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幕墙设计中常见问题及预防!

发表时间:2019-05-03    来源:不详    浏览次数:950
    建筑幕墙是建筑物外围护结构是悬挂于主体结构上而相对主体可活动的完整的结构体系,其装饰、功能、质量、环保、耐火性能、安全等为人们所关注,学尔森教育现将近年从事幕墙设计审查见到的错误作一归纳整理,并对错误预防发表一些看法,供建筑设计师、幕墙设计师和幕墙企业借鉴和参考。


一、幕墙设计易遗漏的问题:

1.在设计说明中未写明抗震设防烈度, 这是荷载组合重要条件之一。 

2.在设计说明中未写明结构的设计使用年限。

3.在设计说明中只写了钢材的牌号,未写明质量等级。

4.在设计说明中未说明焊条型号、焊缝形式和焊缝质量等级。

5.在设计说明中未说明或图示明埋于土中或地下的钢柱脚需用砼包裹。 

6.在设计说明中未写在全隐框、半隐框、全玻璃幕墙和点支式玻璃幕墙都必须采用中性硅酮结构胶,而不应采用酸性硅酮结构胶,采用镀膜玻璃时更为重要。

7.在设计说明中未写明硅酮结构胶和耐候密封胶必须在有效期内使用。 

8.在设计说明中未写明硅酮结构胶相容性试验和复验的内容要求,不合格不得使用。

9.在设计说明中未写明除全玻幕墙外,不应在现场填注硅酮结构胶。

10.在设计说明中未写明幕墙玻璃应采用安全玻璃: 哪些要夹胶?哪些要钢化片?

11.在设计说明中未给出立柱、横梁型材截面图重要尺寸及重要部位最小壁厚。

12.在设计说明中未写明花岗石板材的弯曲强度应经检测机构实测结果其值不应小于8Mpa。

13.在设计说明中未写明同一幕墙应采用同一品牌的单、双组分硅酮结构胶,并有保质年限的质保书。用于石材幕墙的胶还应有无污染的试验报告和供方提供试验报告。

14.在设计说明中未写明同一幕墙应采用同一品牌的硅酮结构密封胶和硅酮耐候胶相容性可配套使用报告。

15.设计节点图中幕墙立柱、芯子与连接件螺栓直径小于M10,有的螺栓不对穿,有的螺栓数量少于2个,要严格审查螺栓强度计算书。


二、幕墙节能安全设计方面的问题

1.热工节能设计是强制性条款必需落实

有的建筑采用很薄的6mm单层玻璃的幕墙面积过大。1000多平米的立面全是大面积的6mm的单玻;有的幼儿园孩子和老师的用房三面外墙全是6mm的单玻;夏热冬冷,热工节能性能很差,一定要谨重合同甲方k值的确定与设计保证及衡量捡定依据什么?否则要设计审查阶段很难纠正和扯皮造成经济损失钱难要。

2.防火安全

有的设计楼层间水平防火带在竖向的位置有误,它不应与幕墙横梁处于同一高度。有的设计1.5mm厚的镀锌钢板承托与主体结构和玻璃间的缝隙未打注防火密封胶,防火玻璃带如何处理好千万不可不谨重。

3.防雷安全

有的防雷节点图中缺下立柱与连接件的防雷跨越线,未形成电气通路;有的幕墙边立柱未设置防雷线。

4.立面防水、防污

幕墙的檐口、立面装饰线条、窗台等悬挑部位的下表面未设计排水坡度或排水扳,造成爬水、污染建筑物立面。


三、幕墙钢结构防护设计方面的问题

1.幕墙钢结构未采用热浸镀锌或耐候结构钢Q235或Q345。

2.忽视钢材或钢结构的表面处理,不能完整地写出构件的除锈方法、除锈等级、底面配套涂料名称及道数、涂膜总厚度等,工程实施中除锈等级与除锈方法不符,达不到除锈等级和除锈质量的要求。钢结构的表面处理应选用热浸镀锌或喷丸除锈,尽量不选用手工除锈和半机械化除锈。

3.防护涂料的选择未区分外界的侵蚀作用等级,如室内构件一般属于弱侵蚀性或无侵蚀性,可以选用中等的防腐涂料,而室内的游泳馆或室外的天沟应属于中等侵蚀性,除表面处理应选用热浸镀锌或喷丸外,涂料应选用高耐候性的底、面配套涂料。室外天沟材料宜选用不锈钢。

4.未写明幕墙的螺栓、螺钉、螺母等连接件应为正规厂家的合格产品,材料应采用奥氏体不锈钢或表面应经热浸镀锌处理,应有钢材的材质报告、复验报告和产品合格证书。

5.未写明闭口钢构件沿全长和端部应焊接封闭。


四、幕墙计算方面的问题

1.幕墙风荷载计算,《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003(以下称新规范),已规定按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001采用,其阵风系数βZ应按公式计算,不是原2.25;风载体型系数μS墙面区为1.2,墙角区为2.0,不是原都用1.5。有的工程仍按老规范取值,风荷载取值偏大。

2.新规范规定玻璃和结构胶的强度计算不考虑温度作用,但许多工程仍在计算温度应力。

3.框支玻璃幕墙、全玻幕墙、铝板幕墙板的强度和挠度计算未考虑折减系数η。

4.计算幕墙构件的挠度时,新规范规定不考虑地震荷载和控制原挠度绝对值20mm 

(对于铝合金型材)、15mm(对于钢型材);计算横梁挠度时,水平荷载与竖直荷载分开计算,不进行挠度组合。但有的工程仍在按老规范计算。

5.当幕墙采用后置予埋板与主体结构连接且幕墙悬挑较大时,忽略了对锚栓抗拨力的计算,有的设计人员凭自己想出来的错误公式计算锚栓的拨力,致使计算结果错误。当锚栓总数为4个时,单个锚栓所受拉力的公式为:

N设=[(N/2+M/Z)/n] β≤N拨/2.0 

其中:N——水平力设计值; M——竖向弯矩设计值; 

Z——上、下两行锚栓的距离; n——锚栓的竖向列数; 

β——锚栓应力调整系数,当锚栓总数为4时,取1.25。


五、框支玻璃幕墙设计问题

1.隐框或半隐框玻璃幕墙未注出结构胶厚宽的尺寸,有的设计胶缝尺寸偏小,未考虑幕墙边缘板块与立柱固定变差等不利因素。

2.未注明中空玻璃为双道密封。

3.未注明镀膜玻璃安装时镀膜面应朝向室内,中空玻朝内和在外片还是内片。

4.未写明横梁与立柱之间采用柔性垫片或留1~2mm缝隙注胶防止温度伸缩产生噪音。

5.未注明连接螺栓、膨胀螺栓、化学螺栓的防松措施,螺母下未加弹簧垫圈等。


六、石材幕墙、铝板幕墙设计问题

1.花岗石板材,特别是檐口或立面装饰线条部分的小块花岗石板材的挂钩数量偏少, 应另外增加挂件数量等有效措施。

2.钢结构立柱与主体结构焊接连接,幕墙相对于主体结构不许转动,可采用矩形钢管立柱和U型连接件等措施。

3.铝板幕墙,当分格较大需要加加劲肋加强面板刚度时,在工艺施工单中要画出加劲肋位置、截面规格及连接方法。


七、玻璃采光顶、玻璃雨篷方面的设计问题 

1.有的采光顶玻璃面积过大,玻璃太薄,如有的大到1.3~1.4平方米,层高又不高,夏热,冬天冷,热工性能差,又不节能。

2.采光顶普遍通风不良,未设通风窗,卫生和热工条件差。

3.采光顶的钢结构纵横构件布置不当,施工工艺性不好,难于保证工程质量;构件截面选型不当, 应采用有限元计算分析去进行,管形构件未注明全长和端部要求焊接封闭。

4.采光顶钢结构计算错误,或不计算,构件承载力不够,采用有限元计算分析去。

5.采光顶钢结构节点设计深度不够,未标明焊接形式和焊缝质量等级,应该增加加劲板的未增加。

6.玻璃雨篷防腐设计不当,不锈钢套管内的圆钢拉杆、两端的连接耳板、销轴等属于室外构件和中等侵蚀性,未经热浸镀锌处理,日后流黄锈污染建筑立面;雨篷的天沟采有钢质时未作热浸镀锌或喷丸除锈处理,未采用高耐候性底、面配套涂料;玻璃下的钢架等构件伸出玻璃范围以外,常常淋雨生锈等。 


八、设计表达和深度方面的问题

1.有的设计照搬投标时的说明,设计说明长,重点不突出,工人难于掌握要点。

2.很多设计未画出幕墙框架布置图。

3.钢架施工图缺节点构造图。

4.有的设计缺必要的施工要求和注意事项,如幕墙的玻璃应进行磨边处理;镀膜玻璃安装镀膜面应朝向室内;焊接钢结构造型或采光顶钢结构的焊工须考试合格和应在所焊焊缝旁打焊工的钢印编号等。

5.有的土建结构图中圈梁截面未留出幕墙立柱的位置尺寸。

6.计算书和设计图纸未画出立柱型材的截面图或未标注截面尺寸、厚度等,可能造成结构的重大不安全隐患。


九、幕墙设计出错的预防

1.建议设计人员在写设计说明前,先阅读几本幕墙规范中的强制性条文,最好先拟好设计说明初稿,在具体工程设计时适当修改后使用。

2.建筑设计单位在建施图中应写明玻璃幕墙或采光顶采用单层玻璃、中空玻璃还是夹胶玻璃以及对通风窗数量和位置设计的要求,以控制玻璃幕墙和采光顶的设计标准和设计质量。

3.幕墙设计人员要学习和掌握相关设计规范,如《建筑结构荷载规范》、《钢结构设计规范》、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》,要学习和掌握钢结构和薄钢结构的设计理论和技术。

4.幕墙和采光顶结构的计算和设计应统一,设计人员一定要深刻理解结构的受力情况和变形情况,正确地解决结构和节点的设计问题。

5.建议国家制定公共建筑的节能设计标准规范,使设计有规范可尊,如何检验有数可据, 要解决设计计算机软件工具检定检测工作的认定。 

6.提倡建筑、结构、幕墙设计人员常参加各类幕墙学习班和学术活动,幕墙设计人员开展技术交流,开阔眼界,沟通信息,加强学习,提高理论水平和设计水平---必需撑握和具备现代三专业计算机计算软件: 门窗、幕墙、有限元计算分析工具的操作和应用, 否则不是一位称职的幕墙结构设计师。


幕墙设计中的问题及分析(二)


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




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设计选用商品石材。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

GXXXX

MXXXX

SXXXX

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

页岩、板岩、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水平和竖向耐火带

1. 水平耐火带

楼面外缘应有耐火时间不低于1.0小时、高度不小于800mm的水平耐火带。水平耐火带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。可以计入这个耐火带高度的部件有: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. 竖向耐火带

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的竖向耐火带。可计入这竖向耐火带宽度的部件有:实体混凝土墙或砌体墙;玻璃幕墙的防火玻璃面板;石材幕墙的天然石板、微晶玻璃面板。

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

安全玻璃指的是钢化玻璃和夹层玻璃。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,也就是“玻璃幕墙选用玻璃应最大限度保证使用安全”。

3.2.1容易受撞击部位的玻璃

落地玻璃墙距地面900mm以下的部位、玻璃栏杆、玻璃楼梯板、玻璃地面板等部位,采用单片钢化玻璃并不安全。因为钢化玻璃虽然也算安全玻璃,但有自爆现象,在冲击下也容易飞散,一旦破坏就会产生人员坠落的危险。这些部位,宜采用夹层玻璃。

3.2.2玻璃肋

玻璃肋是全玻幕墙和玻璃肋采光顶的主要支承结构,不应采用单片钢化玻璃。钢化玻璃即使无外力冲击,也可能自爆飞散,使整个结构突然破坏,后果严重,所以宜采用夹层玻璃或夹层钢化玻璃。

高度大于8m的全玻幕墙玻璃肋,如果夹胶有困难,不得已宁愿采用普通浮法玻璃。浮法玻璃不会自行爆裂飞散,即使开裂后仍可保留在原位,可以进行更换而不至于整片墙垮坍。

点支承玻璃幕墙中的玻璃肋,应采用夹层钢化玻璃。如果长度受钢化、夹胶工艺限制,可用不锈钢板分段接驳。


幕墙设计中的问题及分析(三)


3.2.3 夹层玻璃幕墙

有些工程在“幕墙设计应采用安全玻璃”的导引下,整片墙面全部采用夹层玻璃,表面看来是安全了,其实埋下了重大安全隐患。一旦发生火灾,消防人员无法击碎玻璃,射水、救人都难以进行;室内人员无法打开玻璃逃生,势必葬身火海。因此,幕墙大面不能全部采用夹层玻璃,必须留出单片玻璃或中空玻璃的逃生口,并作出明显标记。

3.2.4 透光屋面的玻璃

透光屋面(采光顶)目前尚未颁布规范标准,所以采用钢化玻璃还是采用夹层玻璃还有不同的看法。

钢化玻璃破碎后成粒状,不容易发生重大伤人事故。但飞散的颗粒形同玻璃冰雹,也有可能划伤或击伤下面的人员。如果采用,高度不宜大于5m。

夹层玻璃不会飞散,但破碎下垂后有可能从支承处拔出,整体下落,形同“盖帽”,有可能产生重大伤亡事故。但相对于单片钢化玻璃自爆率颇高而言,发生夹层玻璃整体“盖帽”扣下的可能性是极其罕见的。因此目前多数工程倾向于室内侧采用夹层玻璃。为减少“盖帽”的危险,采光顶的夹层玻璃尺寸不宜过大,边长宜在2m以内;玻璃伸入框内的嵌入深度不宜小于25mm,大块玻璃还要适当加深;尽量采用浮法夹层玻璃或半钢化夹层玻璃,因为它们破裂后分成大块,裂缝延伸至板边被胶粘或边框夹持,不会明显下垂,减少整体拔出脱落的危险。

3.3 石材面板的选用

3.3.1 石材面板的质量

选用石材面板不能只考虑美观、新颖和个性,首先还是要确保安全。建筑师在选用石材时,要满足以下的安全要求:

1. 石材要有足够的强度,花岗石类型的面板(GXXXX)其弯曲强度试验平均值不应小于10N/mm2,最小值不应小于8N/mm2;大理石类型(MXXXX)和板石类型(SXXXX)的面板,其弯曲强度试验值不应小于5N/mm2,最小值不应小于4N/mm2。

2. 石材面板不应夹有软弱夹层或软弱矿脉;有层状纹理的面板,不应有粗粒、疏松、多孔的条纹。

3. 洞石的孔洞不宜过于密集,孔洞直径不宜大于5mm。孔洞不宜过深,更不应穿透石板。

3.3.2 石材面板的连接方式

石板幕墙的面板,宜采用以下几类连接方式:

1. 在石板边缘开槽口,用金属挂件连接;

2. 在石材面板背后,开孔或开槽,用背栓、背槽或背卡连接;

3. 在面板的边缘打结构胶粘结铝型材附框,通过附框与横梁、立柱连结,附框应带挂钩固定石材面板。

3.3.3 石材面板背面的复合层

石板是脆性材料,自重也较大,为防止石材面板破碎后坠落造成人员和财产损失,可在面板背面粘贴玻璃纤维布或附加玻璃纤维加强树脂层。抗弯强度试验平均值低于8 N/mm2的石板、松散软弱和多孔的石材面板,应设背面复合层。

3.3.4 优先采注胶式板缝

硅酮耐候密封胶注胶式板缝可以作为第二道防线,有效地防止石材面板破碎后坠落伤人,应优先采用。强度低,质地疏松和多孔的石材面板,应采用注胶式板缝。


4. 结构设计的一般原则

4.1 设计使用年限

目前,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,所以幕墙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。

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。

作为结构构件的面板材料(玻璃、石材、金属板)、支承结构的铝型材和钢型材、钢连接件预埋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。

至于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。

4.2 幕墙支承钢结构的焊接

焊接是目前钢结构最可靠的连接方式之一。万吨巨轮的船体是焊接的,可以抗击狂风巨浪;核反应堆的外壳是焊接的,可以耐受高温、高压和幅射;百层以上的高楼大厦是焊接的,可以抵抗强烈地震和台风。因此,在幕墙钢结构上采用焊接,完全是可以的。

幕墙有非常多的环节可以提供变形和位移的性能,部分环节采用焊接并不妨碍幕墙耐受大变形的能力。本文作者参与的十余项幕墙工程中,不少连接都采用焊接。深圳一些工程在强大台风吹袭下多次经受了考验;多个振动台试验表明,部分连接采焊接的幕墙,在8、9度罕遇地震作用下,位移达1/60~1/50,也无一破损。大量实践证明:不允许焊接是没有道理的。

至于现场焊接的质量,那是施工管理的问题,管理不到位,什么连接都要出问题。北京多个奥运工程、央视大厦、北京电视中心的大尺寸厚板钢梁焊接都可以保证质量,难道一般的幕墙焊接就无法保证质量?所以保证质量不是禁止焊接的理由。

因此,JGJ102-2003和修订中的JGJ133规范,删除了这一不合理规定,代之以对焊接设计和施工的相应规定。

4.3 化学锚栓的受热问题

化学锚栓主要靠化学粘结剂完成连接,而一般化学粘结剂对温度的耐受能力较弱,因此JGJ102-2003规范规定:在有可能导致化学锚栓温度升高的热影响区范围内,不应对钢连接件进行焊接作业。但是,如果不是进行连接焊缝施焊,而仅仅是对螺帽下的垫板进行间断、快速的少量定位点焊,不至于使化学锚栓温度升高过多,应该是允许的。

当确实需要进行连续焊接作业时,应采取相应散热措施,或采用耐热化学锚栓。

4.4 后加锚栓的安全度

在JGJ133-2001中未对锚栓安全度作出规定,JGJ102-2003中规定不具体。在JGJ133修订中明确列出:后加锚栓承载力设计值应按其极限承载力标准值除以材料性能分项系数后采用。锚栓材料性能分项系数,对可变荷载作用不应小于2.15;对永久荷载作用不应小于2.50。即是说,锚栓的总安全度对可变荷载作用约为3.0;对永久荷载作用大约为3.5。

4.5 高强硅酮结构胶的强度设计值

国家标准《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776中,结构胶的粘结抗拉强度定为0.6N/mm2,因此在风荷载和地震作用下,其强度设计值f1取为0.2N/mm2;在永久荷载作用下,其强度设计值f2取为0.01N/mm2。

由于高性能硅酮结构胶(如白云SS922)的粘结拉伸强度可以达到1.2N/mm2,甚至1.5 N/mm2,再采用上述规定不尽合理,因此JGJ133修订中规定,高性能硅酮结构胶,f1可按其粘结拉伸强度标准值除以系数3.0后采用;f2可按其粘结拉伸强度标准值除以系数60.0后采用。

相应地,高性能胶的变位承受能力δ,取对应于其受拉应力为0.7 f1时的伸长率。


幕墙设计中的问题及分析(四)


5.面板设计

5.1 背部连接的石材面板

5.1.1 背栓、背槽和背卡

背部连接件形式多样,经过检验和论证后可以在工程中应用。

背栓应采用扩大端部、机械嵌固的切底螺栓,直径不应小于6mm,材质应采用316不锈钢或更高性能的不锈钢。

背槽采用铝合金型材为连接件,铝合金型材的性能应符合规范要求。背卡的材质为0Cr17Ni12Mo2热处理高弹性不锈钢,厚度不小于0.5mm,长度不小35mm。

5.1.2 背部连接石材面板的计算

1.背部连接石材面板分别按四角支承面板或四点支承、周边悬挑板计算。有较大悬挑而不考虑,只考虑中间部分计算的方法不一定安全。

2.在风力或地震力作用下,连接件抗拉压计算应考虑1.25的受力不均匀系数;在自重作用下,应根据其连接构造确定承受重力荷载的连接件个数,除考虑1.25的受力不均匀系数外,重力荷载分项系数γG应取1.35。

背部连接件的承载力设计值按其承载力标准值除以系数2.15后采用,即其总安全系数约为3.0。

5.1.3 背部连接试验

背部连接件形式多样,所连结的石材种类繁多,性能各异,故应通过试验具体确定该工程设计中所采用的承载力大小。

拉拔试验破坏形式应为石材破坏或连接件破断,不允许出现连接件整体从石材面板中拔出的试验结果。

5.2 玻璃面板

5.2.1 夹层中空玻璃

JGJ102目前也正在进行修订,更明确了夹层中空玻璃的设计方法。规定:由夹层玻璃组成的中空玻璃,可首先按规定计算夹层玻璃的等效厚度te,将夹层玻璃视为等效厚度为te的单片玻璃,按中空玻璃的计算方法分配内外片的荷载,将分配后的荷载分别作用于内外片玻璃,再按夹层玻璃的计算方法在夹层玻璃内部进行二次荷载分配,最后分别计算各片单片玻璃。

5.2.2 玻璃肋设计

玻璃肋是全玻幕墙、透光屋面中面玻璃的支承结构,它的可靠工作关系到安全问题。

玻璃肋下不宜采用单片钢化玻璃,因为单片钢化玻璃一旦自爆飞散,后果十分严重。玻璃肋宜采用夹层玻璃,当玻璃肋跨度过大而无法采用夹层玻璃时,宁愿采用浮法玻璃,因为浮法玻璃开裂后不会立即飞散,有时间予以更换。点支承玻璃肋应采用钢化夹层玻璃,长度不够时可采用金属板连接。

玻璃肋位于室外时,宜采用夹层玻璃,并且要进行垂直于玻璃肋平面的风荷载承载力计算。

5.2.3 全玻幕墙的胶缝厚度

全玻幕墙面板和玻璃肋之间的胶缝,当高度较大时会计算出很大的厚度,很不合理。实际上高度很大时,肋玻璃和面玻璃都吊挂在顶部,整个幕墙可以通过吊具吸收主结构的位移,无须胶缝独自承受这一位移。所以JGJ102-2003规范中第7.4.2条第3款关于胶缝厚度的规定在修订中将予以取消。

5.2.4 玻璃板后面的衬板

许多玻璃幕墙采用透明玻璃,为遮挡层间梁板或保温材料,层间的玻璃后面往往设置衬板。由于阳光通过透明玻璃射入会使玻璃与衬板之间空间的温度上升,造成玻璃开裂。所以应保持衬板与玻璃间有较大的距离,或设置通风孔洞,使热量可以迅速排出。

5.2.5 横框竖隐的半隐框玻璃

横框竖隐的半隐框玻璃幕墙,当玻璃自重完全由横梁承受时,只要承托构造符合明框幕墙设计的规定,面板的竖向结构胶缝可以不进行自重作用下的应力计算。

5.3 开放式板缝

现在许多工程要求采用开放式板缝。开放式板缝应符合以下要求:

1. 背部空间应防止积水,要采取措施使之能顺畅排水;

2. 面板背部的保温材料应有防水措施,可采用金属防水衬板;

3. 背部空间应保持通风,使水汽可以排出;

4. 支承结构和连接件应采取更有效的防腐措施;

5. 石板要背面贴防坠落的玻璃纤维织物或设置粘胶层;

6. 石板宜采取六面防水处理;

7. 背面衬板应能承受相应的风荷载。

复合铝板采用开放式板缝时,要防止芯材直接暴露于室外大气中。


6.支承结构设计

6.1 冷成型薄壁型钢的应用

JGJ102-2003和JGJ133-2001规范中,均未对冷成型薄壁型钢的应用作出规定,修订后的规范,将对冷成型薄壁型钢作出专门的规定。

冷成型薄壁型钢的应用,应遵照国家标准《冷弯薄壁型钢技术规范》GB50018的有关规定。且用于横梁的冷成型薄壁型钢截面有效部分的厚度不应小于2.0mm;用于立柱,不宜小于2.5mm,不应小于2.0mm。由于薄壁型钢允许受力计算时考虑部分屈曲状态,所以其板件宽厚比限制较为宽松。

6.2 自攻螺钉在钢结构中的应用

自攻螺钉用于铝型材受拉连接时,铝型材要在截面连接处局部加厚,连接处局部壁厚不应小于螺钉的公称直径。受拉自攻螺钉用于钢型材时,不要求局部加厚,但应校核螺纹的承载能力,必要时可采用细牙螺纹。

6.3 立柱的上、下柱连接

6.3.1 一般楼层上、下柱连接

JGJ133-2001中关于上、下柱连接闭口截面应采取400mm芯柱连接的规定是针对铝型材立柱而言的。因为该规范于1998~2000年期间编制,当时幕墙绝大部分都是采用闭口截面铝型材,基本上不用钢型材。铝型材采用高精级和超高精级,可以做到紧密滑动配合。

2001年以后,钢型材在幕墙中应用越来越多,钢型材尺寸偏差大,闭口方钢管内置方钢管芯柱难以做到滑动紧密配合,因此JGJ102-2003改为可用芯柱连接。可用芯柱,也就意味着不一定采用芯柱。修订中的JGJ133规范也作了相应的修改。对于立柱,芯柱不再是唯一的连结方式,只要达到铰节点处上下柱位移一致,能承受水平剪力就可以了。

6.3.2 实体墙面上钢立柱的上、下柱连结

在实体墙面上钢立柱上、下柱之间如作为铰结,也可采用型钢、钢板连接,只要上、下柱位移一致,连接件可以承受水平剪力。至于具体连接的形式可以多种多样。在实体墙面上,支座可以加密,位置也可以灵活安排。因此也可以将横梁、立柱分段设置,左右梁间、上下柱间留15mm空隙,支座布置在空隙旁边,梁柱悬臂段很短,这时也可以留空而不加连接。留空不连接时,各梁段、柱段独立进行计算分析。

6.4 造型钢框架

许多建筑立面设置外凸假柱子或其它建筑造型,有时外凸尺寸很大,这时石材面板、金属面板的荷载要由造型钢框架承受后,再传给主体结构楼面梁板或剪力墙上。这种造型钢框架受力大,悬挑尺寸也大,所以往往由型钢焊接成框架后,每层一个构件再固定到主体结构上去。这些框架允许采用焊缝连接,不要求每一个地方都采用螺栓。

6.5 幕墙钢结构与主体钢结构连接

幕墙钢结构与主体钢结构的连接应在主体钢结构设计时提出连接要求。焊转接件,钻螺栓孔等工序,均应在钢结构加工时完成,现场不宜再主体结构梁柱上焊接其它连接件。


7.小结

规范是工程实践的总结,总是要滞后于工程技术本身。加之规范的编制、修订步骤很多,过程很长,不可能及时反映技术发展的现状。因此在幕墙设计、施工中会出现许多新事物、新问题,有些可能是现行规范未涉及的,也有些可能是规范的规定不合适的,这时可根据实际情况,采取实事求是的态度,由有关各方协商解决。


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