幕墻規(guī)范的新解讀

1、 幕墻規(guī)范的新解讀 （ 1 ） 幕墻設(shè)計(jì)的一般規(guī)定 趙西安 （中國(guó)建筑科學(xué)研究院 北京 100013） 一、 正確理解和執(zhí)行規(guī)范1. 規(guī)范沒(méi)有涉及的問(wèn)題怎么辦工程技術(shù)規(guī)范是已有成熟經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，而不是對(duì)未來(lái)技術(shù)發(fā)展的展望。規(guī)范制定的原則是列入成熟的技術(shù)，成熟一條寫(xiě)一條。尚在發(fā)展中的新技術(shù)、試用中的新技術(shù)暫不列入。待應(yīng)用較廣泛、積累較可靠的經(jīng)驗(yàn)、確有依據(jù)之后，再行列入。因此，規(guī)范并不限制新技術(shù)的應(yīng)用，規(guī)范未列入的內(nèi)容，只要是規(guī)范未禁止采用的，一般可以在工程中應(yīng)用，在應(yīng)用中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，使它成熟起來(lái)。認(rèn)為凡是規(guī)范未列入的技術(shù)不應(yīng)采用的看法是不妥當(dāng)?shù)?。?dāng)然，采用規(guī)范沒(méi)有列入的新技術(shù)，應(yīng)有充分依據(jù)，穩(wěn)妥可靠

2、，并且幕墻公司應(yīng)承擔(dān)相應(yīng)的技術(shù)責(zé)任。jgj 133 的新版本與 2001 版本相比較，增加了非花崗巖石材幕墻的規(guī)定。16年前編制2001版本時(shí)，內(nèi)地還沒(méi)有采用非花崗巖石材做幕墻，沒(méi)有這方面的經(jīng)驗(yàn)，也就沒(méi)有作出相應(yīng)的規(guī)定。但這并沒(méi)有妨礙它在工程中的應(yīng)用。正是由于在應(yīng)用中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)已經(jīng)成熟，這次修訂時(shí)就有條件加以補(bǔ)充。 同樣，jgj 102的新版本與jgj 102-2003相比，增加了索網(wǎng)玻璃幕墻的內(nèi)容。2000年以后，索網(wǎng)在幕墻工程中已大量使用，建成了如新保利大廈這樣的超大尺寸的索網(wǎng)；如昆明機(jī)場(chǎng)、深圳北站、成都東站這樣的超大面積索網(wǎng)，并總結(jié)了成套的設(shè)計(jì)施工技術(shù)，所以新版本列入相應(yīng)的條

3、文。相反，雖然雙層通風(fēng)幕墻已在工程中應(yīng)用，但是對(duì)其技術(shù)了解還不充分，使用效果還不肯定，設(shè)計(jì)技術(shù)還有許多不明確之處，因此本次修訂沒(méi)有列入。2. 并不是規(guī)范條文都無(wú)條件執(zhí)行規(guī)范條文規(guī)定的嚴(yán)格性是不同的，應(yīng)分別掌握，不能一律從嚴(yán)。規(guī)范的條文分為強(qiáng)制性條文和一般性條文。強(qiáng)制性條文用黑體字印刷，行文采用“必須”、“應(yīng)”、“不得”、“嚴(yán)禁”等文字進(jìn)行最嚴(yán)格的限制，強(qiáng)制性條文必須執(zhí)行，所作規(guī)定必須遵守。一般性條文用宋體字印刷，其嚴(yán)格程度稍作放松。一般性條文用詞為“應(yīng)”、“宜”、“可”（相應(yīng)反面詞為“不應(yīng)”、“不宜”、“可不”）三個(gè)等級(jí)，要區(qū)別對(duì)待。采用“應(yīng)（不應(yīng)）”等級(jí)的規(guī)定，正常情況下要執(zhí)行；采用“宜（不

4、宜）”的規(guī)定，優(yōu)先采用；采用“可（可不）”等級(jí)的規(guī)定，可以靈活掌握，選擇采用。認(rèn)為只要規(guī)范條文涉及到的事項(xiàng)都一律按“必須”執(zhí)行，不得偏離的看法是不妥當(dāng)?shù)摹?3. 要以最新規(guī)定為準(zhǔn)由于各技術(shù)規(guī)范均在不斷修改、更新，而各本規(guī)范不可能同時(shí)修訂、同時(shí)頒布，總是輪流先后更替，因此，在規(guī)范應(yīng)用中，采用“以最新版本為準(zhǔn)“的原則。在技術(shù)規(guī)范條文中，凡是引用相應(yīng)規(guī)范時(shí)，如果只標(biāo)明所引用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的編號(hào)而無(wú)發(fā)布年份的，則以最新頒布的版本為準(zhǔn)，隨相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)新版本的發(fā)表而變更，無(wú)須特別說(shuō)明。 4. 超出規(guī)范適用范圍的幕墻怎么辦規(guī)范的適用范圍不等于該項(xiàng)技術(shù)的適用范圍。由于規(guī)范是成熟技術(shù)的總結(jié)，只能是歸納總結(jié)量大面廣、使用較

5、多、技術(shù)成熟的經(jīng)驗(yàn)，所以規(guī)范總則中有“本規(guī)范適用于”的適用范圍的規(guī)定。在規(guī)范適用范圍內(nèi)的工程，可以采用規(guī)范的相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工而無(wú)需其它專門的措施。反之，超出了適用范圍時(shí)，除應(yīng)遵守規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定外，尚應(yīng)采取其它更有效的技術(shù)措施，保證幕墻的結(jié)構(gòu)安全和建筑功能滿足要求。必要時(shí)可以進(jìn)行技術(shù)論證。二、 規(guī)范的適用范圍1規(guī)范的適用范圍并不等同于該項(xiàng)技術(shù)的適用范圍 規(guī)范是成熟技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，所以只涵蓋一定的范圍。一項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用很大的范圍，但是只有某一個(gè)較小的范圍應(yīng)用廣泛，經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)成熟。規(guī)范就是依照這個(gè)成熟范圍的技術(shù)編制，因而規(guī)范的規(guī)定也就適用于這一個(gè)預(yù)定范圍，這就是規(guī)范的適用范圍，并不等于這

6、種技術(shù)只能在這范圍內(nèi)使用。當(dāng)然，超出規(guī)范適用范圍，僅僅按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，可能就不能滿足要求，往往還需要更多的技術(shù)措施，必要時(shí)還要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行技術(shù)論證。 因此不能將規(guī)范的適用范圍理解為該項(xiàng)技術(shù)的使用范圍，認(rèn)為超出規(guī)范適用范圍就不得采用該項(xiàng)技術(shù)，這樣一來(lái)就會(huì)產(chǎn)生許多矛盾，也限制了技術(shù)的向前發(fā)展。2. jgj 133 規(guī)范新版本的適用范圍jgj 133-2001版本編制于 19961998年間，是上一個(gè)世紀(jì)的產(chǎn)物，距今已經(jīng)16年。當(dāng)時(shí)在我國(guó)內(nèi)地幕墻剛剛在發(fā)展，高度超過(guò)150m的鋁板幕墻不多，高度超過(guò)100m的花崗石幕墻只有筆者參與的深圳新時(shí)代廣場(chǎng)工程（175m，1997）。所以原規(guī)范總則第

7、1.0.2條規(guī)定規(guī)范的適用范圍是:1 建筑高度不大于150m的民用建筑金屬幕墻工程；2 建筑高度不大于100m的、設(shè)防烈度不大于8度的民用建筑幕墻工程。 近十多年來(lái)內(nèi)地超過(guò)150m的鋁板幕墻工程大量建成（圖1），所以新版規(guī)范將金屬幕墻的適用范圍擴(kuò)展到全部高度。 深圳賽格大廈358m 廣州塔600m 圖1 部分高度150m以上的鋁板幕墻工程 早在15年前，深圳新時(shí)代廣場(chǎng)花崗石幕墻高度已經(jīng)達(dá)到175m，2000年廣州合銀大廈達(dá)到190m，此后高度100m以上的石材幕墻大量興建，目前最高的廣州廣晟大廈為280m，廣州銀行大廈為260m（圖2）。100m以上的石材幕墻已經(jīng)積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，不存在不

8、可克服的技術(shù)難點(diǎn)，所以將新規(guī)范對(duì)花崗巖石材幕墻的適用范圍擴(kuò)展到全部高度。由于非花崗巖石材材性較差，安全方面的問(wèn)題要有更多的考慮，所以新的jgj 133規(guī)范規(guī)定高度大于100m的石材幕墻應(yīng)采用花崗石面板 深圳新時(shí)代廣場(chǎng)175m 廣晟大廈280m 北京銀泰中心250m 圖2 部分高度超過(guò)100m的石材幕墻工程 至于抗震設(shè)防的石材幕墻的適用范圍，新jgj 133 規(guī)范仍維持6、7、8 度。振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和2008年汶川地震表明，石材幕墻是可以抵抗9度地震的（圖3）。但是我國(guó)內(nèi)地9度設(shè)防的地區(qū)很少，9度地區(qū)采用石材幕墻的經(jīng)驗(yàn)也很少，所以這次修訂沒(méi)有擴(kuò)大適用范圍到9度。 都江堰防火研究所，9度 綿陽(yáng)辦公樓，

9、9度 漢旺鐘塔14時(shí)28分，10度 圖3 2008年5月12日汶川地震，9度和10度區(qū)石材幕墻完好 因此9度設(shè)防的石材幕墻是可以建造的，但是已經(jīng)超出了jgj 133 規(guī)范的適用范圍，必須進(jìn)行技術(shù)論證，采取必要的加強(qiáng)措施。2004年，9度設(shè)防的四川省涼山州第一人民醫(yī)院門急診大樓石材幕墻工程開(kāi)建，為此專門進(jìn)行了研究，采用花崗巖面板并加背貼玻璃纖維布，背栓連接，采用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠ss921、ss922和高延伸性密封膠ss911（圖4）。 圖4 涼山州第一人民醫(yī)院 圖5 9度設(shè)防石材幕墻和玻璃幕墻的技術(shù)咨詢報(bào)告3. jgj 102 新版本的適用范圍jgj 102-2003 第1.0.2條規(guī)定了其適用范圍

10、是非抗震設(shè)計(jì)和抗震設(shè)防烈度為6、7、8度抗震設(shè)計(jì)的民用建筑玻璃幕墻。涵蓋了全部高度，涵蓋了全國(guó)絕大部分地區(qū)，適用范圍已經(jīng)非常廣泛。此前，9度設(shè)防的玻璃幕墻，其設(shè)計(jì)和施工可以通過(guò)技術(shù)論證，采取加強(qiáng)措施解決。四川省涼山州第一人民醫(yī)院的9度設(shè)防玻璃幕墻就是通過(guò)技術(shù)論證解決的，論證報(bào)告中對(duì)此作出了說(shuō)明（圖6）。 圖6 四川涼山州第一人民醫(yī)院9度設(shè)防玻璃幕墻的論證說(shuō)明才 圖7 深圳平安金融645m，在建 圖8 武漢國(guó)際金融中心636m，在建 圖9 上海中心 632m， 在建 近年來(lái)，我國(guó)內(nèi)地超高層建筑玻璃幕墻工程大量興建，建成、在建和設(shè)計(jì)中500m以上的工程達(dá)26座，全部采用玻璃幕墻（圖7圖9）。 因此

11、，jgj 102 規(guī)范新版本適用范圍涵蓋全部玻璃幕墻。三、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限 目前，只有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)使用年限有明確的規(guī)定。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)，所以其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限不低于25年。就是說(shuō)，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(wèn)題。作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的面板材料（玻璃、石材、金屬板）、直接支承面板結(jié)構(gòu)的鋁型材和鋼型材、鋼連接件的有效壽命至少超過(guò)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(guò)去廠家出具結(jié)構(gòu)膠10年保證書(shū)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(shū)。因此，幕墻結(jié)

12、構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為不小于25年是適當(dāng)?shù)模瑖?guó)內(nèi)外幕墻工程的經(jīng)驗(yàn)證明也是可以辦得到的。預(yù)埋件屬于不容易更換的部件，其設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)按50年考慮。大跨度支承鋼結(jié)構(gòu)的工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造和主體結(jié)構(gòu)基本相同，其設(shè)計(jì)使用年限宜按主體結(jié)構(gòu)考慮。在一些公共建筑的幕墻系統(tǒng)中，構(gòu)成比較復(fù)雜，既有面板和直接支承面板的一級(jí)結(jié)構(gòu)，又有支承一級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（圖10）。原則上面板和直接支承面板的一級(jí)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)不小于25年；支承一級(jí)結(jié)構(gòu)的較大的二級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)相同。 圖10 一級(jí)結(jié)構(gòu)（面板和橫梁、立柱，白色）和二級(jí)結(jié)構(gòu)（鋼框架和鋼桁架，深色） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限只是設(shè)計(jì)幕墻的時(shí)候，決定各種設(shè)計(jì)參數(shù)取值和

13、構(gòu)造措施選擇的標(biāo)準(zhǔn)，并不是幕墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際使用年限。從一般情況來(lái)看，實(shí)際使用年限會(huì)高于設(shè)計(jì)使用年限。 至于建筑功能和幕墻外觀的使用年限，目前尚沒(méi)有一致的說(shuō)法。某些業(yè)主要求幕墻保用50年甚至更長(zhǎng)，目前尚無(wú)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(méi)有太多的工程實(shí)踐。四、 幕墻設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)1. 三階段設(shè)計(jì)非抗震設(shè)計(jì)的幕墻，在正常工作條件下應(yīng)保持良好的性能?？拐鹪O(shè)計(jì)的幕墻，應(yīng)按三個(gè)階段的不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)：1） 在小于設(shè)防烈度 1.5 度的小震作用下，結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)，幕墻各種功能保 持完好，能正常使用。在這個(gè)階段進(jìn)行內(nèi)力和變形計(jì)算。2） 在設(shè)防烈度的中震作用下，結(jié)構(gòu)處于彈塑性狀態(tài)，幕

14、墻平面內(nèi)側(cè)移達(dá)到彈性位移的3倍，幕墻可能有局部損壞，但經(jīng)過(guò)修理可以繼續(xù)使用。3） 在高于設(shè)防烈度1.0 度的大震作用下，幕墻面板有可能破損，幕墻可能不能繼續(xù)使用。但是幕墻的骨架不應(yīng)墜落。2008年5月12日四川汶川地震和2010年月日青海玉樹(shù)地震表明：按7度設(shè)防的幕墻經(jīng)受了9度地震的考驗(yàn)。震害調(diào)查表明：我國(guó)的幕墻規(guī)范經(jīng)受了地震的考驗(yàn)，按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的幕墻工程，達(dá)到了設(shè)防烈度下保持完好或基本完好的要求，甚至在超烈度的強(qiáng)震下，也還能保持完整（圖11、圖12）。 圖11 綿陽(yáng)（9度） 圖12 都江堰（9度） 2. 平面內(nèi)變形試驗(yàn)進(jìn)行幕墻的四性試驗(yàn)時(shí)，平面內(nèi)變形試驗(yàn)就應(yīng)按上述原則進(jìn)行。到設(shè)計(jì)彈性

15、變形值時(shí)，幕墻試件應(yīng)保持完好，氣密、水密性能滿足設(shè)計(jì)要求，幕墻試件正常工作。幕墻設(shè)計(jì)達(dá)到小震完好的目標(biāo)。到設(shè)計(jì)彈性變形值的3倍時(shí)，幕墻試件基本完好，面板和連接沒(méi)有明顯破損，密封性能可能有局部失效，經(jīng)修理后還可以繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。幕墻設(shè)計(jì)達(dá)到中震可修的目標(biāo)。有些業(yè)主和監(jiān)理要求到設(shè)計(jì)彈性變形的3倍時(shí)，還要保持氣密水密性能完好無(wú)損，這就超出了抗震設(shè)計(jì)3階段中關(guān)于第2階段中震可修的規(guī)定，屬于超規(guī)范的過(guò)高要求。3結(jié)構(gòu)密封膠的計(jì)算根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力位移計(jì)算是對(duì)小震、對(duì)彈性狀態(tài)進(jìn)行的。這一規(guī)定，同樣適用于結(jié)構(gòu)密封膠的設(shè)計(jì)計(jì)算。結(jié)構(gòu)密封膠的寬度計(jì)算是對(duì)風(fēng)力、小震地震力和面板自重進(jìn)行的。地震力按規(guī)范

16、給出的小震地震力取用。結(jié)構(gòu)密封膠的厚度是針對(duì)風(fēng)力下的變形、小震下的彈性變形和溫度變形進(jìn)行計(jì)算的。風(fēng)力作用下和地震作用下的變形應(yīng)取彈性變形的設(shè)計(jì)值，最多取用到規(guī)范規(guī)定的彈性變形限值。按照中震可修的標(biāo)準(zhǔn)，允許密封膠有局部破損，并不要求結(jié)構(gòu)密封膠在中震時(shí)完好無(wú)損，所以要求按彈性變形的3倍來(lái)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)密封膠的厚度是不合理的。五、 尺 寸1. 尺寸的含義在幕墻相關(guān)的條文中常常用到的尺寸的數(shù)值，如板厚、截面尺寸等，計(jì)算公式中更少不了尺寸的符號(hào)，這些尺寸在規(guī)范中除特別標(biāo)明者外，均指的是公稱尺寸，也就是設(shè)計(jì)的、標(biāo)準(zhǔn)的尺寸。規(guī)定有允許偏差的尺寸，其實(shí)際尺寸應(yīng)在規(guī)定的最大極限尺寸和最小極限尺寸的范圍內(nèi)。如復(fù)合鋁板面

17、板厚度規(guī)定為0.5mm，而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鋁板厚度允許偏差為正負(fù)0.02mm，則意味著厚度在0.48mm0.52mm范圍內(nèi)的產(chǎn)品均屬合格品。允許有正負(fù)偏差出現(xiàn)的尺寸，實(shí)際量測(cè)時(shí)，正常狀態(tài)下會(huì)是正偏差和負(fù)偏差均有機(jī)會(huì)出現(xiàn)，不會(huì)全部是負(fù)偏差的尺寸。當(dāng)然，在某些特殊生產(chǎn)工藝要求情況下，可能在某些批次產(chǎn)品上出現(xiàn)負(fù)偏差較多的情況。例如鋁型材生產(chǎn)過(guò)程中，模具因磨耗而開(kāi)口部分越來(lái)越寬，使得鋁型材壁厚越來(lái)越厚，所以制作擠壓模具時(shí)開(kāi)口尺寸有意偏小一點(diǎn)，使用過(guò)程中開(kāi)口會(huì)逐漸擴(kuò)大。所以初期批次的鋁型材壁厚負(fù)偏差較多，以后批次則逐漸趨于正常分布。一般情況下，規(guī)定有正負(fù)偏差時(shí)，不應(yīng)故意生產(chǎn)和使用全部為負(fù)偏差尺寸的產(chǎn)品。有些工程的鋁板板厚現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，大部分或者全部測(cè)量值均為負(fù)偏差，但在允許偏差范圍內(nèi)。這些鋁板雖然仍可認(rèn)為是合格產(chǎn)品，但是屬于“打擦邊球”，不宜提倡。2尺寸和實(shí)測(cè)尺寸如上所述，幕墻規(guī)范中的尺寸，除明確規(guī)定為實(shí)測(cè)尺寸者以外，均指的是標(biāo)準(zhǔn)的、公稱的、設(shè)計(jì)的尺寸。實(shí)測(cè)尺寸是現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)的尺寸，必定與理論的尺寸有差別，差別在允許偏差范圍內(nèi)就是合格產(chǎn)品，應(yīng)予驗(yàn)收。北京電視中心大樓和北京數(shù)碼出版大廈幕墻工程在工程驗(yàn)收時(shí)都遇到過(guò)麻煩。jgj 102和jgj 133規(guī)范都明確規(guī)定立柱鋁型材截面壁厚不應(yīng)小于2.5mm，而以此規(guī)定為依據(jù)的