幕墙设计中的问题及分析（一）注册建筑师考试
文章作者 100test 发表时间 2009:01:20 18:16:13
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最近一段时间，业主、监理部门和幕墙厂商之间，常常因一些问题产生不同的意见。其原因主要是《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102已于2003年修订，而《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133还是2001年的版本，对同一问题两者规定不一致；并且在这几年新技术、新材料的应用中也提出了一些现行规范未涉及的问题。目前，JGJ133规范正在修订中，正式颁布施行还需一段时间。本文对一些问题就个人的理解作一些解释，供大家参考
1 设计的一般原则
1.1幕墙
对幕墙下一个严格的定义并不容易。一般而言，幕墙不同于一般的外墙装饰主要是有以下两个特征：
它是由面板和支承结构组成的完整结构体系；
它具有自身平面内的变形能力和（或）相对于主体结构有相当的位移能力。
由于幕墙的构造特点，它有很多机制可以实现自身平面内的变形和相对于主体结构的位移能力。从面板一直到主体结构，中间有许多构造环节都可以对变形和位移能力作出贡献。例如面板之间存在板缝；面板与附框之间有弹性的胶缝；面板与挂件之间可以相对移动；挂件与横梁立柱间用长圆孔螺栓固定；横梁与立柱连接采用螺栓；上下层立柱之间设置变形用的滑动连接；立柱与角码之间用长圆孔螺栓连接；支承结构与主体结构之间采用摇臂、可动铰、辊轴和弹簧等连接等等。
1.2某些连接部位采用焊接
由上面所述，幕墙构件之间有许多环节提供了变形和位移的可能性，只要其中的一些环节具有变形和位移能力，就可以充分满足幕墙在各种条件下正常工作的要求。因此并不要求每一个环节都要能变形或位移。从面板直到主体结构的各个环节中，部分采用焊接等连接方式是允许的。
已经进行过许多振动台试验和平面内反复位移试验，试验结果表明：即使钢横梁和立柱之间采用焊接，钢角码和预埋件采用焊接，幕墙也可以达到1/100以上的大位移而不破损，完全满足抗风和抗震的要求。在钢结构房屋的幕墙中，采用焊接连接的部位就会更多一些。
因此JGJ102-2003中已取消了限制采用焊接的条文，正在修订中的JGJ133规范更增补了对焊缝设计与施工的要求。
1.3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0.48mm~0.52mm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。
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。
1.4 正确理解和执行规范
1.4.1 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，并且幕墙公司应承担相应的技术责任。
1.4.2 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）”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。
1.4.3 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。
不同规范中对相同事物的规定，以最新规定为准。JGJ102-2003中，对梁柱连接、上下柱连接、立柱与主体结构连接的规定已作修改，这与JGJ133的相应内容是相通的，目前JGJ133正在按JGJ102-2003修改。所以，铝板幕墙、石材幕墙的横梁、立柱应执行JGJ102-2003的相应规定。
1.4.4 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。
2 材料
2.1 不锈钢型材和不锈钢板
不锈钢并不是绝对不生锈的钢，而是有较强抗腐蚀能力、难生锈的钢。不锈钢的抗腐蚀能力取决于其镍铬含量和微量元素。因此在实际选用不锈钢时，应注意不同牌号的合金成份。幕墙中宜采用表1、表2的不锈钢材料。
表1 不锈钢型材合金成分
|
类型 |
牌号 |
镍铬总量% |
镍含量% |
|
奥氏体 |
304 |
0Cr18Ni9 |
27 |
9 |
|
316 |
0Cr17Ni12Mo2 |
29 |
12 |
表2 不锈钢板合金成分
|
类型 |
牌号 |
镍铬总量% |
镍含量% |
|
奥氏体 |
304 |
0Cr18Ni9 |
27 |
9 |
|
316 |
0Cr17Ni12Mo2 |
29 |
12 |
|
317 |
0Cr19Ni13Mo3 |
32 |
13 |
|
325 |
0Cr21Ni23Mo5N |
44 |
23 |
|
奥氏体—铁素体 |
329 |
00Cr24Ni6Mo3N |
30 |
6 |
|
铁素体 |
447 |
00Cr30Mo2 |
30 |
-- |
用于幕墙的不锈钢型材和板材，镍铬总含量不宜低于25%。奥氏体不锈钢中，镍含量还不应小于8%。
2.2 单层铝板的厚度
原JGJ133-2001中对铝板厚度不小于2.5mm的规定，是适用于当时采用的0XXX系列的纯铝板和3XXX系列的合金铝板，其强度较低。近年来5XXX系列高强合金铝板已在国内外工程中采用，所以修订中的JGJ133规范采用了按铝板强度决定其基板的最小厚度（表3）。
表3 单层铝板的基板厚度（mm）
|
铝板屈服强度σ0.2（N/mm2） |
<.100 |
100≤σ0.2＜150 |
≥150 |
|
铝板基板的厚度 |
≥3.0 |
≥2.5 |
≥2.0 |
不同牌号的铝板强度不同，但弹性模量基本相同，所以高强合金铝板采用较小的板厚时，要加密肋条，减小加强肋的间距，以保证面板的刚度和表面平整度。
（百考试题注册建筑师）