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1、精选优质文档-倾情为你奉上613赵西安,1940年7月生,中国建筑科学研究院,研究员,中国建筑金属结构协会铝门窗幕墙专家组成员,北京收稿日期:2001-06-05建筑幕墙不仅是外装饰,而且更是结构的一部分,它直接承受荷载和地震作用,其设计和施工关系到人们生命和财产安全,应予充分重视。我国 玻璃幕墙工程技术规范 (JGJ 102-96已于1996年施行, 金属与石材幕墙工程技术规范 (JGJ 133-2001也已经颁布,这两本规范是幕墙工程设计与施工的技术依据。本文将规范中必须遵守的强制性内容和工程中的关键技术同时列出,便于幕墙工程技术人员应用。1幕墙材料1.1一般规定幕墙材料的质量与幕墙的功能
2、、安全性紧密相关,所以幕墙和采光顶所采用的材料,必须符合以下要求:材料必须符合现行国家标准规定;材料必须有出厂合格证;材料的物理力学性能、化学成分、耐候性能应符合设计要求。1.2铝合金型材铝合金型材的要求在 玻璃幕墙工程技术规范 (JGJ 102-96第3.2.1条3.2.2条已作规定。铝材应有化学成分检测报告、力学性能试验报告和出厂合格证。(1铝型材的壁厚:横梁跨度不大于1.2m 时,截面主要受力部分的厚度不应小于2.5mm;横梁跨度大于1.2m 时,不应小于3.0mm,立柱截面主要受力部分厚度不应小于3mm 。横梁和立柱在有螺纹连接部位,局部壁厚不小于螺钉的直径。为此,尽量采用带螺帽的螺栓
3、连接,避免采用自攻螺钉连接。(2铝型材表面应做氧化镀膜层,一般情况下膜厚不小于15 m;在海滨和污染严重地区,膜厚为20 m,不宜大于25 m,否则容易脱落。1.3钢型材(1碳素钢材应有力学性能试验报告和出厂合格证。钢型材厚度不应小于3.5mm,在海滨、污染严重地区宜预留腐蚀厚度。钢型材宜进行热镀锌处理,也可以涂船用防锈漆或富锌防锈漆。焊条和焊接参数应符合 钢结构设计规范 (GBJ17-88的要求。(2不锈钢型材的化学成分应符合国家标准 不锈钢棒 (GB/T 1220-92的要求,应有化学成分和力学性能检测报告,有出厂合格证,焊接应采用不锈钢焊条,采用气体保护焊。(3耐候钢应符合国家标准 焊接
4、结构用耐候钢 (GB/T 4172-84、 高耐候性结构钢 (GB/T 4171-84的要求。耐候钢应刷防腐涂层。1.4玻璃玻璃幕墙工程技术规范 (JGJ 102-96第3.3.13.3.7条对玻璃的性能要求已作出明确规定。(1幕墙和采光顶应采用安全玻璃,防止玻璃开裂时伤人。安全玻璃通常指钢化玻璃和夹层玻璃。半钢化玻璃不属于安全玻璃,但因破碎时具有放射形裂缝,不易脱落,所以仍允许使用。采光顶宜采用夹层玻璃,采用钢化玻璃时,下面应设安全网;采用夹层中空玻璃时,夹层玻璃应放底面。厚度为12mm 以上的全玻幕墙,允许采用浮法玻璃。点支幕墙应采用钢化玻璃。(2镀膜反射玻璃的反射率宜控制在15%25%,
5、以免反光过强形成干扰。有保温要求时可采用低辐射(LowE玻璃。镀膜反射玻璃的质量标准应符合 玻璃幕墙工程技术规范 (JGJ102-96第3.3.2和3.3.3条的规定。(3夹层玻璃应采用胶膜干法加工,竖法合片的夹层玻璃具有较好的平直度。夹层玻璃内外片宜厚度相近、品种相近,不宜用钢化玻璃与普通玻璃合片,否则内外片承载力相差悬殊容易使较弱片开裂。在气温高、阳光直射处采用有色胶片合片时,应考虑因热量聚集,容易产生玻璃开裂的问题。(4中空玻璃质量应符合 玻璃幕墙工程技术规范 (JGJ 102-96第3.3.4条要求,采用双道密封。中空玻璃内外片厚度差不宜超过2mm,空气层厚度宜在9mm 以上。(5幕墙
6、和采光顶的玻璃边缘必须进行倒棱和磨边,第3.3.7条!边缘处理一词,应理解为机械倒棱加上机械磨边,不能仅仅用手工磨石倒棱。玻璃运输过程中要严防边棱碰损。工程经验表明:未经磨边及边棱缺损的玻璃往往是开裂的主要原因,不应安装到幕墙和采光顶上。1.5铝板幕墙铝板可采用蜂窝铝板、单层铝板和复合铝板。蜂窝铝板有良好的性能,但由于价格较高,所以目前较多采用单层铝板。复合铝板由于价格低、易加工、平整度好,应用也不少。(1单层铝板的性能、质量应符合国家标准 铝及铝合金轧制板材 GB/T 3880-1997的要求。应有化学成分和力学性能检测报告及出厂合格证,单层铝板厚度不应小于2.5mm 。(2蜂窝铝板厚度不宜
7、小于9mm 。正面铝板和背面铝板厚度不应小于1.0mm 。(3铝塑复合板应符合国家标准(GB/T 17748的要求,正背面板厚度不应小于0.5mm,总厚度不应小于4mm,剥离强度标准值应大于7N/mm 2。用于18m 高度以上的复合铝板,其芯材必须采用不燃性材料。普通聚乙烯芯材(PE在火灾时容易产生烟雾,不宜在高层采用。建筑技术Architecture Technolo gy第32卷第9期Vol .32No.9建筑幕墙和采光顶设计与施工要点(上赵西安DESIGN AND CONST RUCTION KNOW -HOW ON CURTAINWALL AND LIG HTING ROOFZHAO
8、Xi a n建筑技术标准与实施第32卷 614 建筑技术(4铝板应进行表面氟碳树脂处理,喷涂或滚涂应在正规的喷涂厂或原生产厂进行,原粉含量不应低于75%,涂装厂应有原粉生产厂的授权证书。一般涂层厚度不小于25 m,在海滨和严重污染地区不小于40 m。1.6石板幕墙应采用耐久性较好的花岗岩板。板厚不应小于25mm。石板面积一般不大于1.5m2。花岗岩是脆性天然材料,性能十分分散,应进行材料性能试验。首先要进行抗折强度试验,以确定其强度计算指标,任一试件的试验值小于8N/mm2时,该批石材不得用于幕墙。石材吸水率不宜大于1%;Fe2O3含量不宜大于2%;SiO2含量不宜小于70%,以保证其耐久性能
9、。石材的放射性关系到人身安全,应符合现行标准 天然石材产品放射防护分类控制标准(JC518-1993的规定。1.7硅酮结构密封胶结构胶性能必须符合国家标准 建筑用硅酮结构密封胶(GB16776-1997的要求。结构胶的品牌应经过国家认定。结构胶的使用必须符合 硅酮结构密封胶使用管理暂行办法(国经贸外经2000583号的规定。1.7.1结构胶的采购(1采购硅酮结构密封胶(以下简称结构胶,必须到国家认定的销售企业购买国家认定产品,同时索取正规销售发票和认定证书复印件,进口产品还必须有进口商检合格证明复印件。(2在采购结构胶时,使用者要向销售企业提供工程项目名称、地址、幕墙面积和需用结构胶数量,销售
10、企业要登记存档。(3采购结构胶时,包装上须有国家认定标识、中文说明、批号、出厂及使用有效日期。采购的进口结构胶,包装上须有商检标志、国家认定标识、中文说明、批号、出厂及使用有效日期。(4凡在城镇临街建筑物距地面10m以上安装玻璃幕墙前,建设单位(或按合同约定的其他相关单位必须将所用结构胶、双面胶条、泡沫棒、铝材、玻璃和相关材料送国家指定的检测中心做相容性试验和粘结性能检测。相容性试验和粘结性能检测要符合国家标准 建筑用硅酮结构密封胶(GB16776-1997;项目不全、试验日期与施工日期不符、检测报告与检测中心存档报告不符者等均为无效报告。1.7.2结构胶的使用(1使用结构胶的建设单位或施工单
11、位必须取得合格的结构检测报告及国家认定产品的有关文件、证书复印件方可施工。(2从事玻璃幕墙制作、施工安装企业,必须具备相应的生产条件和技术力量,并建立健全技术质量管理体系。(3制作玻璃幕墙单元构件时,必须符合 建筑幕墙(JG3035-1996和 玻璃幕墙工程技术规范(JGJ102-96的要求。(4结构胶要在有效期内使用,过期结构胶不准销售和使用。(5玻璃幕墙同一组单元构件,只准用同一牌号和同一批号的结构胶。1.7.3结构胶的技术档案管理(1玻璃幕墙工程竣工验收时,玻璃幕墙施工安装企业必须提供下列资料,并作为建筑档案长期保存。国家经贸委结构胶工作领导小组办公室出具的境内外结构胶生产企业、产品的认
12、定证书复印件;生产企业的结构胶产品合格证;结构胶的购销合同原件;国家指定的检测中心出具的合格的结构胶相容性试验和粘结性能检测报告;注胶记录和工艺过程质量控制检测记录。(2国家指定的结构胶检测中心、生产及销售企业必须对用于玻璃幕墙工程的结构胶进行相容性试验和粘结性能检测,试验、检测结果和原始记录应长期保存。1.8硅酮耐候密封胶幕墙和采光顶应采用中性硅酮耐候密封胶,其使用和管理要求参照硅酮结构密封胶的要求。石板是多孔质材料,硅酮密封胶含有硅油,如果使用不当,打胶后石材会有渗油现象,所以石材的密封胶必须采用专门产品,并宜在使用前进行试验,观察是否出现石材表面油印。目前国内采用较多的石材耐候密封胶是国
13、产白云602胶和美国DC791N胶。2幕墙和采光顶建筑功能、防火和防雷2.1幕墙和采光顶的建筑功能幕墙和采光顶作为围护结构,应考虑以下的建筑功能:(1风压变形;(2雨水渗漏;(3空气渗透;(4平面内变形能力;(5隔声;(6保温隔热;(7抗冲击。各项功能按其要求分为#(%等45个等级,#级最高,(%级最低,详见国家标准 建筑幕墙物理性能分级(GB/T15225-94。等级的选用由幕墙所处的自然条件、气候条件、周边环境和使用要求决定,一般不应低于&级。面积较大、要求较高的幕墙;采用新材料、新构造的幕墙;设计有重大变更的幕墙应在国家认可的单位进行性能试验,试验方法应符合国家标准 建筑幕墙风压变形性能
14、检测方法(GB/T15227-94、 建筑幕墙空气渗透性能检测方法(GB/T15226-94 建筑幕墙雨水渗漏性能检测方法(GB/T15228-94的要求,其中(1(4项为必测项目。(1、(4两项保证幕墙抗风和抗震的安全;(2、(3两项则维持幕墙的正常使用功能。体育馆、娱乐场所、托幼设施所采用的玻璃幕墙,要求有足够的抗冲击能力,以防在外力作用下玻璃破碎伤人。2.2幕墙的防火要求(1幕墙的材料应采用不燃烧材料和难燃烧材料,而且在火灾中不应产生大量烟雾和有毒气体。目前幕墙所采用的玻璃、石材、金属材料、防火保温材料都是不可燃烧的,符合防火规范的要求。采用普通聚乙烯芯的铝塑复合板在火灾时产生烟雾,只能
15、在18m高度以下采用;采用不燃性夹芯材料的铝塑复合板可用于较高的幕墙。(2幕墙防火设计必须符合国家标准 高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95、 建筑设计防火规范(GBJ16-87的规定。2001年第9期 6151窗间墙、窗槛墙的填充材料应采用不燃烧材料。当其外墙面为耐火极限不低于1h的不燃烧体时,其墙内填充材料可采用难燃烧材料。2无窗槛墙的幕墙,应在每层楼板外檐设置耐火极限不低于1h、高度不低于0.8m的不燃烧实体裙墙(楼面板和边梁的总高度可以计入不燃烧实体裙墙的高度。3幕墙与每层楼板、隔墙处的缝隙,应采用不燃烧材料严密填实。(3在幕墙防火设计和施工时,应特别注意以下几点。1幕墙的横
16、梁应处于楼层标高附近的实体墙面(楼面边梁和板范围内,以便设置层间防火措施。2墙面划分不应出现一块玻璃跨越两个防火分区的情况,即玻璃和铝板划分应与防火墙一致,与楼面标高一致。否则火灾时,一块板材的破坏就可能导致火焰由一个防火分区向另一个防火分区蔓延。3层间水平防火带用厚度不小于50mm的防火棉充填密实;防火棉应由厚度不小于1.5mm的薄钢板承托,薄钢板镀锌或涂防火漆。4在大面积实体墙面上不便于设置层间水平防火带时,可以将门窗洞口四周边缘的墙面缝隙用防火材料严密填塞,予以封闭,防止烟雾通过门窗洞口进入室内。2.3防雷设计与施工(1建筑幕墙和采光顶的防雷设计应符合国家标准 建筑防雷设计规范(GB50
17、057-94的有关规定。幕墙和采光顶应形成自身的防雷体系,并与主体结构的防雷体系可靠地连接。(2建筑幕墙顶部女儿墙盖板可作为接闪器,接受雷电流并传送到主体结构防雷网。金属盖板厚度不宜小于3 mm,截面不宜小于70mm2(当房屋高度150m以上和50mm2(房屋高度小于150m;每隔10m宜与主体结构均压环连接一次。屋顶采光棚、四角锥可用金属杆作为接闪器。(3幕墙的横梁与立柱构成防侧击雷的防雷网,立柱有芯柱和螺栓连接,一般可以不作专门的上下柱连接措施。必要时也可以隔35m将立柱的上下柱连通,连接可以在上下柱之间用螺栓固定一根铝排。有均压环的楼层,幕墙柱应通过预埋件、连接件与主体建筑均压环连接。与
18、均压环的连接导线可采用5mm40mm钢带,也可用直径12mm以上的圆钢,连线应焊接牢固可靠,涂刷防锈涂料。(4在防雷设施施工过程中,应随时用摇表检查幕墙与主体防雷网的通路情况,保持接地电阻小于5 (150m以上高度的建筑物和10 (150m以下高度的建筑物。3幕墙的结构设计3.1设计基本原则(1幕墙应按维护结构设计,它只承受直接作用于其上的风力、地震作用、结构自重和温度作用。它不分担主体结构承受的风力和地震作用。建筑幕墙在正常情况下应能维持其建筑功能;在50年一遇的大风作用下幕墙不应破损。抗震设计的幕墙,在设防烈度下会有轻微破坏,但经修理后仍可使用;在罕遇地震作用下(比设防烈度高1 1.5度,
19、幕墙不会整体掉落,不会由此产生人员伤亡。(2幕墙一般应悬挂在主体结构上,斜幕墙有时允许在主体结构上支承。主体结构在风力和地震作用下会产生位移,幕墙要能在主体结构位移时不破坏、不掉落,则必须能相对于主体结构有一定的活动能力。为便于施工时调整幕墙位置、保证幕墙相对于主体结构有一定的位移能力,立柱与主体结构之间应采用螺栓等机械方式连接,不应采用受力焊缝将立柱脚码与预埋钢板焊死。采用螺栓连接时,脚码与预埋件表面间要有齿缝等防滑措施,也可以用非受力的短焊缝做位置固定。(3作用于幕墙上的外力和作用有:自重、风荷载、地震作用和温度作用。设计时应考虑它们共同出现的可能性,因而由上述四方面作用产生的内力与位移,
20、应以一定的方式进行组合。幕墙自重是经常作用的恒载,所以各种组合都予以考虑。风力是幕墙设计的控制性因素,所以应全部参与组合。温度作用产生的最大应力区在板边,它错开了风和地震在板中央产生的最大应力,所以可以不与其他荷载和作用进行组合,单独予以考虑。进行组合时要考虑组合的分项系数:自重为力1.2;风力为1.4;地震作用为1.3(组合系数取0.6;温度作用为1.2(单独组合。分项系数是考虑荷载的作用变动和第一个安全系数。(4幕墙和采光顶构件内力采用弹性方法计算,截面最大应力设计值不应超过材料强度的设计值:(f式中为截面最大应力设计值,由各荷载和作用产生的应力值进行组合后产生 玻璃幕墙工程技术规范(JG
21、J102-96第5.1.8条,已包含了第一个安全系数K1;f为材料强度设计值,由材料强度标准值f k除以第二个安全系数K2(K21产生,即:K1k(f k/K2总安全系数:K=K1 K23.2荷载和作用3.2.1恒荷载和活荷载(1材料的重力体积密度按实际数值采用。(2竖向和斜向(与地面夹角大于75幕墙不考虑活荷载作用。擦窗机对幕墙产生较大压力时应考虑。(3采光顶的活荷载考虑:雪荷载、积雨荷载和检修荷载。雪荷载按荷载规范取用;积雨荷载按当地气象台站资料确定;检修荷载可按1.5kN的集中荷载作用于玻璃中央计取。3.2.2风荷载(1风荷载按下列公式计算:w=!D s z w0(2基本风压w0应考虑5
22、0年一遇的数值,按原 建筑结构荷载规范(GBJ9-87取用时,应乘以系数1.1;按新修订的 建筑结构荷载规范(GBJ50009-2001取用时,不必再乘系数,因新版本已改为按50年一遇给出基本风压。(3高度系数 z按荷载规范查取。(GBJ50009-2001增加了地面粗糙度为D类的 z值。D类指大城市中心,建筑幕墙和采光顶设计与施工要点(上第32卷616建筑技术注:*为采用单一安全系数K 的设计方法。新版 建筑施工总平面布置图软件继承以往版本优点,面向技术人员,参数化,图形标准、丰富,自动化程度高。例如:要绘制塔吊,只需给出位置及臂长、方向;要绘制某种堆场,只需选择对应的堆场图标,然后指定位置
23、和大小;要绘制水电等各种线路,也只需寥寥几键。可随时添加自定义图元+软件能分析图面内容,自动不重不漏地生成图例、图形和文字。汉字录入、排版灵活方便,支持扫描录入。新版 建筑施工网络计划软件添加、插入、删除、编辑、移动、复制、粘贴工序以及资源的分配,只需轻轻拖动鼠标,大量的自动感知技术。时标、农历、资源曲线、各种显隐开关等让您有灵活的选择。根据网络图自动生成横道图、资源曲线、自定义报表、斜率图和管理曲线等。表1不同材料的总安全度和材料强度系数材料钢材1.51.071铝型材1.8 1.2851.786玻璃2.5铝板 1.429石材2.143(一般2.500(重要3.0(一般3.5(重要结构胶*5(
24、短期荷载100(长期荷载2.0总安全度K材料强度系数K2建筑密集和平均高度较高的地区。(4体形系数 S 反映风荷载在建筑物表面分布的不均匀性,竖直幕墙在侧风面和背风面的两侧边竖条,近屋顶的水平条范围内, S 可达正负1.5;其余大面上约为1.0。水平悬挑构件负风压可达- 2.0。采光顶的体形系数可参照荷载规范的规定执行。(5阵风系数!D 反映了风力在时间上的不均性。基本风压w 0是10min 的平均风压,适用于主体结构的设计;幕墙直接承受风力,应按3s 的瞬时风压值考虑。!D 通常取2.25,新规范(GBJ 50009-2001已修改为按高度查表。3.2.3地震作用地震作用对竖向幕墙影响很小,
25、也可以在计算时不单独考虑。但大跨度采光顶则对竖向地震作用比较敏感。在计算时应加考虑。7、8度抗震设计时,可以分别将采光顶的重力荷载附加10%和15%予以等效处理。3.2.4温度作用幕墙和采光顶在阳光照射下的温度远远高于当地气温,所以不能只按气象台站的年温差考虑。国内几个机场的采光顶夹层玻璃曾经开裂,都直接与阳光照射有关。年温差至少取80,是合理的。由于玻璃本身温度分布不均匀而产生热裂应力,计算时需考虑玻璃中央部分和边缘部分的温差T ,可根据热工计算确定,一般不超过30,。3.3幕墙材料的强度设计值3.3.1强度设计表达式如同在3.1(4条所述,幕墙材料强度控制为: (f ,式中 为截面最大应力
26、设计值,为标准值 k (不带安全系数乘以安全系数K 1产生;f 为材料强度设计值,为材料强度标准值f k (不带安全系数除以材料强度系数K 2得出:K 1 k (f k /K 2即总安全系数K =K 1 K 2,K 1基本上由风荷载的分项系数#w = 1.4决定,所以K 2=K /K 1=K /1.4。3.3.2总安全度和材料强度系数幕墙材料的总安全度K 是参照国内外有关规范和工程经验确定的,K 值确定后,相应K 2的数值也可以确定。具体数值如表1所示。用各种材料的K 2值除材料强度标准值,就得到 玻璃幕墙工程技术规范 (JGJ 102-96中表5.3.1、表5.3.2的强度设计值和 金属与石
27、材幕墙工程技术规范 (JGJ 133-2001表5.3.1表5.3.6的强度设计值。3.4面板设计3.4.1面板最小厚度玻璃:6mm;单层铝板:2.5mm;复合铝板:4.0mm;不锈钢板:2.0mm;蜂窝铝板:9.0mm;石板:25.0mm 。3.4.2面板计算的支承条件有框玻璃板:四边简支板;全玻幕墙玻璃板:两边简支板(肋为支承边;点支幕墙玻璃板:多点支承板;金属板:外边缘为简支边,加肋边缘为连续边;石板:多点支承板(钢销式、背栓式、短槽式、两边简支板(全槽式或四边简支板(加框复合连接。3.4.3面板计算方法按弹性薄板理论计算。玻璃板和金属板应考虑大挠度影响的修正。目前采用的弹性薄板计算理论
28、只适用于小挠度情况(即挠度小于板厚时,而金属板和玻璃板的挠度都远大于板厚,此时板内薄膜应力起主要作用,大大减小了板的弯曲应力,使板真正的应力和挠度比计算应力和挠度小得多,所以应当根据挠度的大小,把计算出来的应力和挠度加以折减。挠度越大,折减得越多。规范采用折减系数来折减计算出来的应力和挠度,取值取决于参数%,而参数%=q k a 4/Et 4正是反映了挠度的大小。石板不必进行大挠度的修正。(待续任何部分字体、字型、字号、颜色、线型、宽度等都可设定;任意页面、间距、边距;可满足千变万化的投标需求。黑白、彩色打印;位图、剪贴板输出、E-mail 和自定义内容输出。无限次!后悔功能。详尽的使用说明、
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