幕墙设计中的一些问题：规范.材料.防火

幕墙设计中的一些问题(一)规范、材料、防火中国建筑科学研究院赵西安2014•幕墙标准规范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。•三规范的适用范围不等同于该技术的适用范围。•四条文规定有松严程度不同，不是一律执行。•必须，严禁；应，不应；宜，不宜；可，可不。•五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。•一、实践在先，规范在后实践在先，规范在后。规范是成熟经验的总结。•只有已经在工程中大量采用，经验丰富的技术，才能列入规范的条文。所以，很多新技术是没有列入规范的。规范并不限制新技术的应用。相反，希望大家广泛应用，总结经验，待条件成熟时，列入规范。不能以规范未包括为由，不许采用。技术在发展，超规范是必然规律，应该抱欢迎态度。•二、掌握规范的松严程度•并不是所有的标准和规范都要严格执行。•标准分为强制性标准和推荐性标准。•GB是强制性标准，无特殊理由应当执行；GB/T是推荐性标准，倾向要按规定执行。•因此，是否按GB/T的规定执行要根据实际情况自己作出决定，GB/T的规定没有强制性。比如,GB/T21086就属于推荐性标准表11关于4.5m以上跨度的支承结构,绝对挠度不大于30mm的规定,不会列入工程标准•实际工程中，许多玻璃幕墙支承结构的跨度远远大于4.5m，不可能满足30mm的限值。•三、规范的适用范围规范总则明确规定“本规范”的适用范围，不是该技术的适用范围如：JGJ133-2001•JGJ133-2001石材幕墙只管到100米，抗震只管到8度•条文写的是“本规范的适用范围是…..”，不是写“石材幕墙的适用范围是…..”或者“抗震设防的幕墙的适用范围是……”。•规范的适用范围只限定规范的管理范围，并没有涉及幕墙的适用范围，更没有限制幕墙的适用范围。•超出规范适用范围的幕墙设计与施工问题承建厂商自行决定和解决。JGJ133规范编制于1996年•JGJ133规范编制于上一世纪的1996~1998年代，2001年颁布执行。它反映的是16年前的技术水平和认识水平。•当时国内建造的石材幕墙，高度超过100米的很少，经验不多。因此不列入规范的适用范围。100米以上的石材幕墙已是广泛应用的成熟技术•JGJ133-2001规范颁布后，11年已经过去，100米以上的石材幕墙已经大量建造，积累了丰富的经验，成为成熟的技术。•JGJ133规范新版本，将适用于所有高度的花岗石幕墙和100米以下的非花岗石幕墙。JGJ133新版本，规范的适用范围已经不受高度的限制，但是高度超过100米要用花岗石面板•9度区建造玻璃和石材幕墙•四、条文的•“必须、应、宜、可”规范用词•必须吃饭。•应按时吃饭。•宜吃米饭、馒头。•可吃面包、汉堡。•1996年编制的JGJ133-2001：•（铝型材）要用螺栓连接。•2001年修订的JGJ102-2003：•（铝型材）可以用螺栓连接（也可以不用，改用焊接）；（钢型材）可不用螺栓连接，可以用焊接。•五、与时俱进，不断更新设计标准规范不断更新•《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003已经执行九年。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，正在报批。•《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102重新修订工作已完成，正在报批。•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。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称为“铝合金幕墙”所有技术文件、规范都局限于铝合金“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)，当时幕墙只用铝合金结构。•限于当时的認识水平和技术水平，这•本规范只适用于铝合金结构。•因此有些条文规定不适用于现在的•幕墙工程，尤其不适用于钢结构，应•另行作出新规定。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，硬要把钢结构当成铝结构来做，对钢结构提出一些违反常理的、无法接受的可笑做法。钢结构的设计基本依据，应是《钢结构设计规范》GB50017。幕墙钢结构的设计应按《钢结构设计规范》的原则进行。•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.“玻璃幕墙工程技术规范”JGJ102--2003•该规范修正了JGJ133—2001中•许多不妥当的规定，又对幕墙钢结•构作出相关规定，更为合理，在技•术上有了很大的进步。••1996年编制的JGJ133-2001：•（铝型材）要用螺栓连接。•2001年修订的JGJ102-2003：•（铝型材）可以用螺栓连接（也可以不用，改用焊接）；（钢型材）可不用螺栓连接，可以用焊接。•设计一般规定尺寸•幕墙规范中的“尺寸”，除另有说明者外，都是指标准的、公称的、理论的尺寸。凡标准、规范中规定有允许偏差的产品，尺寸偏差在允许范围内就是合格品，应予验收。•凡是专指实际的、实测的尺寸，规范条文会专门指明。2.5mm是“壁厚”，不是“实测壁厚”•JGJ102-96，JGJ102-2003，JGJ133-2001对铝型材的最小“壁厚”作出规定。•GB50210-2001对铝型材的规定抄自102-96，但自行加上“实测”二字。从此许多工程验收产生很大的麻烦。•“壁厚”和“实测壁厚”是不同的概念，不能想加就加，想改就改。型材壁厚大量负偏差能否验收？•北京电视中心幕墙验收时，发现大量立柱的铝型材截面实际厚度小于2.50mm，但都大于2.35mm，能否验收发生了争议。•为此专门召开了专家论证会，会议一致认为：所有截面厚度均在国家标准允许偏差范围内，应予验收。负偏差很多是由于延长模具使用寿命的生产工艺要求而出现的，可以理解。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。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。这里指的是幕墙的面板和直•接支承面板的横梁立柱（一级结构）。•幕墙的大型支承钢结构和支承铝横梁立柱•的钢结构（二级结构）的结构设计使用年限•宜按主体结构考虑。•预埋件不容易更换，宜按50年考虑。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，采光顶的面板和直接支承面板的柃条可按25年考虑，柃条以下的支承结构设计使用年限宜与主体结构相同。抗震设计的三个水准•多遇地震—小震，结构弹性，计算内力和位移；结构完好；•设防地震—中震，结构弹塑性，位移达到弹性位移的三倍，结构轻微破损，修理后继续可用；•罕遇地震—大震，结构进入塑性，位移可达1/100~1/50，只要求结构不倒塌，已经无法再使用。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，修理后可以继续进行试验。•三、大震位移（1/100或1/50）下，支承结构不能破断、飞散、倒塌，幕墙不能坠落。这阶段试验不能在试验箱进行，只能在结构试验室施加重力或油压荷载，直到幕墙试件破坏。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。幕墙经受了地震的考验•按规范设计施工的幕墙，经受了2008年5月12日汶川大地震和2010年4月14日玉树地震的考验。只要主体结构不倒，幕墙就保持完好或仅有轻微损伤。•汶川地震和玉树地震中建筑幕墙的出色表现，充分说明：按现行规范进行设计、施工的幕墙，完全可以满足抗震要求。2011.2.22新西兰地震•这次地震中，砖木结构的住宅、商店大量倒塌，多层公共建筑严重破坏，电视台CTV倒塌后埋了200余人。•高层建筑震害较轻。•建筑幕墙表现出色。•风荷载的取值应特别注意•荷载规范只给出了一般情况下的取值。幕墙形状复杂和邻近有其他建筑时，局部可能出现较大风力，设计时要特别注意。关于挠度控制的问题•GB/T21086第6.1.1.2规定了支承结构的挠度不大于20（30）毫米，对于大跨度结构是不适用的。所以JGJ102和JGJ133规范不会列入。•GB/T21086是推荐性标准，因此，是否按GB/T的规定执行要根据实际情况自己作出决定，GB/T的规定没有强制性。GB/T21086属于推荐性标准表11关于4.5m以上跨度的支承结构,绝对挠度不大于30mm的规定,不会列入工程标准•实际工程中，许多玻璃幕墙支承结构的跨度远远大于4.5m，不可能满足30mm的限值。T3航站楼立柱最高达到40m，30mm相当于L/1330，这要求是不太合理的。T3幕墙桁架柱高达40米•挠度不可能小于30毫米铝型材3.6m以上，钢型材5m以上，挠度很容易超过20mm限值，只好规定4.5m以上时放宽至30mm。那20m、30m、50m跨度时又怎么办？•“鸟巢”屋面跨度300m，自重作用下计算挠度185mm，卸载实测挠度178mm，相当于跨度的1/1700，刚度非常大，难道也要控制30mm？结构设计不采用绝对挠度控制•结构和构件的跨度相差悬殊，有些构件的跨度可能不到1米，有些可长达几十米、几百米。不能用一个数值控制。•虽然可以按跨度分几个档次分别作出规定，这实际上不就是用相对挠度控制吗？幕墙支承结构的挠度采用相对值控制是合理的•幕墙防火设计十件事•1.层间防火•多层建筑每层是一个防火分区，为防止火灾从一个防火分区向另一个分区蔓延，层间必须防火分隔。•层间分隔由两部分组成：•1800毫米高的不燃烧墙体；•2层间隔