1、 幕墙规范的新解读 （ 1 ） 幕墙设计的一般规定赵西安（中国建筑科学研究院 北京 100013） 一、 正确理解和执行规范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
2、且幕墙公司应承担相应的技术责任。JGJ 133 的新版本与 2001 版本相比较，增加了非花岗岩石材幕墙的规定。 16 年前编制 2001 版本时，内地还没有采用非花岗岩石材做幕墙，没有这方面的经验，也就没有作出相应的规定。但这并没有妨碍它在工程中的应用。正是由于在应用中积累了丰富的经验，技术已经成熟，这次修订时就有条件加以补充。 同样，JGJ 102 的新版本与 JGJ 102-2003 相比，增加了索网玻璃幕墙的内容。 2000年以后，索网在幕墙工程中已大量使用，建成了如新保利大厦这样的超大尺寸的索网；如昆明机场、深圳北站、成都东站这样的超大面积索网，并总结了成套的设计施工技术，所以新版本
3、列入相应的条文。相反，虽然双层通风幕墙已在工程中应用，但是对其技术了解还不充分，使用效果还不肯定，设计技术还有许多不明确之处，因此本次修订没有列入。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）
4、 ”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。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。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
5、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。二、 规范的适用范围1规范的适用范围并不等同于该项技术的适用范围 规范是成熟技术经验的总结，所以只涵盖一定的范围。一项技术可以应用很大的范围，但是只有某一个较小的范围应用广泛，经验丰富，技术成熟。规范就是依照这个成熟范围的技术编制，因而规范的规定也就适用于这
6、一个预定范围，这就是规范的适用范围，并不等于这种技术只能在这范围内使用。当然，超出规范适用范围，仅仅按规范规定进行设计和施工，可能就不能满足要求，往往还需要更多的技术措施，必要时还要进行实验，进行技术论证。因此不能将规范的适用范围理解为该项技术的使用范围，认为超出规范适用范围就不得采用该项技术，这样一来就会产生许多矛盾，也限制了技术的向前发展。2. JGJ 133 规范新版本的适用范围JGJ 133-2001 版本编制于 19961998 年间，是上一个世纪的产物，距今已经 16 年。当时在我国内地幕墙刚刚在发展，高度超过 150m 的铝板幕墙不多，高度超过 100m 的花岗石幕墙只有笔者参与
7、的深圳新时代广场工程（175m， 1997） 。所以原规范总则第 1.0.2条规定规范的适用范围是:1 建筑高度不大于 150m 的民用建筑金属幕墙工程；2 建筑高度不大于 100m 的、设防烈度不大于 8 度的民用建筑幕墙工程。近十多年来内地超过 150m 的铝板幕墙工程大量建成（图 1） ，所以新版规范将金属幕墙的适用范围扩展到全部高度。深圳赛格大厦 358m 广州塔 600m图 1 部分高度 150m 以上的铝板幕墙工程早在 15 年前，深圳新时代广场花岗石幕墙高度已经达到 175m，2000 年广州合银大厦达到 190m，此后高度 100m 以上的石材幕墙大量兴建，目前最高的广州广晟大
8、厦为280m，广州银行大厦为 260m（图 2） 。100m 以上的石材幕墙已经积累了丰富的工程经验，不存在不可克服的技术难点，所以将新规范对花岗岩石材幕墙的适用范围扩展到全部高度。由于非花岗岩石材材性较差，安全方面的问题要有更多的考虑，所以新的 JGJ 133规范规定高度大于 100m 的石材幕墙应采用花岗石面板深圳新时代广场 175m 广晟大厦 280m 北京银泰中心 250m图 2 部分高度超过 100m 的石材幕墙工程至于抗震设防的石材幕墙的适用范围，新 JGJ 133 规范仍维持 6、7 、8 度。振动台试验和 2008 年汶川地震表明，石材幕墙是可以抵抗 9 度地震的（图 3） 。
9、但是我国内地 9 度设防的地区很少，9 度地区采用石材幕墙的经验也很少，所以这次修订没有扩大适用范围到 9 度。都江堰防火研究所，9 度 绵阳办公楼，9 度 汉旺钟塔 14 时 28 分，10 度图 3 2008 年 5 月 12 日汶川地震，9 度和 10 度区石材幕墙完好因此 9 度设防的石材幕墙是可以建造的，但是已经超出了 JGJ 133 规范的适用范围，必须进行技术论证，采取必要的加强措施。2004 年，9 度设防的四川省凉山州第一人民医院门急诊大楼石材幕墙工程开建，为此专门进行了研究，采用花岗岩面板并加背贴玻璃纤维布，背栓连接，采用高强度结构胶 SS921、SS922 和高延伸性密封
10、胶 SS911（图 4） 。图 4 凉山州第一人民医院 图 5 9 度设防石材幕墙和玻璃幕墙的技术咨询报告3. JGJ 102 新版本的适用范围JGJ 102-2003 第 1.0.2 条规定了其适用范围是非抗震设计和抗震设防烈度为6、7 、 8 度抗震设计的民用建筑玻璃幕墙。涵盖了全部高度，涵盖了全国绝大部分地区，适用范围已经非常广泛。此前，9 度设防的玻璃幕墙，其设计和施工可以通过技术论证，采取加强措施解决。四川省凉山州第一人民医院的 9 度设防玻璃幕墙就是通过技术论证解决的，论证报告中对此作出了说明（图 6） 。图 6 四川凉山州第一人民医院 9 度设防玻璃幕墙的论证说明图 7 深圳平安
11、金融 645m，在建 图 8 武汉国际金融中心 606m，在建 图 9 上海中心 632m， 在建 近年来，我国内地超高层建筑玻璃幕墙工程大量兴建，建成、在建和设计中 500m以上的工程达 26 座，全部采用玻璃幕墙（图 7图 9） 。因此，JGJ 102 规范新版本适用范围涵盖全部玻璃幕墙。三、 结构设计使用年限目前，只有结构设计对使用年限有明确的规定。主体结构的设计使用年限一般工程为 50 年，特殊工程为 100 年。幕墙是维护结构，是可以拆换的结构，所以其结构设计使用年限不低于 25 年。就是说，在 25 年内，面板、支承结构、连接部件都不应产生安全问题。作为结构构件的面板材料（玻璃、石
12、材、金属板） 、直接支承面板结构的铝型材和钢型材、钢连接件的有效寿命至少超过 25 年，可以满足设计使用年限要求。硅酮结构密封胶的实际寿命也不止 25 年，过去厂家出具结构胶 10 年保证书只是例行的商业操作。目前国内主要硅酮胶厂家已可以出具 25 年保证书。因此，幕墙结构设计使用年限为不小于 25年是适当的，国内外幕墙工程的经验证明也是可以办得到的。预埋件属于不容易更换的部件，其设计使用年限应按 50 年考虑。大跨度支承钢结构的工作特点和结构构造和主体结构基本相同，其设计使用年限宜按主体结构考虑。在一些公共建筑的幕墙系统中，构成比较复杂，既有面板和直接支承面板的一级结构，又有支承一级结构的二
13、级结构（图 10） 。原则上面板和直接支承面板的一级结构，设计使用年限应不小于 25 年；支承一级结构的较大的二级结构设计使用年限应与主体结构相同。图 10 一级结构（面板和横梁、立柱，白色）和二级结构（钢框架和钢桁架，深色）结构设计使用年限只是设计幕墙的时候，决定各种设计参数取值和构造措施选择的标准，并不是幕墙结构的实际使用年限。从一般情况来看，实际使用年限会高于设计使用年限。 至于建筑功能和幕墙外观的使用年限，目前尚没有一致的说法。某些业主要求幕墙保用 50 年甚至更长，目前尚无确切依据。尤其是建筑外观和水密、气密功能，能否维持 50 年以上，没有太多的工程实践。四、 幕墙设计的标准1.
14、三阶段设计非抗震设计的幕墙，在正常工作条件下应保持良好的性能。抗震设计的幕墙，应按三个阶段的不同标准进行设计：1） 在小于设防烈度 1.5 度的小震作用下，结构处于弹性状态，幕墙各种功能保 持完好，能正常使用。在这个阶段进行内力和变形计算。2） 在设防烈度的中震作用下，结构处于弹塑性状态，幕墙平面内侧移达到弹性位移的 3 倍，幕墙可能有局部损坏，但经过修理可以继续使用。3） 在高于设防烈度 1.0 度的大震作用下，幕墙面板有可能破损，幕墙可能不能继续使用。但是幕墙的骨架不应坠落。2008 年 5 月 12 日四川汶川地震和 2010 年月日青海玉树地震表明：按 7 度设防的幕墙经受了 9 度地
15、震的考验。震害调查表明：我国的幕墙规范经受了地震的考验，按照规范进行设计施工的幕墙工程，达到了设防烈度下保持完好或基本完好的要求，甚至在超烈度的强震下，也还能保持完整（图 11、图 12） 。图 11 绵阳（9 度） 图 12 都江堰（9 度） 2. 平面内变形试验进行幕墙的四性试验时，平面内变形试验就应按上述原则进行。到设计弹性变形值时，幕墙试件应保持完好，气密、水密性能满足设计要求，幕墙试件正常工作。幕墙设计达到小震完好的目标。到设计弹性变形值的 3 倍时，幕墙试件基本完好，面板和连接没有明显破损，密封性能可能有局部失效，经修理后还可以继续进行试验。幕墙设计达到中震可修的目标。有些业主和监
16、理要求到设计弹性变形的 3 倍时，还要保持气密水密性能完好无损，这就超出了抗震设计 3 阶段中关于第 2 阶段中震可修的规定，属于超规范的过高要求。3结构密封胶的计算根据结构设计的统一标准，结构的内力位移计算是对小震、对弹性状态进行的。这一规定，同样适用于结构密封胶的设计计算。结构密封胶的宽度计算是对风力、小震地震力和面板自重进行的。地震力按规范给出的小震地震力取用。结构密封胶的厚度是针对风力下的变形、小震下的弹性变形和温度变形进行计算的。风力作用下和地震作用下的变形应取弹性变形的设计值，最多取用到规范规定的弹性变形限值。按照中震可修的标准，允许密封胶有局部破损，并不要求结构密封胶在中震时完好
17、无损，所以要求按弹性变形的 3 倍来设计结构密封胶的厚度是不合理的。五、 尺 寸1. 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 0.48mm0.52mm 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。
18、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。2尺寸和实测尺寸如上所述，幕墙规范中的尺寸，除明确规定为实测尺寸者以外，均指的是标准的、公称的、设
19、计的尺寸。实测尺寸是现场量测的尺寸，必定与理论的尺寸有差别，差别在允许偏差范围内就是合格产品，应予验收。北京电视中心大楼和北京数码出版大厦幕墙工程在工程验收时都遇到过麻烦。JGJ 102 和 JGJ 133 规范都明确规定立柱铝型材截面壁厚不应小于 2.5mm，而以此规定为依据的验收规范 GB 50210 在编制时，将对应条文中的“ 壁厚”改为“实测壁厚” 。 “壁厚”是指公称尺寸，按国家标准是允许有 0.15mm 的公差的，壁厚为 2.35mm2.65mm 的铝型材都是合格品，应予验收；改为“实测壁厚”后，2.35mm2.49mm 壁厚的铝型材就变为不合格品,不能验收。为此只能召开专家论证会
20、，确认 JGJ 102 和 JGJ 133 规范原条文的含义，否决了“实测壁厚”的不合理规定，两个幕墙工程才得以顺利通过验收。JGJ 102 和 JGJ 133 规范新版本保持了结构设计规范的行业习惯和原版本的规定，明确规定尺寸就是设计的标准尺寸，并在编制说明中加以说明。幕墙规范的新解读 （ 2 ）幕墙的建筑设计 赵西安（中国建筑科学研究院 北京 100013） 一、 开启扇1. 合理选用开启方式，控制开启扇的尺寸开启部分不应采用平开窗，外开平开窗的窗扇受风力和自重作用容易掉落，安全性差。不管外平开还是内平开都难以控制其开启程度，一旦打开就形成一个大洞口，容易出现人员安全问题，而且打开后的一个
21、个黑洞，好象破碎后的玻璃，影响立面美观。推拉窗密封性能较差，在风雨交加时很容易从边缝向室内冒水，开启后的问题和平推窗相同，存在安全隐患，也影响幕墙的外观。目前应用最广泛的开启方式是上悬窗，其各项性能综合比较占明显优势。为保证开启扇本身的安全和室内人员的安全，上悬窗的开启角度不应大于 30 度，下边缘的开启最大距离不应超过 300mm（图 1） 。图 1 上悬窗开启角度过大（左） 、开启距离过大（右）开启扇的面积不能太大，以便于室内人员能手动开启。特别是采用中空玻璃、夹胶玻璃和夹胶中空玻璃时，重量将是单片玻璃的 24 倍，使得人力难以推动。而且自重过大会使五金件受力过大，也不安全。通常两片玻璃的
22、开启扇面积不宜超过 1.5m2，夹胶中空玻璃开启扇的面积不宜大于 1.0m2。2. 平推窗上悬窗虽然应用普遍，也是通常幕墙设计的首选，但是上悬窗只靠上挂点的挂钩支承，如果设计有缺陷，施工有偏差，就很容易发生挂钩脱离，开启扇整片坠落的事故。上悬窗坠落在许多工程中都曾发生过。 平推开启扇完全由多个金属窗撑支承，可以平行向外推出（图 2） 。图 2 平推窗平推开启扇有多个连接点，同时失效的机会很小，不容易发生窗扇坠落的危险。平推窗的开启距离一般为 200mm。3. 上悬挂钩的安全问题要防止上悬挂钩脱出，主要是两项措施：挂钩要足够的入槽深度；要有防止挂钩脱出的限位装置。图 3 的节点构造符合上述要求。
23、图 3 合理的挂钩设计反之，入槽深度浅，不设限位装置，都会带来开启扇掉下的危险（图 4） 。图 4 不安全的挂钩设计二、 局部构造设计1. 雨棚的坡度与幕墙相连的玻璃雨棚应有足够的坡度，以排除雨水，防止污物在玻璃板上沉积，影响美观。水平放置的玻璃面板在自重和雨水作用下会向下凹陷，其允许挠度为短边长度的 1 / 60，为排除积水，雨棚的坡度不能小于 3% ，最好更大一些。有些图纸上标注 1% 或 2% 的坡度是不正确的，会产生污垢沉积。2. 伸缩缝、沉降缝、防震缝当幕墙为抗震设计时，伸缩缝和沉降缝都会按照防震缝的要求设计，以下都称为防震缝。幕墙在主体结构的防震缝部位应有构造措施，防止主体结构两侧
24、相对位移时幕墙被损坏。在 2008 年汶川大地震中建筑幕墙表现良好，基本上没有发生明显的震害，但是个别工程因为防震缝部位没有采取相应措施，两侧幕墙相碰造成玻璃板块破损。幕墙面板在防震缝位置应留出与主体结构防震缝大体相同的宽度，然后用风琴橡胶板、金属滑移板等宽度可伸缩的材料封闭（图 5） 。上海浦东机场 广州高德中心广州白云国际会议中心 图 5 防震缝的处理一般情况下，面板不应跨越主体结构的防震缝。在不得不跨越时应采取防止面板破坏的构造措施。图 6 为首都机场三号航站楼，玻璃板块跨越防震缝，为此采取以下措施：1 跨越板块两侧设置风琴板，将跨越板块与两侧主要部分分离；2 跨越板块由单独钢梁承托，钢梁两端用滑动支承与防震缝两侧的桁架分别连接。图 6 首都机场第三航站楼玻璃跨越防震缝3. 玻璃面板与主体结构或装饰间的间隙幕墙玻璃面板常常要伸入到主体结构中或装饰层中，为保证玻璃面板在荷载或温度作用下有自由弯曲和伸缩的余地，玻璃表面与邻近结构或装饰表面间应有足够的距离。通常这个距离不小于 6mm。如果玻璃邻近空隙太小，加之密封胶硬化的话，玻璃变形受限，
