更近一段時(shí)間，業(yè)主、監(jiān)理部門和幕墻廠商之間，常常因一些問題產(chǎn)生不同的意見。其原因主要是《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102已于2003年修訂，而《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133還是2001年的版本，對(duì)同一問題兩者規(guī)定不一致;并且在這幾年新技術(shù)、新材料的應(yīng)用中也提出了一些現(xiàn)行規(guī)范未涉及的問題。目前，JGJ133規(guī)范正在修訂中，正式頒布施行還需一段時(shí)間。本文對(duì)一些問題就個(gè)人的理解作一些解釋，供大家參考。
1 設(shè)計(jì)的一般原則
1.1幕墻
對(duì)幕墻下一個(gè)嚴(yán)格的定義并不容易。一般而言，幕墻不同于一般的外墻裝飾主要是有以下兩個(gè)特征：
它是由面板和支承結(jié)構(gòu)組成的完整結(jié)構(gòu)體系;
它具有自身平面內(nèi)的變形能力和(或)相對(duì)于主體結(jié)構(gòu)有相當(dāng)?shù)奈灰颇芰Α?
由于幕墻的構(gòu)造特點(diǎn)，它有很多機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)自身平面內(nèi)的變形和相對(duì)于主體結(jié)構(gòu)的位移能力。從面板一直到主體結(jié)構(gòu)，中間有許多構(gòu)造環(huán)節(jié)都可以對(duì)變形和位移能力作出貢獻(xiàn)。例如面板之間存在板縫;面板與附框之間有彈性的膠縫;面板與掛件之間可以相對(duì)移動(dòng);掛件與橫梁立柱間用長圓孔螺栓固定;橫梁與立柱連接采用螺栓;上下層立柱之間設(shè)置變形用的滑動(dòng)連接;立柱與角碼之間用長圓孔螺栓連接;支承結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)之間采用搖臂、可動(dòng)鉸、輥軸和彈簧等連接等等。
1.2某些連接部位采用焊接
由上面所述，幕墻構(gòu)件之間有許多環(huán)節(jié)提供了變形和位移的可能性，只要其中的一些環(huán)節(jié)具有變形和位移能力，就可以充分滿足幕墻在各種條件下正常工作的要求。因此并不要求每一個(gè)環(huán)節(jié)都要能變形或位移。從面板直到主體結(jié)構(gòu)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，部分采用焊接等連接方式是允許的。
已經(jīng)進(jìn)行過許多振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和平面內(nèi)反復(fù)位移試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：即使鋼橫梁和立柱之間采用焊接，鋼角碼和預(yù)埋件采用焊接，幕墻也可以達(dá)到1/100以上的大位移而不破損，完全滿足抗風(fēng)和抗震的要求。在鋼結(jié)構(gòu)房屋的幕墻中，采用焊接連接的部位就會(huì)更多一些。
因此JGJ102-2003中已取消了限制采用焊接的條文，正在修訂中的JGJ133規(guī)范更增補(bǔ)了對(duì)焊縫設(shè)計(jì)與施工的要求。
1.3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)定的更大極限尺寸和更小極限尺寸的范圍內(nèi)。如復(fù)合鋁板面板厚度規(guī)定為0.5mm，而國家標(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0.48mm~0.52mm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)過程中，模具因磨耗而開口部分越來越寬，使得鋁型材壁厚越來越厚，所以制作擠壓模具時(shí)開口尺寸有意偏小一點(diǎn)，使用過程中開口會(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)場檢驗(yàn)，大部分或者全部測量值均為負(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。
1.4 正確理解和執(zhí)行規(guī)范
1.4.1 規(guī)范沒有涉及的問題怎么辦
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。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)范沒有列入的新技術(shù)，應(yīng)有充分依據(jù)，穩(wěn)妥可靠，并且幕墻公司應(yīng)承擔(dān)相應(yīng)的技術(shù)責(zé)任。
1.4.2 并不是規(guī)范條文都無條件執(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)行更嚴(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?
1.4.3 要以更新規(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“以更新版本為準(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)而無發(fā)布年份的，則以更新頒布的版本為準(zhǔn)，隨相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)新版本的發(fā)表而變更，無須特別說明。
不同規(guī)范中對(duì)相同事物的規(guī)定，以更新規(guī)定為準(zhǔn)。JGJ102-2003中，對(duì)梁柱連接、上下柱連接、立柱與主體結(jié)構(gòu)連接的規(guī)定已作修改，這與JGJ133的相應(yīng)內(nèi)容是相通的，目前JGJ133正在按JGJ102-2003修改。所以，鋁板幕墻、石材幕墻的橫梁、立柱應(yīng)執(zhí)行JGJ102-2003的相應(yīng)規(guī)定。
1.4.4 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。
2 材料
2.1 不銹鋼型材和不銹鋼板
不銹鋼并不是絕對(duì)不生銹的鋼，而是有較強(qiáng)抗腐蝕能力、難生銹的鋼。不銹鋼的抗腐蝕能力取決于其鎳鉻含量和微量元素。因此在實(shí)際選用不銹鋼時(shí)，應(yīng)注意不同牌號(hào)的合金成份。幕墻中宜采用表1、表2的不銹鋼材料。
表1 不銹鋼型材合金成分
類型牌號(hào)鎳鉻總量%鎳含量%
奧氏體3040Cr18Ni9279
3160Cr17Ni12Mo22912
表2 不銹鋼板合金成分
類型牌號(hào)鎳鉻總量%鎳含量%
奧氏體3040Cr18Ni9279
3160Cr17Ni12Mo22912
3170Cr19Ni13Mo33213
3250Cr21Ni23Mo5N4423
奧氏體—鐵素體32900Cr24Ni6Mo3N306
鐵素體44700Cr30Mo230--
用于幕墻的不銹鋼型材和板材，鎳鉻總含量不宜低于25%。奧氏體不銹鋼中，鎳含量還不應(yīng)小于8%。
2.2 單層鋁板的厚度
原JGJ133-2001中對(duì)鋁板厚度不小于2.5mm的規(guī)定，是適用于當(dāng)時(shí)采用的0XXX系列的純鋁板和3XXX系列的合金鋁板，其強(qiáng)度較低。近年來5XXX系列高強(qiáng)合金鋁板已在國內(nèi)外工程中采用，所以修訂中的JGJ133規(guī)范采用了按鋁板強(qiáng)度決定其基板的更小厚度(表3)。
表3 單層鋁板的基板厚度(mm)
鋁板屈服強(qiáng)度σ0.2(N/mm2)<100100≤σ0.2<150≥150
鋁板基板的厚度≥3.0≥2.5≥2.0
不同牌號(hào)的鋁板強(qiáng)度不同，但彈性模量基本相同，所以高強(qiáng)合金鋁板采用較小的板厚時(shí)，要加密肋條，減小加強(qiáng)肋的間距，以保證面板的剛度和表面平整度。
2.3 石材面板的分類和名稱
石材面板的分類和名稱可按兩個(gè)系統(tǒng)予以界定。
2.3.1 巖石的地質(zhì)學(xué)分類(GB/T13890)
石材的容重、吸水率、放射性水平等物理性能，取決于巖石的地質(zhì)學(xué)分類，可按國家標(biāo)準(zhǔn)《天然飾面石材術(shù)語》GB/T13890規(guī)定(表4)。規(guī)范中，按此種分類時(shí)均稱為“巖”。
表4 構(gòu)成石材面板的巖石
分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖
噴出巖淺成巖深成巖鈣鎂質(zhì)硅質(zhì)鈣鎂質(zhì)硅質(zhì)
巖石名稱玄武巖輝綠巖花崗巖 橄欖巖 輝長巖閃長巖石灰?guī)r 白云巖 凝灰?guī)r 頁巖
2.3.2 石材面板的商品分類(GB/T17670)
在石材市場上，習(xí)慣了一種商品分類、編號(hào)的辦法，它按國家標(biāo)準(zhǔn)《天然石材統(tǒng)一編號(hào)》GB/T17670進(jìn)行，這種分類將晶粒相似、花紋相似的石材，以其外觀感覺歸并為一類，不管其巖石的形成過程和化學(xué)成分。這種分類方法便于幕墻選用商品石材。按這種分類時(shí)，規(guī)范中稱之為“石”或“XX石類型”(表5)。
表5工作常用幕墻石材面板的類型
商業(yè)類型花崗石大理石板石
編號(hào)GXXXXMXXXXSXXXX
類型中包括的 巖石巖漿巖全部 變質(zhì)巖中的片麻巖沉積巖中的石灰?guī)r、白云巖，變質(zhì)巖中的大理巖頁巖、板巖、砂巖、凝灰?guī)r等
2.4 石材防水劑的選用
表面防水處理材料可采用有機(jī)硅材料或有機(jī)氟材料。有機(jī)硅材料防水性能好，抗氧化、抗靜電，但常偏堿性;有機(jī)氟材料抗氧化、防水、抗油、防污，且多為中性，但價(jià)格稍高，防水性能稍遜于有機(jī)硅防水材料。有些工程兩者兼用，各刷一層。
除非建筑上有特別要求，一般應(yīng)選用透氣的、不成膜的防水材料，防水材料不應(yīng)改變石材的顏色和表面光澤。
防水劑目前耐久性約為5年，應(yīng)要求廠家提供使用壽命檢驗(yàn)證明。防水劑應(yīng)有可再涂刷性能，以便日后補(bǔ)涂。
3 建筑設(shè)計(jì)
3.1 防火、隔煙設(shè)計(jì)
3.1.1 水平和豎向耐火帶
1. 水平耐火帶
樓面外緣應(yīng)有耐火時(shí)間不低于1.0小時(shí)、高度不小于800mm的水平耐火帶。水平耐火帶的位置可在樓面標(biāo)高之上、跨越樓面標(biāo)高或在樓面標(biāo)高之下。可以計(jì)入這個(gè)耐火帶高度的部件有：不燃燒的實(shí)體裙墻;樓面邊緣的鋼筋混凝土梁板;由耐火材料組成的防火裙墻;防火玻璃板。
2. 豎向耐火帶
室內(nèi)防火隔墻(防火隔斷)到樓面邊緣處與幕墻相交，兩側(cè)應(yīng)有耐火極限不低于1.0小時(shí)，寬度不小于1.0m的豎向耐火帶。可計(jì)入這豎向耐火帶寬度的部件有：實(shí)體混凝土墻或砌體墻;玻璃幕墻的防火玻璃面板;石材幕墻的天然石板、微晶玻璃面板。
3.1.2 層間的防煙封堵
樓層是防火單元，層間防煙封堵主要作用是在幕墻被燒壞之前，防止煙霧從下一樓層通過幕墻與主體結(jié)構(gòu)之間的空隙向上一層竄入。幕墻本身由鋁型材、玻璃、鋁板組成，不具備耐火能力，火災(zāi)后很快被燒毀，所以只要求防煙封堵在幕墻燒毀前的0.5~1.0小時(shí)內(nèi)起防煙作用。幕墻燒毀后，防煙封堵不再起作用，所以防煙封堵有1.0小時(shí)的耐火極限已經(jīng)足夠。
防煙封堵做法可以有許多種，并不局限于采用防火巖棉，例如還可以采用8mm或10mm的單層防火玻璃，只要達(dá)到1.0小時(shí)的防火要求，密實(shí)而不讓煙霧穿過即可。防煙封堵要求每層一道，有些設(shè)計(jì)做兩道也是可以的。
采用防火巖棉時(shí)，由水平托板支承，巖棉的厚度不應(yīng)小于100mm。防煙封堵的巖棉要求充填密實(shí)，不讓煙霧穿過。有工程理解為要防火巖棉充填整個(gè)窗下墻后的空間，這是不正確的，可能是將窗下面板后面豎向布置的玻璃棉保溫材料誤認(rèn)為是防煙巖棉了。實(shí)際上防煙巖棉封堵是水平布置的，厚度為100mm的那一部分。面板背后豎向分布、作為保溫材料的玻璃棉并不具備防火性能，不能作為防煙封堵使用，更不能據(jù)此提出“防煙巖棉必須填滿整個(gè)窗下墻”的不合理要求。
即使需要在玻璃面板后面設(shè)置保溫層，也要離開玻璃面板，形成較大的空間，絕不能“填充密實(shí)”，否則會(huì)因陽光透射積累熱量使玻璃溫度升高而開裂。
3.1.3 實(shí)體墻面上的防煙封堵
連續(xù)多層的實(shí)體墻面本身不透煙，因此不要求層間必須布置水平防煙封堵。不設(shè)水平的層間煙堵時(shí)，門窗洞口的邊緣四周應(yīng)進(jìn)行防煙封堵，防止煙霧從門窗四周側(cè)面竄入室內(nèi)。封堵常采用巖棉，封堵厚度不宜小于100mm。
3.2 安全玻璃的選用
安全玻璃指的是鋼化玻璃和夾層玻璃?，F(xiàn)在有些地方標(biāo)準(zhǔn)和文件籠統(tǒng)規(guī)定“玻璃幕墻必須采用安全玻璃”，并不妥當(dāng)，不分場合一刀切，使用安全玻璃并不一定安全，有些時(shí)候反而是安全隱患。正確的做法是具體情況具體分析，根據(jù)使用條件選用能更大限度保障安全的玻璃品種，也就是“玻璃幕墻選用玻璃應(yīng)更大限度保證使用安全”。
3.2.1 容易受撞擊部位的玻璃
落地玻璃墻距地面900mm以下的部位、玻璃欄桿、玻璃樓梯板、玻璃地面板等部位，采用單片鋼化玻璃并不安全。因?yàn)殇摶Ａщm然也算安全玻璃，但有自爆現(xiàn)象，在沖擊下也容易飛散，一旦破壞就會(huì)產(chǎn)生人員墜落的危險(xiǎn)。這些部位，宜采用夾層玻璃。
3.2.2 玻璃肋
玻璃肋是全玻幕墻和玻璃肋采光頂?shù)闹饕С薪Y(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用單片鋼化玻璃。鋼化玻璃即使無外力沖擊，也可能自爆飛散，使整個(gè)結(jié)構(gòu)突然破壞，后果嚴(yán)重，所以宜采用夾層玻璃或夾層鋼化玻璃。
高度大于8m的全玻幕墻玻璃肋，如果夾膠有困難，不得已寧愿采用普通浮法玻璃。浮法玻璃不會(huì)自行爆裂飛散，即使開裂后仍可保留在原位，可以進(jìn)行更換而不至于整片墻垮坍。
點(diǎn)支承玻璃幕墻中的玻璃肋，應(yīng)采用夾層鋼化玻璃。如果長度受鋼化、夾膠工藝限制，可用不銹鋼板分段接駁。
3.2.3 夾層玻璃幕墻
有些工程在“幕墻應(yīng)采用安全玻璃”的導(dǎo)引下，整片墻面全部采用夾層玻璃，表面看來是安全了，其實(shí)埋下了重大安全隱患。一旦發(fā)生火災(zāi)，消防人員無法擊碎玻璃，射水、救人都難以進(jìn)行;室內(nèi)人員無法打開玻璃逃生，勢必葬身火海。因此，幕墻大面不能全部采用夾層玻璃，必須留出單片玻璃或中空玻璃的逃生口，并作出明顯標(biāo)記。
3.2.4 透光屋面的玻璃
透光屋面(采光頂)目前尚未頒布規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，所以采用鋼化玻璃還是采用夾層玻璃還有不同的看法。
鋼化玻璃破碎后成粒狀，不容易發(fā)生重大傷人事故。但飛散的顆粒形同玻璃冰雹，也有可能劃傷或擊傷下面的人員。如果采用，高度不宜大于5m。
夾層玻璃不會(huì)飛散，但破碎下垂后有可能從支承處拔出，整體下落，形同“蓋帽”，有可能產(chǎn)生重大傷亡事故。但相對(duì)于單片鋼化玻璃自爆率頗高而言，發(fā)生夾層玻璃整體“蓋帽”扣下的可能性是極其罕見的。因此目前多數(shù)工程傾向于室內(nèi)側(cè)采用夾層玻璃。為減少“蓋帽”的危險(xiǎn)，采光頂?shù)膴A層玻璃尺寸不宜過大，邊長宜在2m以內(nèi);玻璃伸入框內(nèi)的嵌入深度不宜小于25mm，大塊玻璃還要適當(dāng)加深;盡量采用浮法夾層玻璃或半鋼化夾層玻璃，因?yàn)樗鼈兤屏押蠓殖纱髩K，裂縫延伸至板邊被膠粘或邊框夾持，不會(huì)明顯下垂，減少整體拔出脫落的危險(xiǎn)。
3.3 石材面板的選用
3.3.1 石材面板的質(zhì)量
選用石材面板不能只考慮美觀、新穎和個(gè)性，首先還是要確保安全。建筑師在選用石材時(shí)，要滿足以下的安全要求：
1. 石材要有足夠的強(qiáng)度，花崗石類型的面板(GXXXX)其彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)平均值不應(yīng)小于10N/mm2，更小值不應(yīng)小于8N/mm2;大理石類型(MXXXX)和板石類型(SXXXX)的面板，其彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)值不應(yīng)小于5N/mm2，更小值不應(yīng)小于4N/mm2。
2. 石材面板不應(yīng)夾有軟弱夾層或軟弱礦脈;有層狀紋理的面板，不應(yīng)有粗粒、疏松、多孔的條紋。
3. 洞石的孔洞不宜過于密集，孔洞直徑不宜大于5mm?？锥床灰诉^深，更不應(yīng)穿透石板。
3.3.2 石材面板的連接方式
石板幕墻的面板，宜采用以下幾類連接方式：
1. 在石板邊緣開槽口，用金屬掛件連接;
2. 在石材面板背后，開孔或開槽，用背栓、背槽或背卡連接;
3. 在面板的邊緣打結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)鋁型材附框，通過附框與橫梁、立柱連結(jié)，附框應(yīng)帶掛鉤固定石材面板。
3.3.3 石材面板背面的復(fù)合層
石板是脆性材料，自重也較大，為防止石材面板破碎后墜落造成人員和財(cái)產(chǎn)損失，可在面板背面粘貼玻璃纖維布或附加玻璃纖維加強(qiáng)樹脂層?？箯潖?qiáng)度試驗(yàn)平均值低于8 N/mm2的石板、松散軟弱和多孔的石材面板，應(yīng)設(shè)背面復(fù)合層。
3.3.4 優(yōu)先采注膠式板縫
硅酮耐候密封膠注膠式板縫可以作為第二道防線，有效地防止石材面板破碎后墜落傷人，應(yīng)優(yōu)先采用。強(qiáng)度低，質(zhì)地疏松和多孔的石材面板，應(yīng)采用注膠式板縫。
4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則
4.1 設(shè)計(jì)使用年限
目前，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，在25年內(nèi)，面板、支承結(jié)構(gòu)、連接部件都不應(yīng)產(chǎn)生安全問題。
至于建筑功能和幕墻外觀的使用年限，目前尚沒有一致的說法。
作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的面板材料(玻璃、石材、金屬板)、支承結(jié)構(gòu)的鋁型材和鋼型材、鋼連接件預(yù)埋件的有效壽命至少超過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，過去廠家出具結(jié)構(gòu)膠10年保證書只是例行的商業(yè)操作。目前國內(nèi)主要硅酮膠廠家已可以出具25年保證書。因此，幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為不小于25年是適當(dāng)?shù)?，國?nèi)外幕墻工程的經(jīng)驗(yàn)證明也是可以辦得到的。
至于某些業(yè)主要求幕墻保用50年甚至更長，目前尚無確切依據(jù)。尤其是建筑外觀和水密、氣密功能，能否維持50年以上，沒有太多的工程實(shí)踐。
4.2 幕墻支承鋼結(jié)構(gòu)的焊接
焊接是目前鋼結(jié)構(gòu)更可靠的連接方式之一。萬噸巨輪的船體是焊接的，可以抗擊狂風(fēng)巨浪;核反應(yīng)堆的外殼是焊接的，可以耐受高溫、高壓和幅射;百層以上的高樓大廈是焊接的，可以抵抗強(qiáng)烈地震和臺(tái)風(fēng)。因此，在幕墻鋼結(jié)構(gòu)上采用焊接，完全是可以的。
正如本文1.1節(jié)中所述，幕墻有非常多的環(huán)節(jié)可以提供變形和位移的性能，部分環(huán)節(jié)采用焊接并不妨礙幕墻耐受大變形的能力。本文作者參與的十余項(xiàng)幕墻工程中，不少連接都采用焊接。深圳一些工程在強(qiáng)大臺(tái)風(fēng)吹襲下多次經(jīng)受了考驗(yàn);多個(gè)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)表明，部分連接采焊接的幕墻，在8、9度罕遇地震作用下，位移達(dá)1/60~1/50，也無一破損。大量實(shí)踐證明：不允許焊接是沒有道理的。
至于現(xiàn)場焊接的質(zhì)量，那是施工管理的問題，管理不到位，什么連接都要出問題。北京多個(gè)奧運(yùn)工程、央視大廈、北京電視中心的大尺寸厚板鋼梁焊接都可以保證質(zhì)量，難道一般的幕墻焊接就無法保證質(zhì)量?所以保證質(zhì)量不是禁止焊接的理由。
因此，JGJ102-2003和修訂中的JGJ133規(guī)范，刪除了這一不合理規(guī)定，代之以對(duì)焊接設(shè)計(jì)和施工的相應(yīng)規(guī)定。
4.3 化學(xué)錨栓的受熱問題
化學(xué)錨栓主要靠化學(xué)粘結(jié)劑完成連接，而一般化學(xué)粘結(jié)劑對(duì)溫度的耐受能力較弱，因此JGJ102-2003規(guī)范規(guī)定：在有可能導(dǎo)致化學(xué)錨栓溫度升高的熱影響區(qū)范圍內(nèi)，不應(yīng)對(duì)鋼連接件進(jìn)行焊接作業(yè)。但是，如果不是進(jìn)行連接焊縫施焊，而僅僅是對(duì)螺帽下的墊板進(jìn)行間斷、快速的少量定位點(diǎn)焊，不至于使化學(xué)錨栓溫度升高過多，應(yīng)該是允許的。
當(dāng)確實(shí)需要進(jìn)行連續(xù)焊接作業(yè)時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)散熱措施，或采用耐熱化學(xué)錨栓。
4.4 后加錨栓的安全度
在JGJ133-2001中未對(duì)錨栓安全度作出規(guī)定，JGJ102-2003中規(guī)定不具體。在JGJ133修訂中明確列出：后加錨栓承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按其極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以材料性能分項(xiàng)系數(shù)后采用。錨栓材料性能分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)可變荷載作用不應(yīng)小于2.15;對(duì)永久荷載作用不應(yīng)小于2.50。即是說，錨栓的總安全度對(duì)可變荷載作用約為3.0;對(duì)永久荷載作用大約為3.5。
4.5 高強(qiáng)硅酮結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值
國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》GB16776中，結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)抗拉強(qiáng)度定為0.6N/mm2，因此在風(fēng)荷載和地震作用下，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f1取為0.2N/mm2;在永久荷載作用下，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f2取為0.01N/mm2。
由于高性能硅酮結(jié)構(gòu)膠(如白云SS922)的粘結(jié)拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到1.2N/mm2，甚至1.5 N/mm2，再采用上述規(guī)定不盡合理，因此JGJ133修訂中規(guī)定，高性能硅酮結(jié)構(gòu)膠，f1可按其粘結(jié)拉伸強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以系數(shù)3.0后采用;f2可按其粘結(jié)拉伸強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以系數(shù)60.0后采用。
相應(yīng)地，高性能膠的變位承受能力δ，取對(duì)應(yīng)于其受拉應(yīng)力為0.7 f1時(shí)的伸長率。
5 面板設(shè)計(jì)
5.1 背部連接的石材面板
5.1.1 背栓、背槽和背卡
背部連接件形式多樣，經(jīng)過檢驗(yàn)和論證后可以在工程中應(yīng)用。
背栓應(yīng)采用擴(kuò)大端部、機(jī)械嵌固的切底螺栓，直徑不應(yīng)小于6mm，材質(zhì)應(yīng)采用316不銹鋼或更高性能的不銹鋼。
背槽采用鋁合金型材為連接件，鋁合金型材的性能應(yīng)符合規(guī)范要求。背卡的材質(zhì)為0Cr17Ni12Mo2熱處理高彈性不銹鋼，厚度不小于0.5mm，長度不小35mm。
5.1.2 背部連接石材面板的計(jì)算
1.背部連接石材面板分別按四角支承面板或四點(diǎn)支承、周邊懸挑板計(jì)算。有較大懸挑而不考慮，只考慮中間部分計(jì)算的方法不一定安全。
2.在風(fēng)力或地震力作用下，連接件抗拉壓計(jì)算應(yīng)考慮1.25的受力不均勻系數(shù);在自重作用下，應(yīng)根據(jù)其連接構(gòu)造確定承受重力荷載的連接件個(gè)數(shù)，除考慮1.25的受力不均勻系數(shù)外，重力荷載分項(xiàng)系數(shù)γG應(yīng)取1.35。
背部連接件的承載力設(shè)計(jì)值按其承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以系數(shù)2.15后采用，即其總安全系數(shù)約為3.0。
5.1.3 背部連接試驗(yàn)
背部連接件形式多樣，所連結(jié)的石材種類繁多，性能各異，故應(yīng)通過試驗(yàn)具體確定該工程設(shè)計(jì)中所采用的承載力大小。
拉拔試驗(yàn)破壞形式應(yīng)為石材破壞或連接件破斷，不允許出現(xiàn)連接件整體從石材面板中拔出的試驗(yàn)結(jié)果。
5.2 玻璃面板
5.2.1 夾層中空玻璃
JGJ102目前也正在進(jìn)行修訂，更明確了夾層中空玻璃的設(shè)計(jì)方法。規(guī)定：由夾層玻璃組成的中空玻璃，可首先按規(guī)定計(jì)算夾層玻璃的等效厚度te，將夾層玻璃視為等效厚度為te的單片玻璃，按中空玻璃的計(jì)算方法分配內(nèi)外片的荷載，將分配后的荷載分別作用于內(nèi)外片玻璃，再按夾層玻璃的計(jì)算方法在夾層玻璃內(nèi)部進(jìn)行二次荷載分配，更后分別計(jì)算各片單片玻璃。
5.2.2 玻璃肋設(shè)計(jì)
玻璃肋是全玻幕墻、透光屋面中面玻璃的支承結(jié)構(gòu)，它的可靠工作關(guān)系到安全問題。
玻璃肋下不宜采用單片鋼化玻璃，因?yàn)閱纹摶Ａб坏┳员w散，后果十分嚴(yán)重。玻璃肋宜采用夾層玻璃，當(dāng)玻璃肋跨度過大而無法采用夾層玻璃時(shí)，寧愿采用浮法玻璃，因?yàn)楦》úＡч_裂后不會(huì)立即飛散，有時(shí)間予以更換。點(diǎn)支承玻璃肋應(yīng)采用鋼化夾層玻璃，長度不夠時(shí)可采用金屬板連接。
玻璃肋位于室外時(shí)，宜采用夾層玻璃，并且要進(jìn)行垂直于玻璃肋平面的風(fēng)荷載承載力計(jì)算。
5.2.3 全玻幕墻的膠縫厚度
全玻幕墻面板和玻璃肋之間的膠縫，當(dāng)高度較大時(shí)會(huì)計(jì)算出很大的厚度，很不合理。實(shí)際上高度很大時(shí)，肋玻璃和面玻璃都吊掛在頂部，整個(gè)幕墻可以通過吊具吸收主結(jié)構(gòu)的位移，無須膠縫獨(dú)自承受這一位移。所以JGJ102-2003規(guī)范中第7.4.2條第3款關(guān)于膠縫厚度的規(guī)定在修訂中將予以取消。
5.2.4 玻璃板后面的襯板
許多玻璃幕墻采用透明玻璃，為遮擋層間梁板或保溫材料，層間的玻璃后面往往設(shè)置襯板。由于陽光通過透明玻璃射入會(huì)使玻璃與襯板之間空間的溫度上升，造成玻璃開裂。所以應(yīng)保持襯板與玻璃間有較大的距離，或設(shè)置通風(fēng)孔洞，使熱量可以迅速排出。
5.2.5 橫框豎隱的半隱框玻璃
橫框豎隱的半隱框玻璃幕墻，當(dāng)玻璃自重完全由橫梁承受時(shí)，只要承托構(gòu)造符合明框幕墻的規(guī)定，面板的豎向結(jié)構(gòu)膠縫可以不進(jìn)行自重作用下的應(yīng)力計(jì)算。
5.3 開放式板縫
現(xiàn)在許多工程要求采用開放式板縫。開放式板縫應(yīng)符合以下要求：
1. 背部空間應(yīng)防止積水，要采取措施使之能順暢排水;
2. 面板背部的保溫材料應(yīng)有防水措施，可采用金屬防水襯板;
3. 背部空間應(yīng)保持通風(fēng)，使水汽可以排出;
4. 支承結(jié)構(gòu)和連接件應(yīng)采取更有效的防腐措施;
5. 石板要背面貼防墜落的玻璃纖維織物或設(shè)置粘膠層;
6. 石板宜采取六面防水處理;
7. 背面襯板應(yīng)能承受相應(yīng)的風(fēng)荷載。
復(fù)合鋁板采用開放式板縫時(shí)，要防止芯材直接暴露于室外大氣中。
6 支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.1 冷成型薄壁型鋼的應(yīng)用
JGJ102-2003和JGJ133-2001規(guī)范中，均未對(duì)冷成型薄壁型鋼的應(yīng)用作出規(guī)定，修訂后的規(guī)范，將對(duì)冷成型薄壁型鋼作出專門的規(guī)定。
冷成型薄壁型鋼的應(yīng)用，應(yīng)遵照國家標(biāo)準(zhǔn)《冷彎薄壁型鋼技術(shù)規(guī)范》GB50018的有關(guān)規(guī)定。且用于橫梁的冷成型薄壁型鋼截面有效部分的厚度不應(yīng)小于2.0mm;用于立柱，不宜小于2.5mm，不應(yīng)小于2.0mm。由于薄壁型鋼允許受力計(jì)算時(shí)考慮部分屈曲狀態(tài)，所以其板件寬厚比限制較為寬松。
6.2 自攻螺釘在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
自攻螺釘用于鋁型材受拉連接時(shí)，鋁型材要在截面連接處局部加厚，連接處局部壁厚不應(yīng)小于螺釘?shù)墓Q直徑。受拉自攻螺釘用于鋼型材時(shí)，不要求局部加厚，但應(yīng)校核螺紋的承載能力，必要時(shí)可采用細(xì)牙螺紋。
6.3 立柱的上、下柱連接
6.3.1 一般樓層上、下柱連接
JGJ133-2001中關(guān)于上、下柱連接閉口截面應(yīng)采取400mm芯柱連接的規(guī)定是針對(duì)鋁型材立柱而言的。因?yàn)樵撘?guī)范于1998~2000年期間編制，當(dāng)時(shí)幕墻絕大部分都是采用閉口截面鋁型材，基本上不用鋼型材。鋁型材采用高精級(jí)和超高精級(jí)，可以做到緊密滑動(dòng)配合。
2001年以后，鋼型材在幕墻中應(yīng)用越來越多，鋼型材尺寸偏差大，閉口方鋼管內(nèi)置方鋼管芯柱難以做到滑動(dòng)緊密配合，因此JGJ102-2003改為可用芯柱連接?？捎眯局簿鸵馕吨灰欢ú捎眯局?。修訂中的JGJ133規(guī)范也作了相應(yīng)的修改。對(duì)于立柱，芯柱不再是唯一的連結(jié)方式，只要達(dá)到鉸節(jié)點(diǎn)處上下柱位移一致，能承受水平剪力就可以了。
6.3.2 實(shí)體墻面上鋼立柱的上、下柱連結(jié)
在實(shí)體墻面上鋼立柱上、下柱之間如作為鉸結(jié)，也可采用型鋼、鋼板連接，只要上、下柱位移一致，連接件可以承受水平剪力。至于具體連接的形式可以多種多樣。在實(shí)體墻面上，支座可以加密，位置也可以靈活安排。因此也可以將橫梁、立柱分段設(shè)置，左右梁間、上下柱間留15mm空隙，支座布置在空隙旁邊，梁柱懸臂段很短，這時(shí)也可以留空而不加連接。留空不連接時(shí)，各梁段、柱段獨(dú)立進(jìn)行計(jì)算分析。
6.4 造型鋼框架
許多建筑立面設(shè)置外凸假柱子或其它建筑造型，有時(shí)外凸尺寸很大，這時(shí)石材面板、金屬面板的荷載要由造型鋼框架承受后，再傳給主體結(jié)構(gòu)樓面梁板或剪力墻上。這種造型鋼框架受力大，懸挑尺寸也大，所以往往由型鋼焊接成框架后，每層一個(gè)構(gòu)件再固定到主體結(jié)構(gòu)上去。這些框架允許采用焊縫連接，不要求每一個(gè)地方都采用螺栓。
6.5 幕墻鋼結(jié)構(gòu)與主體鋼結(jié)構(gòu)連接
幕墻鋼結(jié)構(gòu)與主體鋼結(jié)構(gòu)的連接應(yīng)在主體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)提出連接要求。焊轉(zhuǎn)接件，鉆螺栓孔等工序，均應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)加工時(shí)完成，現(xiàn)場不宜再主體結(jié)構(gòu)梁柱上焊接其它連接件。
7 小結(jié)
規(guī)范是工程實(shí)踐的總結(jié)，總是要滯后于工程技術(shù)本身。加之規(guī)范的編制、修訂步驟很多，過程很長，不可能及時(shí)反映技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀。因此在幕墻設(shè)計(jì)、施工中會(huì)出現(xiàn)許多新事物、新問題，有些可能是現(xiàn)行規(guī)范未涉及的，也有些可能是規(guī)范的規(guī)定不合適的，這時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況，采取實(shí)事求是的態(tài)度，由有關(guān)各方協(xié)商解決。