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玻璃幕墙施工工艺及标准

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玻璃幕墙新规范、 工程检验标准的

探讨和介绍

山东省建筑科学研究院(山东省建设机械质量监督检测中心)

李 承 伟

山东省建设机械质量监督检测中心作为我省的专职建筑幕墙检测单位, 同时也作为国家工业产品生产许可证指定检测单位, 近年来, 对我省建筑幕墙工程进行了长期的测试和跟踪调查, 初步掌握了我省建筑幕墙工程制造质量和施工水平的第一手资料。对比国内先进企业的技术水平, 我省幕墙企业不但在生产技术水平上存在一定的差距, 同时, 在对建筑幕墙的技术设计和施工手段上也存在一定的距离, 重点反映在对规范的理解和贯彻上存在较大的差距。下面, 就针对建筑幕墙的设计、 计算及对规范的理解等方面, 谈一下我们的看法。

一、 《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102- 修订内容概述

《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102- 自 1月1日起实施, 原行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-96同时废止。JGJ102- 修订内容较大, 不但增加了强制性条款、 而且还增加了全玻幕墙及点支承幕墙内容、 对其它内容也进行了较大的修订。

(一)增加的强制性条款:

1、 硅酮结构密封胶在隐框和半隐框玻璃幕墙中使用, 其玻璃与铝型材的粘结必须采用中型硅酮结构密封胶。

硅酮结构密封胶使用前, 应经国家认可的检测机构进行与其相接触材料的相容性和剥离粘结性试验, 并应对邵氏硬度、 标准状态下拉伸粘结性能进行复验。检验不合格的产品不得使用。进口硅酮结构密封胶应具有商检报告。硅酮结构密封胶和硅酮建筑密封胶必须在有效期内使用。

硅酮结构密封胶应根据不同的受力情况进行承载力极限状态验算。

除全玻幕墙外, 不应在现场打注硅酮结构密封胶。

2、 结构件应按规定验算承载力和挠度并达到规范要求。

立柱主要受力部位铝型材截面开口部位的厚度不应小于3.0mm, 闭口部位的厚度不应小于2.5mm; 型材孔壁与螺钉之间直接采用螺纹受力连接时, 其局部厚度尚不应小于螺钉的公称直径; 钢型材截面主要受力部位的厚度不应小于3.0mm。

横梁主要受力部位铝合金型材的厚度不应小于2.0mm; 当横梁跨度大于1.2 m时, 其截面主要受力部位的厚度不应小于2.5mm。型材孔壁与螺钉之间直接采用螺纹受力连接时, 其局部截面厚度不应小于螺钉的公称直径。钢型材截面主要受力部位的厚度不应小于2.5mm。

3、 人员流动密度大、 青少年或幼儿活动的公共场因此及使用中容易受到撞击的部位, 其玻璃幕墙应采用安全玻璃; 对使用中容易受到撞击的部位, 尚应设置明显的警示标志。

(二)全玻幕墙的主要内容:

面板玻璃的厚度不宜小于10mm, 当面板玻璃为夹层玻璃时, 其单片厚度不应小于8 mm。

玻璃肋的截面厚度不应小于12mm, 截面高度不应小于100mm。而且, 该条为强制性条款。

在风荷载标准值作用下, 玻璃肋的挠度限值宜取其计算跨度的1/200。

采用浮头式连接件的幕墙玻璃厚度不应小于6 mm; 采用沉头式连接件的幕墙玻璃厚度不应小于8 mm。玻璃之间的空隙宽度不应小于10 mm, 且应采用硅酮建筑密封胶嵌缝。该部分为强制性条款。

点支承玻璃幕墙的支承结构宜单独进行计算。

无论单根型钢或钢管作为支承结构、 采用桁架或空腹桁架作为支承结构, 在风荷载标准值作用下, 其挠度极限宜取其跨度的1/250。

张拉杆索体系应在正反两个方向上形成承受风荷载或地震作用的稳定结构体系, 连接件、 受压杆或拉杆宜采用不锈钢材料, 杆件直径不宜小于10mm,拉索钢绞线直径不宜小于8 mm。拉杆不宜采用焊接, 拉索不应采用焊接。在风荷载标准值作用下, 其挠度极限宜取其跨度的1/200。张拉杆索体系的预拉力最小值, 应使拉杆或拉索在荷载设计值作用下保持一定的预拉力储备。

(三)其它内容的修订:

1、 幕墙材料:

对铝合金型材表面处理层的厚度提出了明确的要求, 如表面阳极氧化膜厚度不低于AA15级, 即平均膜厚t≥15um, 局部膜厚 t≥12um。

当使用碳素钢和低合金高强度结构钢采用氟碳漆喷涂或聚氨酯漆喷涂时, 涂层的厚度不宜小于35um; 在空气污染严重及海滨地区, 涂层的厚度不宜小于45um。

幕墙玻璃应进行机械磨边处理, 磨轮的目数应在180目以上, 倒棱宽度不宜小于1 mm。因此, 幕墙玻璃不宜使用砂带磨边机磨边倒角。

中空玻璃气体层的厚度不应小于9 mm, 中空玻璃应采用丁基热熔密封胶和硅酮结构密封胶两道密封, 而且, 第二道密封应采用专用打胶机进行混合、 打胶, 即应使用双组分结构胶。其镀膜面应朝向中空气体层。

2、 建筑设计:

幕墙抗风压性能应满足在风荷载标准值作用下, 其变形不超过规定值, 而且不发生任何损坏。

玻璃幕墙的气密性能不应低于3级, 其所对应的性能参数是固定缝部位空气渗透性能0.05＜q≤0.10m3/m·h, 可开启缝部位空气渗透性能1.5＜q≤2.5m3/m·h。与JGJ102-96要求相同。

玻璃幕墙的水密性能在热带风暴和台风袭击的地区固定部位水密性不宜小于1000Pa, 其它地区固定部位水密性不宜小于700Pa, 开启部位水密性等级宜与固定部位相同。因此, 能够为开启部位水密性不小于150Pa即可。该要求较JGJ102-96”玻璃幕墙开启部分的雨水渗透压力应1大于250Pa。”有所降低。

幕墙玻璃之间的拼接胶缝宽度不宜小于10mm, 小于JGJ102-96中15 mm的要求。

框支承玻璃幕墙, 宜采用安全玻璃; 点支承玻璃幕墙的面板玻璃应采用钢化玻璃, 玻璃肋应采用钢化夹层玻璃。但, 必须首先满足强制条款的要求。

玻璃幕墙与各层楼板、 隔墙外沿间的缝隙, 当采用岩棉或矿棉封堵, 其厚度不应小于100 mm, 宜采用不小于1.5mm的镀锌钢板承托。

3、 结构设计:

半钢化玻璃强度设计值可取浮法玻璃强度设计值的2倍。

风荷载标准值所使用参数、 系数应按《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用。而且不应小于1.0kN/m2。因此, 无论风荷载标准值无论多小, 都不应小于1.0kN/m2。

幕墙与主体采用后置锚栓连接时: 每个连接节点不应少于2个锚栓, 锚栓直径不小于10mm, 且应经过计算确定, 承载力设计值不应大于其极限承载力的50%, 应进行现场试验, 必要时进行极限拉拔试验。

幕墙与砌块结构连接时, 宜在主体结构上增设钢筋混凝土或钢结构梁、 柱。轻质填充墙不应作为幕墙的支承结构。

硅酮结构密封胶的粘结宽度不应小于7mm, 且不应大于12mm, 厚度不应小于6mm。

单片玻璃厚度不应小于6mm。

风荷载标准值作用下, 四边支承玻璃的挠度限值宜取其短边边长的1/60。

上、 下立柱之间应留有不小于15mm的缝隙, 闭口型材可采用长度不小于250mm的芯柱连接。

立柱与主体之间每个受力连接部位的连接螺栓不应少于2个, 直径不宜小于10mm。

二、 建筑幕墙风荷载计算方法三个规范的比较对比和统计分析

《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102- 自 1月1日开始施行。在该规范风荷载标准值的计算中各系数的采用与JGJ102-96有了很大的不同。同时, 在条文说明中, 对各系数又提出了与《建筑结构荷载规范》GB50009- 不同的要求。下面对按照GB50009- 、 JGJ102- 、 JGJ102-96三个规范计算风荷载标准值时, 采用系数的不同作以比较。对由此影响而导致的计算结果的不同进行统计分析。

(一)按照GB50009- 规范:

对垂直于建筑物表面的风荷载标准值, 当计算围护结构时

wk=βgzμsμzw0

式中: βgz —高度Z处的阵风系数

μs —风荷载体型系数

μz —风压高度变化系数

w0 —基本风压

1、 阵风系数βgz可按公式确定, 也可按照规范中数据表取值。

βgz=k(1+2μf)=k(1+2×0.5×351.8(α－0.16)(z/10)-α,

在式中: k —地面粗糙度调整系数,

α—地面粗糙度指数,

z —计算位置离建筑物地面的高度。

2、 体型系数μs 采用局部风压体型系数: 外表面正压区按表采用, 一般为0.8～1.0; 负压区, 对墙面取-1.0; 对墙角边取-1.8, 墙角边的作用宽度为房屋宽度的0.1倍或房屋平均高度的0.4倍, 取小者, 但不小于1.5m。

3、 高度变化系数μz应根据地面粗糙度确定, 地面粗糙度分为A、 B、 C、 D四类, 可简略地以房屋2km半圆影响范围内建筑物的平均高度h来划分, 当h≥18m(相当于6层楼高)为D类, 当9m＜h≤18m为C类, 当h＜9m为B类。对于C类μcz=0.616(z/10)0.44。

4、 基本风压w0为当地50年一遇的最大风压。

(二)按照JGJ102- 规范:

虽然计算公式与GB50009- 相同, 且各项系数要求按照GB50009- 的规定采用, 但在JGJ102- 条文说明中有附加规定如下。

1、 体型系数μs: 由于围护结构大多有开启窗, 因此还应考虑室内压, 因此, 对于墙面可取-1.2。对于墙角部位可取-2.0。

2、 JGJ102- 规范中规定风荷载标准值不应小于1.0kN/m2。

(三)按照JGJ102-96规范:

1、 阵风系数βZ为瞬时风压阵风系数, 取为2.25。

2、 体型系数μs对于竖直幕墙外表面按±1.5取用。

3、 高度变化系数μz同样根据地面粗糙度确定, 但地面粗糙度分为A、 B、 C三类。对于C类μcz=0.713(z/10)0.40。

4、 基本风压w0为当地30年一遇的风压, 在条文说明中提出基本风压w0可由设计人员自行决定乘以放大系数1.1转为50年一遇的风压值。同时为了保证幕墙的抗风安全性, 风荷载标准值至少取为1.0kN/m2。

(四)计算结果的比较分析:

以基本风压w0=0.45kN/m2(济南市50年一遇), 地面粗糙度为C及转D类, 建筑幕墙计算高度z=60m为例, 计算数据如下表:

计算项目
GB50009-
JGJ102-
JGJ102-96

C类地区
D类地区

阵风系数βgz
1.69
1.69
1.94
2.25

体型系数μs
-1.0
-1.2
-1.2
±1.5

高度变化系数μz
1.35
1.35
0.93
1.46

基本风压w0, kN/m2
0.45
0.45
0.45
0.35

风荷载标准值Wk, kN/m2
-1.027
-1.232
- 0.97≈ -1.0
±1.725

墙 角 部 位

体型系数μs
-1.8
-2.0
-2.0
±1.5

风荷载标准值Wk, kN/m2
-1.848
-2.053
-1.624
±1.725

仅 考 虑 正 风 压

体型系数μs
0.8～1.0
0.8～1.0
0.8～1.0
±1.5

风荷载标准值Wk, KN/m2
0.821～1.027
1.0～1.021
1.0
±1.725

经过数据对比能够看出:

墙面负风荷载标准值, 按GB50009- 计算结果约为JGJ102-96计算结果的59.5%; 按JGJ102- 计算结果约为JGJ102-96计算结果的71.4%;

墙角负风荷载标准值, 按JGJ102- 计算结果最大, 约为JGJ102-96计算结果的119%;

当仅考虑正风压作用时, 按GB50009- 和JGJ102- 计算结果远远低于按JGJ102-96计算的结果, 约为JGJ102-96计算结果的58%。</SP