建筑幕墻是建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)是懸掛于主體結(jié)構(gòu)上而相對(duì)主體可活動(dòng)的完整的結(jié)構(gòu)體系，其裝飾、功能、質(zhì)量、環(huán)保、耐火性能、安全等為人們所關(guān)注，學(xué)爾森教育現(xiàn)將近年從事幕墻設(shè)計(jì)審查見到的錯(cuò)誤作一歸納整理，并對(duì)錯(cuò)誤預(yù)防發(fā)表一些看法，供建筑設(shè)計(jì)師、幕墻設(shè)計(jì)師和幕墻企業(yè)借鑒和參考。

一、幕墻設(shè)計(jì)易遺漏的問題:

1．在設(shè)計(jì)說明中未寫明抗震設(shè)防烈度, 這是荷載組合重要條件之一。

2．在設(shè)計(jì)說明中未寫明結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限。

3．在設(shè)計(jì)說明中只寫了鋼材的牌號(hào)，未寫明質(zhì)量等級(jí)。

4．在設(shè)計(jì)說明中未說明焊條型號(hào)、焊縫形式和焊縫質(zhì)量等級(jí)。

5．在設(shè)計(jì)說明中未說明或圖示明埋于土中或地下的鋼柱腳需用砼包裹。

6．在設(shè)計(jì)說明中未寫在全隱框、半隱框、全玻璃幕墻和點(diǎn)支式玻璃幕墻都必須采用中性硅酮結(jié)構(gòu)膠，而不應(yīng)采用酸性硅酮結(jié)構(gòu)膠,采用鍍膜玻璃時(shí)更為重要。

7．在設(shè)計(jì)說明中未寫明硅酮結(jié)構(gòu)膠和耐候密封膠必須在有效期內(nèi)使用。

8．在設(shè)計(jì)說明中未寫明硅酮結(jié)構(gòu)膠相容性試驗(yàn)和復(fù)驗(yàn)的內(nèi)容要求，不合格不得使用。

9．在設(shè)計(jì)說明中未寫明除全玻幕墻外，不應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)填注硅酮結(jié)構(gòu)膠。

10．在設(shè)計(jì)說明中未寫明幕墻玻璃應(yīng)采用安全玻璃: 哪些要夾膠？哪些要鋼化片？

11．在設(shè)計(jì)說明中未給出立柱、橫梁型材截面圖重要尺寸及重要部位最小壁厚。

12．在設(shè)計(jì)說明中未寫明花崗石板材的彎曲強(qiáng)度應(yīng)經(jīng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)實(shí)測(cè)結(jié)果其值不應(yīng)小于8Mpa。

13．在設(shè)計(jì)說明中未寫明同一幕墻應(yīng)采用同一品牌的單、雙組分硅酮結(jié)構(gòu)膠，并有保質(zhì)年限的質(zhì)保書。用于石材幕墻的膠還應(yīng)有無污染的試驗(yàn)報(bào)告和供方提供試驗(yàn)報(bào)告。

14．在設(shè)計(jì)說明中未寫明同一幕墻應(yīng)采用同一品牌的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠和硅酮耐候膠相容性可配套使用報(bào)告。

15．設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)圖中幕墻立柱、芯子與連接件螺栓直徑小于M10，有的螺栓不對(duì)穿，有的螺栓數(shù)量少于2個(gè)，要嚴(yán)格審查螺栓強(qiáng)度計(jì)算書。

 

二、幕墻節(jié)能安全設(shè)計(jì)方面的問題

1．熱工節(jié)能設(shè)計(jì)是強(qiáng)制性條款必需落實(shí)

有的建筑采用很薄的6mm單層玻璃的幕墻面積過大。1000多平米的立面全是大面積的6mm的單玻；有的幼兒園孩子和老師的用房三面外墻全是6mm的單玻；夏熱冬冷，熱工節(jié)能性能很差，一定要謹(jǐn)重合同甲方k值的確定與設(shè)計(jì)保證及衡量撿定依據(jù)什么？否則要設(shè)計(jì)審查階段很難糾正和扯皮造成經(jīng)濟(jì)損失錢難要。

2．防火安全

有的設(shè)計(jì)樓層間水平防火帶在豎向的位置有誤，它不應(yīng)與幕墻橫梁處于同一高度。有的設(shè)計(jì)1.5mm厚的鍍鋅鋼板承托與主體結(jié)構(gòu)和玻璃間的縫隙未打注防火密封膠，防火玻璃帶如何處理好千萬不可不謹(jǐn)重。

3．防雷安全

有的防雷節(jié)點(diǎn)圖中缺下立柱與連接件的防雷跨越線，未形成電氣通路；有的幕墻邊立柱未設(shè)置防雷線。

4．立面防水、防污

幕墻的檐口、立面裝飾線條、窗臺(tái)等懸挑部位的下表面未設(shè)計(jì)排水坡度或排水扳，造成爬水、污染建筑物立面。

 

三、幕墻鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)設(shè)計(jì)方面的問題

1．幕墻鋼結(jié)構(gòu)未采用熱浸鍍鋅或耐候結(jié)構(gòu)鋼Q235或Q345。

2．忽視鋼材或鋼結(jié)構(gòu)的表面處理，不能完整地寫出構(gòu)件的除銹方法、除銹等級(jí)、底面配套涂料名稱及道數(shù)、涂膜總厚度等，工程實(shí)施中除銹等級(jí)與除銹方法不符，達(dá)不到除銹等級(jí)和除銹質(zhì)量的要求。鋼結(jié)構(gòu)的表面處理應(yīng)選用熱浸鍍鋅或噴丸除銹，盡量不選用手工除銹和半機(jī)械化除銹。

3．防護(hù)涂料的選擇未區(qū)分外界的侵蝕作用等級(jí)，如室內(nèi)構(gòu)件一般屬于弱侵蝕性或無侵蝕性，可以選用中等的防腐涂料，而室內(nèi)的游泳館或室外的天溝應(yīng)屬于中等侵蝕性，除表面處理應(yīng)選用熱浸鍍鋅或噴丸外，涂料應(yīng)選用高耐候性的底、面配套涂料。室外天溝材料宜選用不銹鋼。

4．未寫明幕墻的螺栓、螺釘、螺母等連接件應(yīng)為正規(guī)廠家的合格產(chǎn)品，材料應(yīng)采用奧氏體不銹鋼或表面應(yīng)經(jīng)熱浸鍍鋅處理，應(yīng)有鋼材的材質(zhì)報(bào)告、復(fù)驗(yàn)報(bào)告和產(chǎn)品合格證書。

5．未寫明閉口鋼構(gòu)件沿全長(zhǎng)和端部應(yīng)焊接封閉。

 

四、幕墻計(jì)算方面的問題

1．幕墻風(fēng)荷載計(jì)算，《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003（以下稱新規(guī)范），已規(guī)定按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001采用，其陣風(fēng)系數(shù)βZ應(yīng)按公式計(jì)算，不是原2.25；風(fēng)載體型系數(shù)μS墻面區(qū)為1.2，墻角區(qū)為2.0，不是原都用1.5。有的工程仍按老規(guī)范取值，風(fēng)荷載取值偏大。

2．新規(guī)范規(guī)定玻璃和結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度計(jì)算不考慮溫度作用，但許多工程仍在計(jì)算溫度應(yīng)力。

3．框支玻璃幕墻、全玻幕墻、鋁板幕墻板的強(qiáng)度和撓度計(jì)算未考慮折減系數(shù)η。

4．計(jì)算幕墻構(gòu)件的撓度時(shí)，新規(guī)范規(guī)定不考慮地震荷載和控制原撓度絕對(duì)值20mm

（對(duì)于鋁合金型材）、15mm（對(duì)于鋼型材）；計(jì)算橫梁撓度時(shí)，水平荷載與豎直荷載分開計(jì)算，不進(jìn)行撓度組合。但有的工程仍在按老規(guī)范計(jì)算。

5．當(dāng)幕墻采用后置予埋板與主體結(jié)構(gòu)連接且幕墻懸挑較大時(shí)，忽略了對(duì)錨栓抗撥力的計(jì)算，有的設(shè)計(jì)人員憑自己想出來的錯(cuò)誤公式計(jì)算錨栓的撥力，致使計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。當(dāng)錨栓總數(shù)為4個(gè)時(shí)，單個(gè)錨栓所受拉力的公式為：

N設(shè)=[（N/2+M/Z）/n] β≤N撥/2.0

其中：N——水平力設(shè)計(jì)值； M——豎向彎矩設(shè)計(jì)值；

Z——上、下兩行錨栓的距離； n——錨栓的豎向列數(shù)；

β——錨栓應(yīng)力調(diào)整系數(shù)，當(dāng)錨栓總數(shù)為4時(shí)，取1.25。

 

五、框支玻璃幕墻設(shè)計(jì)問題

1．隱框或半隱框玻璃幕墻未注出結(jié)構(gòu)膠厚寬的尺寸，有的設(shè)計(jì)膠縫尺寸偏小，未考慮幕墻邊緣板塊與立柱固定變差等不利因素。

2．未注明中空玻璃為雙道密封。

3．未注明鍍膜玻璃安裝時(shí)鍍膜面應(yīng)朝向室內(nèi)，中空玻朝內(nèi)和在外片還是內(nèi)片。

4．未寫明橫梁與立柱之間采用柔性墊片或留1~2mm縫隙注膠防止溫度伸縮產(chǎn)生噪音。

5．未注明連接螺栓、膨脹螺栓、化學(xué)螺栓的防松措施，螺母下未加彈簧墊圈等。

 

六、石材幕墻、鋁板幕墻設(shè)計(jì)問題

1．花崗石板材，特別是檐口或立面裝飾線條部分的小塊花崗石板材的掛鉤數(shù)量偏少， 應(yīng)另外增加掛件數(shù)量等有效措施。

2．鋼結(jié)構(gòu)立柱與主體結(jié)構(gòu)焊接連接，幕墻相對(duì)于主體結(jié)構(gòu)不許轉(zhuǎn)動(dòng)，可采用矩形鋼管立柱和U型連接件等措施。

3．鋁板幕墻，當(dāng)分格較大需要加加勁肋加強(qiáng)面板剛度時(shí)，在工藝施工單中要畫出加勁肋位置、截面規(guī)格及連接方法。

 

七、玻璃采光頂、玻璃雨篷方面的設(shè)計(jì)問題

1．有的采光頂玻璃面積過大，玻璃太薄，如有的大到1.3~1.4平方米，層高又不高，夏熱，冬天冷，熱工性能差，又不節(jié)能。

2．采光頂普遍通風(fēng)不良，未設(shè)通風(fēng)窗，衛(wèi)生和熱工條件差。

3．采光頂?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)縱橫構(gòu)件布置不當(dāng)，施工工藝性不好，難于保證工程質(zhì)量；構(gòu)件截面選型不當(dāng), 應(yīng)采用有限元計(jì)算分析去進(jìn)行，管形構(gòu)件未注明全長(zhǎng)和端部要求焊接封閉。

4．采光頂鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算錯(cuò)誤，或不計(jì)算，構(gòu)件承載力不夠,采用有限元計(jì)算分析去。

5．采光頂鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)深度不夠，未標(biāo)明焊接形式和焊縫質(zhì)量等級(jí)，應(yīng)該增加加勁板的未增加。

6．玻璃雨篷防腐設(shè)計(jì)不當(dāng)，不銹鋼套管內(nèi)的圓鋼拉桿、兩端的連接耳板、銷軸等屬于室外構(gòu)件和中等侵蝕性，未經(jīng)熱浸鍍鋅處理，日后流黃銹污染建筑立面；雨篷的天溝采有鋼質(zhì)時(shí)未作熱浸鍍鋅或噴丸除銹處理，未采用高耐候性底、面配套涂料；玻璃下的鋼架等構(gòu)件伸出玻璃范圍以外，常常淋雨生銹等。

 

八、設(shè)計(jì)表達(dá)和深度方面的問題

1．有的設(shè)計(jì)照搬投標(biāo)時(shí)的說明，設(shè)計(jì)說明長(zhǎng)，重點(diǎn)不突出，工人難于掌握要點(diǎn)。

2．很多設(shè)計(jì)未畫出幕墻框架布置圖。

3．鋼架施工圖缺節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖。

4．有的設(shè)計(jì)缺必要的施工要求和注意事項(xiàng)，如幕墻的玻璃應(yīng)進(jìn)行磨邊處理；鍍膜玻璃安裝鍍膜面應(yīng)朝向室內(nèi)；焊接鋼結(jié)構(gòu)造型或采光頂鋼結(jié)構(gòu)的焊工須考試合格和應(yīng)在所焊焊縫旁打焊工的鋼印編號(hào)等。

5．有的土建結(jié)構(gòu)圖中圈梁截面未留出幕墻立柱的位置尺寸。

6．計(jì)算書和設(shè)計(jì)圖紙未畫出立柱型材的截面圖或未標(biāo)注截面尺寸、厚度等，可能造成結(jié)構(gòu)的重大不安全隱患。

 

九、幕墻設(shè)計(jì)出錯(cuò)的預(yù)防

1．建議設(shè)計(jì)人員在寫設(shè)計(jì)說明前，先閱讀幾本幕墻規(guī)范中的強(qiáng)制性條文，最好先擬好設(shè)計(jì)說明初稿，在具體工程設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)修改后使用。

2．建筑設(shè)計(jì)單位在建施圖中應(yīng)寫明玻璃幕墻或采光頂采用單層玻璃、中空玻璃還是夾膠玻璃以及對(duì)通風(fēng)窗數(shù)量和位置設(shè)計(jì)的要求，以控制玻璃幕墻和采光頂?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3．幕墻設(shè)計(jì)人員要學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，如《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》，要學(xué)習(xí)和掌握鋼結(jié)構(gòu)和薄鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和技術(shù)。

4．幕墻和采光頂結(jié)構(gòu)的計(jì)算和設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)一，設(shè)計(jì)人員一定要深刻理解結(jié)構(gòu)的受力情況和變形情況，正確地解決結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)問題。

5．建議國(guó)家制定公共建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使設(shè)計(jì)有規(guī)范可尊，如何檢驗(yàn)有數(shù)可據(jù), 要解決設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)軟件工具檢定檢測(cè)工作的認(rèn)定。

6．提倡建筑、結(jié)構(gòu)、幕墻設(shè)計(jì)人員常參加各類幕墻學(xué)習(xí)班和學(xué)術(shù)活動(dòng)，幕墻設(shè)計(jì)人員開展技術(shù)交流，開闊眼界，溝通信息，加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高理論水平和設(shè)計(jì)水平---必需撐握和具備現(xiàn)代三專業(yè)計(jì)算機(jī)計(jì)算軟件: 門窗、幕墻、有限元計(jì)算分析工具的操作和應(yīng)用, 否則不是一位稱職的幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師。

 

幕墻設(shè)計(jì)中的問題及分析(二)

 

2.3 石材面板的分類和名稱

石材面板的分類和名稱可按兩個(gè)系統(tǒng)予以界定。

2.3.1巖石的地質(zhì)學(xué)分類（GB/T13890）

石材的容重、吸水率、放射性水平等物理性能，取決于巖石的地質(zhì)學(xué)分類，可按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《天然飾面石材術(shù)語》GB/T13890規(guī)定（表4）。規(guī)范中，按此種分類時(shí)均稱為“巖”

表4 構(gòu)成石材面板的巖石

分類

巖漿巖

沉積巖

變質(zhì)巖

噴出巖

淺成巖

深成巖

鈣鎂質(zhì)

硅質(zhì)

鈣鎂質(zhì)

硅質(zhì)

巖石名稱

玄武巖

輝綠巖

花崗巖 橄欖巖 輝長(zhǎng)巖 閃長(zhǎng)巖

石灰?guī)r 白云巖 凝灰?guī)r 頁巖

 

 

 

2.3.2石材面板的商品分類（GB/T17670）

在石材市場(chǎng)上，習(xí)慣了一種商品分類、編號(hào)的辦法，它按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《天然石材統(tǒng)一編號(hào)》GB/T17670進(jìn)行，這種分類將晶粒相似、花紋相似的石材，以其外觀感覺歸并為一類，不管其巖石的形成過程和化學(xué)成分。這種分類方法便于幕墻設(shè)計(jì)選用商品石材。按這種分類時(shí)，規(guī)范中稱之為“石”或“XX石類型”（表5）

表5工作 常用幕墻石材面板的類型

商業(yè)類型

花崗石

大理石

板石

編號(hào)

GXXXX

MXXXX

SXXXX

類型中包括的 巖石

巖漿巖全部 變質(zhì)巖中的片麻巖

沉積巖中的石灰?guī)r、白云巖，變質(zhì)巖中的大理巖

頁巖、板巖、砂巖、凝灰?guī)r等

2.4 石材防水劑的選用

表面防水處理材料可采用有機(jī)硅材料或有機(jī)氟材料。有機(jī)硅材料防水性能好，抗氧化、抗靜電，但常偏堿性；有機(jī)氟材料抗氧化、防水、抗油、防污，且多為中性，但價(jià)格稍高，防水性能稍遜于有機(jī)硅防水材料。有些工程兩者兼用，各刷一層。

除非建筑上有特別要求，一般應(yīng)選用透氣的、不成膜的防水材料，防水材料不應(yīng)改變石材的顏色和表面光澤。

防水劑目前耐久性約為5年，應(yīng)要求廠家提供使用壽命檢驗(yàn)證明。防水劑應(yīng)有可再涂刷性能，以便日后補(bǔ)涂。

 

3.建筑設(shè)計(jì)

3.1 防火、隔煙設(shè)計(jì)

3.1.1水平和豎向耐火帶

1. 水平耐火帶

樓面外緣應(yīng)有耐火時(shí)間不低于1.0小時(shí)、高度不小于800mm的水平耐火帶。水平耐火帶的位置可在樓面標(biāo)高之上、跨越樓面標(biāo)高或在樓面標(biāo)高之下。可以計(jì)入這個(gè)耐火帶高度的部件有：不燃燒的實(shí)體裙墻；樓面邊緣的鋼筋混凝土梁板；由耐火材料組成的防火裙墻；防火玻璃板。

2. 豎向耐火帶

室內(nèi)防火隔墻（防火隔斷）到樓面邊緣處與幕墻相交，兩側(cè)應(yīng)有耐火極限不低于1.0小時(shí)，寬度不小于1.0m的豎向耐火帶?？捎?jì)入這豎向耐火帶寬度的部件有：實(shí)體混凝土墻或砌體墻；玻璃幕墻的防火玻璃面板；石材幕墻的天然石板、微晶玻璃面板。

3.1.2層間的防煙封堵

樓層是防火單元，層間防煙封堵主要作用是在幕墻被燒壞之前，防止煙霧從下一樓層通過幕墻與主體結(jié)構(gòu)之間的空隙向上一層竄入。幕墻本身由鋁型材、玻璃、鋁板組成，不具備耐火能力，火災(zāi)后很快被燒毀，所以只要求防煙封堵在幕墻燒毀前的0.5~1.0小時(shí)內(nèi)起防煙作用。幕墻燒毀后，防煙封堵不再起作用，所以防煙封堵有1.0小時(shí)的耐火極限已經(jīng)足夠。

防煙封堵做法可以有許多種，并不局限于采用防火巖棉，例如還可以采用8mm或10mm的單層防火玻璃，只要達(dá)到1.0小時(shí)的防火要求，密實(shí)而不讓煙霧穿過即可。防煙封堵要求每層一道，有些設(shè)計(jì)做兩道也是可以的。

采用防火巖棉時(shí)，由水平托板支承，巖棉的厚度不應(yīng)小于100mm。防煙封堵的巖棉要求充填密實(shí)，不讓煙霧穿過。有工程理解為要防火巖棉充填整個(gè)窗下墻后的空間，這是不正確的，可能是將窗下面板后面豎向布置的玻璃棉保溫材料誤認(rèn)為是防煙巖棉了。實(shí)際上防煙巖棉封堵是水平布置的，厚度為100mm的那一部分。面板背后豎向分布、作為保溫材料的玻璃棉并不具備防火性能，不能作為防煙封堵使用，更不能據(jù)此提出“防煙巖棉必須填滿整個(gè)窗下墻”的不合理要求。

即使需要在玻璃面板后面設(shè)置保溫層，也要離開玻璃面板，形成較大的空間，絕不能“填充密實(shí)”，否則會(huì)因陽光透射積累熱量使玻璃溫度升高而開裂。

3.1.3實(shí)體墻面上的防煙封堵

連續(xù)多層的實(shí)體墻面本身不透煙，因此不要求層間必須布置水平防煙封堵。不設(shè)水平的層間煙堵時(shí)，門窗洞口的邊緣四周應(yīng)進(jìn)行防煙封堵，防止煙霧從門窗四周側(cè)面竄入室內(nèi)。封堵常采用巖棉，封堵厚度不宜小于100mm。

3.2 安全玻璃的選用

安全玻璃指的是鋼化玻璃和夾層玻璃?，F(xiàn)在有些地方標(biāo)準(zhǔn)和文件籠統(tǒng)規(guī)定“玻璃幕墻必須采用安全玻璃”，并不妥當(dāng)，不分場(chǎng)合一刀切，使用安全玻璃并不一定安全，有些時(shí)候反而是安全隱患。正確的做法是具體情況具體分析，根據(jù)使用條件選用能最大限度保障安全的玻璃品種，也就是“玻璃幕墻選用玻璃應(yīng)最大限度保證使用安全”。

3.2.1容易受撞擊部位的玻璃

落地玻璃墻距地面900mm以下的部位、玻璃欄桿、玻璃樓梯板、玻璃地面板等部位，采用單片鋼化玻璃并不安全。因?yàn)殇摶Ａщm然也算安全玻璃，但有自爆現(xiàn)象，在沖擊下也容易飛散，一旦破壞就會(huì)產(chǎn)生人員墜落的危險(xiǎn)。這些部位，宜采用夾層玻璃。

3.2.2玻璃肋

玻璃肋是全玻幕墻和玻璃肋采光頂?shù)闹饕С薪Y(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用單片鋼化玻璃。鋼化玻璃即使無外力沖擊，也可能自爆飛散，使整個(gè)結(jié)構(gòu)突然破壞，后果嚴(yán)重，所以宜采用夾層玻璃或夾層鋼化玻璃。

高度大于8m的全玻幕墻玻璃肋，如果夾膠有困難，不得已寧愿采用普通浮法玻璃。浮法玻璃不會(huì)自行爆裂飛散，即使開裂后仍可保留在原位，可以進(jìn)行更換而不至于整片墻垮坍。

點(diǎn)支承玻璃幕墻中的玻璃肋，應(yīng)采用夾層鋼化玻璃。如果長(zhǎng)度受鋼化、夾膠工藝限制，可用不銹鋼板分段接駁。

 

幕墻設(shè)計(jì)中的問題及分析(三)

 

3.2.3 夾層玻璃幕墻

有些工程在“幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)采用安全玻璃”的導(dǎo)引下，整片墻面全部采用夾層玻璃，表面看來是安全了，其實(shí)埋下了重大安全隱患。一旦發(fā)生火災(zāi)，消防人員無法擊碎玻璃，射水、救人都難以進(jìn)行；室內(nèi)人員無法打開玻璃逃生，勢(shì)必葬身火海。因此，幕墻大面不能全部采用夾層玻璃，必須留出單片玻璃或中空玻璃的逃生口，并作出明顯標(biāo)記。

3.2.4 透光屋面的玻璃

透光屋面（采光頂）目前尚未頒布規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，所以采用鋼化玻璃還是采用夾層玻璃還有不同的看法。

鋼化玻璃破碎后成粒狀，不容易發(fā)生重大傷人事故。但飛散的顆粒形同玻璃冰雹，也有可能劃傷或擊傷下面的人員。如果采用，高度不宜大于5m。

夾層玻璃不會(huì)飛散，但破碎下垂后有可能從支承處拔出，整體下落，形同“蓋帽”，有可能產(chǎn)生重大傷亡事故。但相對(duì)于單片鋼化玻璃自爆率頗高而言，發(fā)生夾層玻璃整體“蓋帽”扣下的可能性是極其罕見的。因此目前多數(shù)工程傾向于室內(nèi)側(cè)采用夾層玻璃。為減少“蓋帽”的危險(xiǎn)，采光頂?shù)膴A層玻璃尺寸不宜過大，邊長(zhǎng)宜在2m以內(nèi)；玻璃伸入框內(nèi)的嵌入深度不宜小于25mm，大塊玻璃還要適當(dāng)加深；盡量采用浮法夾層玻璃或半鋼化夾層玻璃，因?yàn)樗鼈兤屏押蠓殖纱髩K，裂縫延伸至板邊被膠粘或邊框夾持，不會(huì)明顯下垂，減少整體拔出脫落的危險(xiǎn)。

3.3 石材面板的選用

3.3.1 石材面板的質(zhì)量

選用石材面板不能只考慮美觀、新穎和個(gè)性，首先還是要確保安全。建筑師在選用石材時(shí)，要滿足以下的安全要求：

1. 石材要有足夠的強(qiáng)度，花崗石類型的面板（GXXXX）其彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)平均值不應(yīng)小于10N/mm2，最小值不應(yīng)小于8N/mm2；大理石類型（MXXXX）和板石類型（SXXXX）的面板，其彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)值不應(yīng)小于5N/mm2，最小值不應(yīng)小于4N/mm2。

2. 石材面板不應(yīng)夾有軟弱夾層或軟弱礦脈；有層狀紋理的面板，不應(yīng)有粗粒、疏松、多孔的條紋。

3. 洞石的孔洞不宜過于密集，孔洞直徑不宜大于5mm?？锥床灰诉^深，更不應(yīng)穿透石板。

3.3.2 石材面板的連接方式

石板幕墻的面板，宜采用以下幾類連接方式：

1. 在石板邊緣開槽口，用金屬掛件連接；

2. 在石材面板背后，開孔或開槽，用背栓、背槽或背卡連接；

3. 在面板的邊緣打結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)鋁型材附框，通過附框與橫梁、立柱連結(jié)，附框應(yīng)帶掛鉤固定石材面板。

3.3.3 石材面板背面的復(fù)合層

石板是脆性材料，自重也較大，為防止石材面板破碎后墜落造成人員和財(cái)產(chǎn)損失，可在面板背面粘貼玻璃纖維布或附加玻璃纖維加強(qiáng)樹脂層。抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)平均值低于8 N/mm2的石板、松散軟弱和多孔的石材面板，應(yīng)設(shè)背面復(fù)合層。

3.3.4 優(yōu)先采注膠式板縫

硅酮耐候密封膠注膠式板縫可以作為第二道防線，有效地防止石材面板破碎后墜落傷人，應(yīng)優(yōu)先采用。強(qiáng)度低，質(zhì)地疏松和多孔的石材面板，應(yīng)采用注膠式板縫。

 

4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則

4.1 設(shè)計(jì)使用年限

目前，主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限一般工程為50年，特殊工程為100年。幕墻是維護(hù)結(jié)構(gòu)，是可以拆換的結(jié)構(gòu)，所以幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限不低于25年。就是說，在25年內(nèi)，面板、支承結(jié)構(gòu)、連接部件都不應(yīng)產(chǎn)生安全問題。

至于建筑功能和幕墻外觀的使用年限，目前尚沒有一致的說法。

作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的面板材料（玻璃、石材、金屬板）、支承結(jié)構(gòu)的鋁型材和鋼型材、鋼連接件預(yù)埋件的有效壽命至少超過25年，可以滿足設(shè)計(jì)使用年限要求。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的實(shí)際壽命也不止25年，過去廠家出具結(jié)構(gòu)膠10年保證書只是例行的商業(yè)操作。目前國(guó)內(nèi)主要硅酮膠廠家已可以出具25年保證書。因此，幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為不小于25年是適當(dāng)?shù)?，?guó)內(nèi)外幕墻工程的經(jīng)驗(yàn)證明也是可以辦得到的。

至于某些業(yè)主要求幕墻保用50年甚至更長(zhǎng)，目前尚無確切依據(jù)。尤其是建筑外觀和水密、氣密功能，能否維持50年以上，沒有太多的工程實(shí)踐。

4.2 幕墻支承鋼結(jié)構(gòu)的焊接

焊接是目前鋼結(jié)構(gòu)最可靠的連接方式之一。萬噸巨輪的船體是焊接的，可以抗擊狂風(fēng)巨浪；核反應(yīng)堆的外殼是焊接的，可以耐受高溫、高壓和幅射；百層以上的高樓大廈是焊接的，可以抵抗強(qiáng)烈地震和臺(tái)風(fēng)。因此，在幕墻鋼結(jié)構(gòu)上采用焊接，完全是可以的。

幕墻有非常多的環(huán)節(jié)可以提供變形和位移的性能，部分環(huán)節(jié)采用焊接并不妨礙幕墻耐受大變形的能力。本文作者參與的十余項(xiàng)幕墻工程中，不少連接都采用焊接。深圳一些工程在強(qiáng)大臺(tái)風(fēng)吹襲下多次經(jīng)受了考驗(yàn)；多個(gè)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)表明，部分連接采焊接的幕墻，在8、9度罕遇地震作用下，位移達(dá)1/60~1/50，也無一破損。大量實(shí)踐證明：不允許焊接是沒有道理的。

至于現(xiàn)場(chǎng)焊接的質(zhì)量，那是施工管理的問題，管理不到位，什么連接都要出問題。北京多個(gè)奧運(yùn)工程、央視大廈、北京電視中心的大尺寸厚板鋼梁焊接都可以保證質(zhì)量，難道一般的幕墻焊接就無法保證質(zhì)量？所以保證質(zhì)量不是禁止焊接的理由。

因此，JGJ102-2003和修訂中的JGJ133規(guī)范，刪除了這一不合理規(guī)定，代之以對(duì)焊接設(shè)計(jì)和施工的相應(yīng)規(guī)定。

4.3 化學(xué)錨栓的受熱問題

化學(xué)錨栓主要靠化學(xué)粘結(jié)劑完成連接，而一般化學(xué)粘結(jié)劑對(duì)溫度的耐受能力較弱，因此JGJ102-2003規(guī)范規(guī)定：在有可能導(dǎo)致化學(xué)錨栓溫度升高的熱影響區(qū)范圍內(nèi)，不應(yīng)對(duì)鋼連接件進(jìn)行焊接作業(yè)。但是，如果不是進(jìn)行連接焊縫施焊，而僅僅是對(duì)螺帽下的墊板進(jìn)行間斷、快速的少量定位點(diǎn)焊，不至于使化學(xué)錨栓溫度升高過多，應(yīng)該是允許的。

當(dāng)確實(shí)需要進(jìn)行連續(xù)焊接作業(yè)時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)散熱措施，或采用耐熱化學(xué)錨栓。

4.4 后加錨栓的安全度

在JGJ133-2001中未對(duì)錨栓安全度作出規(guī)定，JGJ102-2003中規(guī)定不具體。在JGJ133修訂中明確列出：后加錨栓承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按其極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以材料性能分項(xiàng)系數(shù)后采用。錨栓材料性能分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)可變荷載作用不應(yīng)小于2.15；對(duì)永久荷載作用不應(yīng)小于2.50。即是說，錨栓的總安全度對(duì)可變荷載作用約為3.0；對(duì)永久荷載作用大約為3.5。

4.5 高強(qiáng)硅酮結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》GB16776中，結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)抗拉強(qiáng)度定為0.6N/mm2，因此在風(fēng)荷載和地震作用下，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f1取為0.2N/mm2；在永久荷載作用下，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f2取為0.01N/mm2。

由于高性能硅酮結(jié)構(gòu)膠（如白云SS922）的粘結(jié)拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到1.2N/mm2，甚至1.5 N/mm2，再采用上述規(guī)定不盡合理，因此JGJ133修訂中規(guī)定，高性能硅酮結(jié)構(gòu)膠，f1可按其粘結(jié)拉伸強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以系數(shù)3.0后采用；f2可按其粘結(jié)拉伸強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以系數(shù)60.0后采用。

相應(yīng)地，高性能膠的變位承受能力δ，取對(duì)應(yīng)于其受拉應(yīng)力為0.7 f1時(shí)的伸長(zhǎng)率。

 

幕墻設(shè)計(jì)中的問題及分析(四)

 

5.面板設(shè)計(jì)

5.1 背部連接的石材面板

5.1.1 背栓、背槽和背卡

背部連接件形式多樣，經(jīng)過檢驗(yàn)和論證后可以在工程中應(yīng)用。

背栓應(yīng)采用擴(kuò)大端部、機(jī)械嵌固的切底螺栓，直徑不應(yīng)小于6mm，材質(zhì)應(yīng)采用316不銹鋼或更高性能的不銹鋼。

背槽采用鋁合金型材為連接件，鋁合金型材的性能應(yīng)符合規(guī)范要求。背卡的材質(zhì)為0Cr17Ni12Mo2熱處理高彈性不銹鋼，厚度不小于0.5mm，長(zhǎng)度不小35mm。

5.1.2 背部連接石材面板的計(jì)算

1.背部連接石材面板分別按四角支承面板或四點(diǎn)支承、周邊懸挑板計(jì)算。有較大懸挑而不考慮，只考慮中間部分計(jì)算的方法不一定安全。

2.在風(fēng)力或地震力作用下，連接件抗拉壓計(jì)算應(yīng)考慮1.25的受力不均勻系數(shù)；在自重作用下，應(yīng)根據(jù)其連接構(gòu)造確定承受重力荷載的連接件個(gè)數(shù)，除考慮1.25的受力不均勻系數(shù)外，重力荷載分項(xiàng)系數(shù)γG應(yīng)取1.35。

背部連接件的承載力設(shè)計(jì)值按其承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以系數(shù)2.15后采用，即其總安全系數(shù)約為3.0。

5.1.3 背部連接試驗(yàn)

背部連接件形式多樣，所連結(jié)的石材種類繁多，性能各異，故應(yīng)通過試驗(yàn)具體確定該工程設(shè)計(jì)中所采用的承載力大小。

拉拔試驗(yàn)破壞形式應(yīng)為石材破壞或連接件破斷，不允許出現(xiàn)連接件整體從石材面板中拔出的試驗(yàn)結(jié)果。

5.2 玻璃面板

5.2.1 夾層中空玻璃

JGJ102目前也正在進(jìn)行修訂，更明確了夾層中空玻璃的設(shè)計(jì)方法。規(guī)定：由夾層玻璃組成的中空玻璃，可首先按規(guī)定計(jì)算夾層玻璃的等效厚度te，將夾層玻璃視為等效厚度為te的單片玻璃，按中空玻璃的計(jì)算方法分配內(nèi)外片的荷載，將分配后的荷載分別作用于內(nèi)外片玻璃，再按夾層玻璃的計(jì)算方法在夾層玻璃內(nèi)部進(jìn)行二次荷載分配，最后分別計(jì)算各片單片玻璃。

5.2.2 玻璃肋設(shè)計(jì)

玻璃肋是全玻幕墻、透光屋面中面玻璃的支承結(jié)構(gòu)，它的可靠工作關(guān)系到安全問題。

玻璃肋下不宜采用單片鋼化玻璃，因?yàn)閱纹摶Ａб坏┳员w散，后果十分嚴(yán)重。玻璃肋宜采用夾層玻璃，當(dāng)玻璃肋跨度過大而無法采用夾層玻璃時(shí)，寧愿采用浮法玻璃，因?yàn)楦》úＡч_裂后不會(huì)立即飛散，有時(shí)間予以更換。點(diǎn)支承玻璃肋應(yīng)采用鋼化夾層玻璃，長(zhǎng)度不夠時(shí)可采用金屬板連接。

玻璃肋位于室外時(shí)，宜采用夾層玻璃，并且要進(jìn)行垂直于玻璃肋平面的風(fēng)荷載承載力計(jì)算。

5.2.3 全玻幕墻的膠縫厚度

全玻幕墻面板和玻璃肋之間的膠縫，當(dāng)高度較大時(shí)會(huì)計(jì)算出很大的厚度，很不合理。實(shí)際上高度很大時(shí)，肋玻璃和面玻璃都吊掛在頂部，整個(gè)幕墻可以通過吊具吸收主結(jié)構(gòu)的位移，無須膠縫獨(dú)自承受這一位移。所以JGJ102-2003規(guī)范中第7.4.2條第3款關(guān)于膠縫厚度的規(guī)定在修訂中將予以取消。

5.2.4 玻璃板后面的襯板

許多玻璃幕墻采用透明玻璃，為遮擋層間梁板或保溫材料，層間的玻璃后面往往設(shè)置襯板。由于陽光通過透明玻璃射入會(huì)使玻璃與襯板之間空間的溫度上升，造成玻璃開裂。所以應(yīng)保持襯板與玻璃間有較大的距離，或設(shè)置通風(fēng)孔洞，使熱量可以迅速排出。

5.2.5 橫框豎隱的半隱框玻璃

橫框豎隱的半隱框玻璃幕墻，當(dāng)玻璃自重完全由橫梁承受時(shí)，只要承托構(gòu)造符合明框幕墻設(shè)計(jì)的規(guī)定，面板的豎向結(jié)構(gòu)膠縫可以不進(jìn)行自重作用下的應(yīng)力計(jì)算。

5.3 開放式板縫

現(xiàn)在許多工程要求采用開放式板縫。開放式板縫應(yīng)符合以下要求：

1. 背部空間應(yīng)防止積水，要采取措施使之能順暢排水；

2. 面板背部的保溫材料應(yīng)有防水措施，可采用金屬防水襯板；

3. 背部空間應(yīng)保持通風(fēng)，使水汽可以排出；

4. 支承結(jié)構(gòu)和連接件應(yīng)采取更有效的防腐措施；

5. 石板要背面貼防墜落的玻璃纖維織物或設(shè)置粘膠層；

6. 石板宜采取六面防水處理；

7. 背面襯板應(yīng)能承受相應(yīng)的風(fēng)荷載。

復(fù)合鋁板采用開放式板縫時(shí)，要防止芯材直接暴露于室外大氣中。

 

6.支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

6.1 冷成型薄壁型鋼的應(yīng)用

JGJ102-2003和JGJ133-2001規(guī)范中，均未對(duì)冷成型薄壁型鋼的應(yīng)用作出規(guī)定，修訂后的規(guī)范，將對(duì)冷成型薄壁型鋼作出專門的規(guī)定。

冷成型薄壁型鋼的應(yīng)用，應(yīng)遵照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《冷彎薄壁型鋼技術(shù)規(guī)范》GB50018的有關(guān)規(guī)定。且用于橫梁的冷成型薄壁型鋼截面有效部分的厚度不應(yīng)小于2.0mm；用于立柱，不宜小于2.5mm，不應(yīng)小于2.0mm。由于薄壁型鋼允許受力計(jì)算時(shí)考慮部分屈曲狀態(tài)，所以其板件寬厚比限制較為寬松。

6.2 自攻螺釘在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

自攻螺釘用于鋁型材受拉連接時(shí)，鋁型材要在截面連接處局部加厚，連接處局部壁厚不應(yīng)小于螺釘?shù)墓Q直徑。受拉自攻螺釘用于鋼型材時(shí)，不要求局部加厚，但應(yīng)校核螺紋的承載能力，必要時(shí)可采用細(xì)牙螺紋。

6.3 立柱的上、下柱連接

6.3.1 一般樓層上、下柱連接

JGJ133-2001中關(guān)于上、下柱連接閉口截面應(yīng)采取400mm芯柱連接的規(guī)定是針對(duì)鋁型材立柱而言的。因?yàn)樵撘?guī)范于1998~2000年期間編制，當(dāng)時(shí)幕墻絕大部分都是采用閉口截面鋁型材，基本上不用鋼型材。鋁型材采用高精級(jí)和超高精級(jí)，可以做到緊密滑動(dòng)配合。

2001年以后，鋼型材在幕墻中應(yīng)用越來越多，鋼型材尺寸偏差大，閉口方鋼管內(nèi)置方鋼管芯柱難以做到滑動(dòng)緊密配合，因此JGJ102-2003改為可用芯柱連接?？捎眯局簿鸵馕吨灰欢ú捎眯局?。修訂中的JGJ133規(guī)范也作了相應(yīng)的修改。對(duì)于立柱，芯柱不再是唯一的連結(jié)方式，只要達(dá)到鉸節(jié)點(diǎn)處上下柱位移一致，能承受水平剪力就可以了。

6.3.2 實(shí)體墻面上鋼立柱的上、下柱連結(jié)

在實(shí)體墻面上鋼立柱上、下柱之間如作為鉸結(jié)，也可采用型鋼、鋼板連接，只要上、下柱位移一致，連接件可以承受水平剪力。至于具體連接的形式可以多種多樣。在實(shí)體墻面上，支座可以加密，位置也可以靈活安排。因此也可以將橫梁、立柱分段設(shè)置，左右梁間、上下柱間留15mm空隙，支座布置在空隙旁邊，梁柱懸臂段很短，這時(shí)也可以留空而不加連接。留空不連接時(shí)，各梁段、柱段獨(dú)立進(jìn)行計(jì)算分析。

6.4 造型鋼框架

許多建筑立面設(shè)置外凸假柱子或其它建筑造型，有時(shí)外凸尺寸很大，這時(shí)石材面板、金屬面板的荷載要由造型鋼框架承受后，再傳給主體結(jié)構(gòu)樓面梁板或剪力墻上。這種造型鋼框架受力大，懸挑尺寸也大，所以往往由型鋼焊接成框架后，每層一個(gè)構(gòu)件再固定到主體結(jié)構(gòu)上去。這些框架允許采用焊縫連接，不要求每一個(gè)地方都采用螺栓。

6.5 幕墻鋼結(jié)構(gòu)與主體鋼結(jié)構(gòu)連接

幕墻鋼結(jié)構(gòu)與主體鋼結(jié)構(gòu)的連接應(yīng)在主體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)提出連接要求。焊轉(zhuǎn)接件，鉆螺栓孔等工序，均應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)加工時(shí)完成，現(xiàn)場(chǎng)不宜再主體結(jié)構(gòu)梁柱上焊接其它連接件。

7.小結(jié)

規(guī)范是工程實(shí)踐的總結(jié)，總是要滯后于工程技術(shù)本身。加之規(guī)范的編制、修訂步驟很多，過程很長(zhǎng)，不可能及時(shí)反映技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀。因此在建筑幕墻，幕墻設(shè)計(jì)、施工中會(huì)出現(xiàn)許多新事物、新問題，有些可能是現(xiàn)行規(guī)范未涉及的，也有些可能是規(guī)范的規(guī)定不合適的，這時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況，采取實(shí)事求是的態(tài)度，由有關(guān)各方協(xié)商解決。