赵西安 幕墙培训讲义

培训讲义提要：业主、幕墙公司和监理部门对幕墙设计中的一些问题常常产生的不同意见，本文就作者的理解提出一些看法，供各方考虑。其中涉及到设计一般原则、材料、建筑设计和结构设计等。关键词：建筑幕墙幕墙设计幕墙规范最近一段时间，业主、监理部门和幕墙厂商之间，常常的一些问题产生不同的意见。其原因主要是《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102已于2003年修订，而《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133还是2001年的版本，对同一问题两者规定不一致；并且在这几年新技术、新材料的应用中也提出了一些现行规范未涉及的问题。目前，JGJ133规范正在修订中，正式颁布施行还需一段时间。本文对一些问题就个人的理解作一些解释，供大家参考。1设计的一般原则1.1幕墙对幕墙下一个严格的定义并不容易。一般而言，幕墙不同于一般的外墙装饰主要是有以下两个特征：它是由面板和支承结构组成的完整结构体系；它具有自身平面内的变形能力和（或）相对于主体结构有相当的位移能力。由于幕墙的构造特点，它有很多机制可以实现自身平面内的变形和相对于主体结构的位移能力。从面板一直到主体结构，中间有许多构造环节都可以对变形和位移能力作出贡献。例如面板之间存在板缝；面板与附框之间有弹性的胶缝；面板与挂件之间可以相对移动；挂件与横梁立柱间用长圆孔螺栓固定；横梁与立柱连接采用螺栓；上下层立柱之间设置变形用的滑动连接；立柱与角码之间用长圆孔螺栓连接；支承结构与主体结构之间采用摇臂、可动铰、辊轴和弹簧等连接等等。1.2某些连接部位采用焊接由上面所述，幕墙构件之间有许多环节提供了变形和位移的可能性，只要其中的一些环节具有变形和位移能力，就可以充分满足幕墙在各种条件下正常工作的要求。因此并不要求每一个环节都要能变形或位移。从面板直到主体结构的各个环节中，部分采用焊接等连接方式是允许的。已经进行过许多振动台试验和平面内反复位移试验，试验结果表明：即使钢横梁和立柱之间采用焊接，钢角码和预埋件采用焊接，幕墙也可以达到1/100以上的大位移而不破损，完全满足抗风和抗震的要求。在钢结构房屋的幕墙中，采用焊接连接的部位就会更多一些。因此JGJ102-2003中已取消了限制采用焊接的条文，正在修订中的JGJ133规范增补了对焊接连接的要求。1.3尺寸的含义在幕墙相关的条文中常常用到的尺寸的数值，如板厚、截面尺寸等，计算公式中更少不了尺寸的符号，这些尺寸在规范中除特别标明者外，均指的是公称尺寸，也就是设计的、标准的尺寸。规定有允许偏差的尺寸，其实际尺寸应在规定的最大极限尺寸和最小极限尺寸的范围内。如复合铝板面板厚度规定为0.5mm，而国家标准规定铝板厚度允许偏差为正负0.02mm，则意味着厚度在0.48mm~0.52mm范围内的产品均属合格品。允许有正负偏差出现的尺寸，实际量测时，正常状态下会是正偏差和负偏差均有机会出现，不会全部是负偏差的尺寸。当然，在某些特殊生产工艺要求情况下，可能在某些批次产品上出现负偏差较多的情况。例如铝型材生产过程中，模具因磨耗而开口部分越来越宽，使得铝型材壁厚越来越厚，所以制作挤压模具时开口尺寸有意偏小一点，使用过程中开口会逐渐扩大。所以初期批次的铝型材壁厚负偏差较多，以后批次则逐渐趋于正常分布。一般情况下，规定有正负偏差时，不应故意生产和使用全部为负偏差尺寸的产品。有些工程的铝板板厚现场检验，大部分或者全部测量值均为负偏差，但在允许偏差范围内。这些铝板虽然仍可认为是合格产品，但是属于“打擦边球”，不宜提倡。1.4正确理解和执行规范1.4.1规范没有涉及的问题怎么办工程技术规范是已有成熟经验的总结，而不是对未来技术发展的展望。规范制定的原则是列入成熟的技术，成熟一条写一条。尚在发展中的新技术、试用中的新技术暂不列入。待应用较广泛、积累较可靠的经验、确有依据之后，再行列入。因此，规范并不限制新技术的应用，规范未列入的内容，只要是规范未禁止采用的，一般可以在工程中应用，在应用中总结经验，使它成熟起来。认为凡是规范未列入的技术不应采用的看法是不妥当的。当然，采用规范没有列入的新技术，应有充分依据，稳妥可靠，并且幕墙公司应承担相应的技术责任。1.4.2并不是规范条文都无条件执行规范条文规定的严格性是不同的，应分别掌握，不能一律从严。规范的条文分为强制性条文和一般性条文。强制性条文用黑体字印刷，行文采用“必须”、“应”、“不得”、“严禁”等文字进行最严格的限制，强制性条文必须执行，所作规定必须遵守。一般性条文用宋体字印刷，其严格程度稍作放松。一般性条文用词为“应”、“宜”、“可”（相应反面词为“不应”、“不宜”、“可不”）三个等级，要区别对待。采用“应（不应）”等级的规定，正常情况下要执行；采用“宜（不宜）”的规定，优先采用；采用“可（可不）”等级的规定，可以灵活掌握，选择采用。认为只要规范条文涉及到的事项都一律按“必须”执行，不得偏离的看法是不妥当的。1.4.3要以最新规定为准由于各技术规范均在不断修改、更新，而各本规范不可能同时修订、同时颁布，总是轮流先后更替，因此，在规范应用中，采用“以最新版本为准“的原则。在技术规范条文中，凡是引用相应规范时，如果只标明所引用相关标准的编号而无发布年份的，则以最新颁布的版本为准，随相关标准新版本的发表而变更，无须特别说明。不同规范中对相同事物的规定，以最新规定为准。JGJ102-2003中，对梁柱连接、上下柱连接、立柱与主体结构连接的规定已作修改，这与JGJ133的相应内容是相通的，目前JGJ133正在按JGJ102-2003修改。所以，铝板幕墙、石材幕墙的横梁、立柱应执行JGJ102-2003的相应规定。1.4.4超出规范适用范围的幕墙怎么办规范的适用范围不等于该项技术的适用范围。由于规范是成熟技术的总结，只能是归纳总结量大面广、使用较多、技术成熟的经验，所以规范总则中有“本规范适用于……”的适用范围的规定。在规范适用范围内的工程，可以采用规范的相应规定进行设计、施工而无需其它专门的措施。反之，超出了适用范围时，除应遵守规范中的有关规定外，尚应采取其它更有效的技术措施，保证幕墙的结构安全和建筑功能满足要求。必要时可以进行技术论证。2材料2.1不锈钢型材和不锈钢板不锈钢并不是绝对不生锈的钢，而是有较强抗腐蚀能力、难生锈的钢。不锈钢的抗腐蚀能力取决于其镍铬含量和微量元素。因此在实际选用不锈钢时，应注意不同牌号的合金成份。幕墙中宜采用表1、表2的不锈钢材料。表1不锈钢型材合金成分类型牌号镍铬总量%镍含量%奥氏体3040Cr18Ni92793160Cr17Ni12Mo22912表2不锈钢板合金成分类型牌号镍铬总量%镍含量%奥氏体3040Cr18Ni92793160Cr17Ni12Mo229123170Cr19Ni13Mo332133250Cr21Ni23Mo5N4423奥氏体—铁素体32900Cr24Ni6Mo3N306铁素体44700Cr30Mo230--用于幕墙的不锈钢型材和板材，镍铬总含量不宜低于25%。奥氏体不锈钢中，镍含量还不应小于8%。2.2单层铝板的厚度原JGJ133-2001中对铝板厚度不小于2.5mm的规定，是适用于当时采用的0XXX系列的纯铝板和3XXX系列的合金铝板，其强度较低。近年来5XXX系列高强合金铝板已在国内外工程中采用，所以修订中的JGJ133规范采用了按铝板强度决定其基板的最小厚度（表3）。表3单层铝板的基板厚度（mm）铝板屈服强度σ0.2（N/mm2）100100≤σ0.2＜150≥150铝板基板的厚度≥3.0≥2.5≥2.0不同牌号的铝板强度不同，但弹性模量基本相同，所以高强合金铝板采用较小的板厚时，要加密肋条，减小加强肋的间距，以保证面板的刚度和表面平整度。2.3石材面板的分类和名称石材面板的分类和名称可按两个系统予以界定。2.3.1岩石的地质学分类（GB/T13890）石材的容重、吸水率、放射性水平等物理性能，取决于岩石的地质学分类，可按国家标准《天然饰面石材术语》GB/T13890规定（表4）。规范中，按此种分类时均称为“岩”。表4构成石材面板的岩石分类岩浆岩沉积岩变质岩喷出岩浅成岩深成岩钙镁质硅质钙镁质硅质岩石名称玄武岩辉绿岩花岗岩橄榄岩辉长岩闪长岩石灰岩白云岩凝灰岩页岩砂岩砾岩大理岩片麻岩2.3.2石材面板的商品分类（GB/T17670）在石材市场上，习惯了一种商品分类、编号的办法，它按国家标准《天然石材统一编号》GB/T17670进行，这种分类将晶粒相似、花纹相似的石材，以其外观感觉归并为一类，不管其岩石的形成过程和化学成分。这种分类方法便于幕墙选用商品石材。按这种分类时，规范中称之为“石”或“XX石类型”（表5）。表5工作常用幕墙石材面板的类型商业类型花岗石大理石板石编号GXXXXMXXXXSXXXX类型中包括的岩石岩浆岩全部变质岩中的片麻岩沉积岩中的石灰岩、白云岩，变质岩中的大理岩砂岩、凝灰岩等2.4石材防水剂的选用表面防水处理材料可采用有机硅材料或有机氟材料。有机硅材料防水性能好，抗氧化、抗静电，但常偏碱性；有机氟材料抗氧化、防水、抗油、防污，且多为中性，但价格稍高，防水性能稍逊于有机硅防水材料。有些工程两者兼用，各刷一层。除非建筑上有特别要求，一般应选用透气的、不成膜的防水材料，防水材料不应改变石材的颜色和表面光泽。防水剂目前耐久性约为5年，应要求厂家提供使用寿命检验证明。防水剂应有可再涂刷性能，以便日后补涂。3建筑设计3.1防火、隔烟设计3.1.1楼面和竖向耐火墙1.楼面耐火墙楼面外缘应有耐火时间不低于1.0小时、高度不小于800mm的楼面耐火墙，楼面耐火墙的位置可在楼面标高之上、跨越楼面标高或在楼面标高之下。可以计入这个耐火墙高度的部件有：不燃烧的实体裙墙；楼面边缘的钢筋混凝土梁板；由耐火材料组成的防火裙墙；防火玻璃板。2.竖向耐火墙室内防火隔墙（防火隔断）到楼面边缘处与幕墙相交，两侧应有耐火极限不低于1.0小时，宽度不小于1.0m的竖向耐火墙。可计入这竖向耐火墙宽度的部件有：实体混凝土墙或砌体墙；玻璃幕墙的防火玻璃面板。3.1.2层间的防烟封堵楼层是防火单元，层间防烟封堵主要作用是在幕墙被烧坏之前，防止烟雾从下一楼层通过幕墙与主体结构之间的空隙向上一层窜入。幕墙本身由铝型材、玻璃、铝板组成，不具备耐火能力，火灾后很快被烧毁，所以只要求防烟封堵在幕墙烧毁前的0.5~1.0小时内起防烟作用。幕墙烧毁后，防烟封堵不再起作用，所以防烟封堵有1.0小时的耐火极限已经足够。防烟封堵做法可以有许多种，并不局限于采用防火岩棉，例如还可以采用8mm或10mm的单层防火玻璃，只要达到1.0小时的防火要求，密实而不让烟雾穿过即可。防烟封堵要求每层一道，有些设计做两道也是可以的。采用防火岩棉时，由水平托板支承，岩棉的厚度不应小于100mm。防烟封堵的岩棉要求充填密实，不让烟雾穿过。有工程理解为要防火岩棉充填整个窗下墙后的空间，这是不正确的，可能是将窗下面板后面竖向布置的玻璃棉保温材料误认为是防烟岩棉了。实际上防烟岩棉封堵是水平布置的，厚度为100mm的那一部分。面板背后竖向分布、作为保温材料的玻璃棉并不具备防火性能，不能作为防烟封堵使用，更不能据此提出“防烟岩棉必须填满整个窗下墙”的不合理要求。即使需要在玻璃面板后面设置保温层，也要离开玻璃面板，形成较大的空间，绝不能“填充密实”，否则会因阳光透射积累热量使玻璃温度升高而开裂。3.1.3实体墙面上的防烟封堵连续多层的实体墙面本身不透烟，因此不要求层间必须布置水平防烟封堵。不设水平的层间烟堵时，门窗洞口的边缘四周应进行防烟封堵，防止烟雾从门窗四周侧面窜入室内。封堵常采用岩棉，封堵厚度不宜小于100mm。3.2安全玻璃的选用实际上没有绝对安全的玻璃，要用玻璃就有一定的风险。通常安全玻璃指的是钢化玻璃和夹层玻璃，但是这两种玻璃也不是处处安全、绝对安全的。现在有些地方标准和文件笼统规定“玻璃幕墙必须采用安全玻璃”，并不妥当，不分场合一刀切，使用安全玻璃并不一定安全，有些时候反而是安全隐患。正确的做法是具体情况具体分析，根据使用条件选用能最大限度保障安全的玻璃品种，也