳大争悄论19梁98年前锹后，牺成都祸市许坐多幕宾墙采矩用了圾钢横辟梁和罗钢立洁柱，损而且役采用蛾焊接号。这姥些已险建成明的幕花墙，晋拆还天是不蓄拆，迅引起映激烈穴的争削论。品最后胳还争截到了社北京剩，在服会议绢上双摆方都潮拍了个桌子舟。在搞用钢结做构的渣技术拍人员松的支尊持下俯，这行些幕床墙幸车存了覆下来荐。它们与静静堪地度秒过了惹十年材，谁销都没打有预确计会渐有20撇08年5月12日……谁也巨没有岔料到逆十年梁后，20或08年5月12日它偶们经岔受了叶大地齐震的母考验缓，用节事实吃回答肃了钢狸结构颂能不难能焊诞接的编大争秧论。汶川衰大地版震幕和墙经介受了幅考验地震颈区规绸定的钱设防阶烈度匠为6、7度。地震子中，购幕墙氧工程全在烈吗度7、8、9度下摧，不穴管螺芬栓还书是焊凶接，桐只要椅主体沙结构骨在，卷幕墙前就在榴，而组且完速好。九十扔年代幸存救下来的焊恋接钢暗结构穿幕墙晨经受冒了这同次大驱地震续的考除验，卸客观气事实属证明败了幕畏墙完踪蝶全可锋以采秃用焊价接钢哭结构滑。绵阳(9度)石材续幕墙塌完好焊接乐钢结播构不片但抗纸震，社而且捐抗风从九迫十年歌代至刮今,沿海邻地区恩的建边筑幕咽墙许望多采巴用焊漆接钢饰结构,虽经冬多次耀强台叉风袭破击,从未陷因骨沟架焊倍接而糖出现纸安全足问题.实践炼表明:钢横爹梁与纵立柱戚焊接幼完全掠可以援满足鼠幕墙其抗风殊要求.采用特焊接滥钢结夏构的酿幕墙页，经夕受了仍台风丸和地令震的姓实际麦考验峰。实践躲是检涂验真保理的果唯一绝标准均，所肥以现璃行规显范就恶要修荷改补押充。四、肥现在够大量抽幕墙窃钢结猎构雀采用秒焊接世博岸会阳盾光谷世博放会的治中轴甩线长10轰00米，父宽11约0米，吩称为这世博瓜轴。世博爪轴上蝴有六仓个朝币天玻哨璃大索喇叭兼，直脾径80缠~9祥6米，垮高42米，销叫阳曲光谷堤。这些舟巨型液玻璃更幕墙斧的支奴架，挠是全拦焊接蜡方钢秃管结甜构。阳光这谷6个阳推光谷律是倒葛喇叭称形玻始璃采沿光顶液，最般大直牙径96米，崖高41触.5米。单层絮网壳恨钢结威构。搅方钢女管，敢三向躺布置移，三魔角形吼网格着。焊摘接节泻点。阳光倍谷玻裂璃幕棋墙支查承钢涝结构采用纤全焊折接方过钢管拜单层另网壳幕墙摸钢结射构螺插接可笼以用爪、川焊会接也常没有云问题卧。理论汽和工华程实揉践都并证明企了，裤幕墙预钢结晕构可走以采立用螺早栓连湿接，闯也可鞋以采卧用焊讨接。贼设计抵人员揪可根凡据工泡程的地情况征和自谅己的析工艺际习惯危选用摇。也肝可以伶螺接仗和焊鞠接混斗合使倍用。天津才中船墓重工14炒6米稍花效岗岩钢横糊梁与扫钢立蛛柱一些端焊蚂接，葵一端足螺接对。广东阴图书疲馆新违馆凹璃凸石育材幕创墙焊接霉钢骨然架我们然可以参列举住很多练工程勤实例堡，说唤明幕烟墙钢鱼结构里采用稀焊接玩是安贝全可吵靠的藏。可是设，谁浴有能鬼举出止哪怕它一个里例子秋，说讯明仅各仅是好由于疾采用茅了焊齐接，哈幕墙之钢结酱构就本出了裳安全杆问题赔呢？没有计，没贸有一烫个工猫程是慢由于的没有库采用誓螺栓雷连接篮，钢成结构辅就出笛问题棋的。实践朋是检考验真喷理的耳唯一旁标准从19禁96年幕乐墙钢泄结构秘开始趟采用娘焊接撇，到茶今天移已经画过去胳了16年。16年的暂实践搅告诉赛我们奋，幕苹墙钢骆结构终采用恩焊接今连接波是没胀有问辜题的裕。客观本实践菠已经熟得出尺了结剧论幕墙湾钢结冷构如瞧同其屯他钢与结构楼一样昼，可洽以采固用螺穴栓连修接，困也可搬以采迫用焊证接，稻还可域以两保者混债合使摊用。世界暮是多瘦样的征，解质决问姨题的另方法词也应怨该是兆多样锅的。一定趟要保兽证现卷场焊暑接的炕施工著质量焊接跌施工量应符第合现巾行标肾准JG们J加8福1的规酱定。焊工引必须玻持证罢上岗厚。焊缝关应均犬匀饱盾满，客不得很断开墨、漏幕焊。证不应暖有气兽泡、圈夹渣羽、裂物缝。做好恐焊缝忽防锈镜。做好忙防火巷措施未。上下麻柱并紫不是衫必须奥连接上下膨柱之乓间并脑不是细非连总接不厉可，简连接烈与否撑、连可接方途式完私全取悲决于璃设计艺考虑鲜和采形用的歉计算滥简图拥。通常济采用接多跨膊铰接若梁的访计算而模式蝴，上纺下柱忠之间爹是铰薄接点轧，要酒保证伍上下既位移伟一致肥，可曲传递筝剪力蜻，应暖连接扮。如果死设计慰按简抽支考精虑，垒按简奔支梁湾计算脉，则持可以损不连金接，典只拢须留邪出间阁隙。实体尖墙上制的幕希墙可股以按脂分段障设置嗽横梁胜和立津柱，央各自士单独翠计算邻，各毯自单隔独受剩力，像这时场各段碧之间券也可衫不连虚。按铰斩接多妈跨梁城设计蛙，上途下柱扭应连究接按单派跨简腥支梁折设计粱，上刮下柱湖可不嗽连接按简涂支梁摊设计揪，上努下柱瞎不连有接按分挎层简敏支梁诵设计两的立房诚柱，贼上下养不连狭接按多撑跨铰藏接梁锐设计去的立灭柱，困用铝泊横梁退作外矿部连贡接；此附加4X松40址mm铝排犁也起括连接瓣作用芯柱城连接吴主要注用于倒铝型蜂材JG撇J1故33蔬-2呀00君1中关辱于型稿材用博芯柱秃连接竞的规那定是炒针对沾铝型咬材的懂。该秩规范坟是在19睡96茧~2千00扬0年间临编制言的，推当时颠幕墙捎基本挑上只胳用铝纹型材熄，一共般不猾考虑絮用钢症型材宴。铝型艺材开稻模方距便，嘉又是雅高精瘦度和招超高问精度言产品运，可储以做郊到紧会密滑钱动配回合。签因此烟用芯添柱是勤恰当谜的。20采00年以影后，蚁钢型说材大学量使基用，JG消J1丑33薄-2背00幼1的规易定就旨不适崭应钢盲型材袋了。笨钢型跪材大河量是食开口要断面捏，无柿法插糕芯；再钢型窑材不准能随早便定视尺寸傍，轧更辊不仙能随循便改梦，无扣法紧滨密配苗合；随精度坟做不遥到高扁精级叉，滑蝴动不盗了，灿或者竞空隙所很大糠，芯湖柱晃残动。新问放题要画有新归办法对钢衣型材裂还照飞搬老态规定虚，还殖硬要之按JG枣J1局33魂-2托00站1的规鼻定执加行，斧必定蹲要依出问饥题。钢型择材有谅钢型依材的芽特点躺，要领针对赶具体惜情况匪具体嚼选齿用连塞接方据式。草只要呢达到碍两个镜要求俘就可壁以了否：保娘证上堪下柱伐位移捉一致加；能欢传递枕剪力笼。通常翼，可太采用劫型钢絮或钢榨板作蓄为连进接板付，一造端焊常接或跌用圆串孔螺那栓；摄另一凡端用具长圆末孔软螺栓竞。当肤然，净如果守能做跳到配跳合良化好，膀管材买也可浸以用烛芯管缴连接捧。修订准后的煤新JG积J1财33将采赚用上舞述规冻定。JG球J著10钳2-黎20进03已经絮修改6.陈3.营3阿…远..开口乒型材惭上柱国与下叉柱之恢间可丘采用戏等强覆型材协机械艘连接姑。