JGJ102-2003玻璃幕墻工程技術規(guī)范

1、玻璃幕墻工程技術規(guī)范(JGJ102-2003)設計部分介紹中國建筑科學研究院研究員中國建筑裝飾協(xié)會鋁制品委員會專家組專家趙西安摘要本文介紹了玻璃幕墻工程技術規(guī)范(JGJ102-2003)設計部分的修訂內(nèi)容，對修訂進行了說明。關鍵詞玻璃幕墻幕墻規(guī)范幕墻設計新的玻璃幕墻工程技術規(guī)范(JGJ102-2003)已經(jīng)頒布，自2004年1月1口起施行。與原規(guī)范JGJ102-96相比，修訂和增加了不少內(nèi)容，以下對其設計部分作一簡要的介紹。一、總則(一) 增補了新的幕墻類型規(guī)范是已有成熟經(jīng)驗的歸納、總結，不是對前沿技術的介紹和前瞻。96規(guī)范編制時，點支承幕墻在國內(nèi)尚少應用，經(jīng)驗不多，因此沒有納入規(guī)范。幾年來，

2、我國點支承幕墻在各種建筑中人量采用，形式多樣，技術水平迅速提高，因此2003版本修訂時，增補了點支承幕墻設計、制作、安裝、驗收等方面的內(nèi)容。目前已有許多工程采用了各種形式的新型幕墻，如框點混合支承的幕墻；全玻幕墻類的槽形玻璃幕墻；點支承幕墻類的背栓式支承幕墻、單層索網(wǎng)幕墻，此外還有雙層通風幕墻、智能化幕墻、光電幕墻和液晶顯示幕墻等。這些內(nèi)容尚未納入2003版本的條文中。目前規(guī)范版本中尚未納入的技術內(nèi)容，可在工程中先行應用，在應用中不斷總結經(jīng)驗,使之成熟后，納入將來的規(guī)范版本中。（-）擴展了規(guī)范的適用范圍規(guī)范的適用范I制不等同于該技術的適用范闈。在編制96年版本時，國內(nèi)已建玻璃幕墻最高的是金茂大

3、廈（420m）、地王人廈（325m）、中信人廈（320m）,而且超過150m高度的建筑已有四十余幢。當時國外最高的玻璃幕墻達445m（芝加哥西爾斯大廈）。但是考慮到規(guī)范主要面向量人面廣、技術成熟的工程，因此規(guī)定了規(guī)范的適用范I制是150m高度以卞的玻璃幕墻工程。96規(guī)范頒布七年來，國內(nèi)總結了大量工程經(jīng)驗，超過150m的幕墻技術已十分成熟，因此2003年修訂版本中，不再規(guī)定本規(guī)范的適用高度的上限，但相應增加了超過200m高度玻璃幕墻要進行風洞試驗研究的內(nèi)容。（三）更合理地區(qū)分條文的寬嚴程度2003年版本首先區(qū)分了強制性條文和一般性條文。強制性條文用黑體字印刷，相應采用了“應”、“必須”：“不應”

4、、“嚴禁”等最嚴格的限定詞。強制性條文應當執(zhí)行。一般性條文則區(qū)分為三檔寬嚴程度?！皯?、“不應”所限定的內(nèi)容，在正常情況下應當執(zhí)行；“宜”、“不宜”所限定的內(nèi)容，允許選擇，一般情況下首先考慮采用；而由“可”、“可不”所限定的內(nèi)容，則是提供選擇，可以采用，也可以選用其它的方式。非強制性條文的內(nèi)容，允許甲乙方在雙方簽定的合同中另作專門的約定。（四）引入了結構設計使用年限的規(guī)定建筑結構有規(guī)定的設計使用年限。在本次修訂中，考慮到幕墻屬于可以更換的圉護結構,所以在規(guī)范第12章中提出了幕墻結構的設計使用年限，在說明中指出該年限一般為不少于25年。玻璃、鋁型材和鋼材是可以達到25年的使用年限的。結構膠目前出

5、具的10年質(zhì)量保證書只是商業(yè)上的舉措，并不是指結構膠的實際使用壽命。國外已有結構膠超過30年仍然工作良好的實例。從結構膠的耐老化試驗中可以看出，結構膠使用年限達到25年是可能的，國內(nèi)一些結構膠生產(chǎn)廠家已考慮出具25年使用壽命的文件。二、術語、符號（一）更明確幕墻的概念玻璃幕墻這幾年形式多樣，新體系層出不窮，原有的規(guī)范對幕墻的定義已不適應當前幕墻多樣化的趨勢。因此2003版本修訂時規(guī)定了幕墻的幾個特征：1. 由支承結構體系與面板組成；2. 相對于主體結構有一定位移能力；3. 不分擔主體結構所受的荷載和作用。而且玻璃幕墻除作為外憐I護結構外，還可以作為裝飾性結構。（-）對幕墻進行更細致的分類1.

6、幕墻指對地面傾角在75。115。范闈內(nèi)的墻體。豎直的為一般幕墻，其它為斜幕墻（內(nèi)傾為75。90。，外傾為90。115°）。在此范圍外，統(tǒng)稱為采光頂、雨棚等，按規(guī)范分工的約定不由本規(guī)范管理。2. 玻璃幕墻按其結構類型劃分為：框支承玻璃幕墻全玻幕墻點支承玻璃幕墻其中，框支承玻璃幕墻按其形式可分為：明框、隱框和半隱框幕墻；按其施工安裝方法可分為構件式幕墻和單元式幕墻。一些廠家所稱的小單元幕墻，其玻璃板帶掛鉤，在現(xiàn)場單片安裝，實際上是構件式幕墻的一種，所以不單獨分類。三、材料（一）一般規(guī)定一般規(guī)定中對金屬材料的表面處理做出了新的規(guī)定。鋼型材除熱浸鋅處理外，還可以用無機富鋅涂料或采用其它的有效

7、防腐措施（例如用聚氨酯涂料、氟碳噴涂等）。鋁型材除陽極氧化外，還可以采用電泳涂漆、粉末噴涂或氟碳噴涂等。（二）鋁合金型材1. 鋁合金型材的型號采用了國際通用的型號：6061、6063、6063A等。2. 增加了斷熱鋁型材的規(guī)定，其中強調(diào)了隔熱條應采用尼龍66。3. 給出了各種表面處理時，處理層的厚度要求（規(guī)范中的表3.2.2）。（三）鋼型材1. 增加了鋼材的新品種，如耐候結構鋼、鋼絞線等。2. 增補了有關支承裝置（吊夾、鋼爪等）和張拉索桿中錨固件的規(guī)定。3. 具體規(guī)定了氟碳噴涂和聚氨酯噴涂的表面處理層厚度的要求。（四）玻璃1. 調(diào)整了幕墻用玻璃的品種，取消了夾絲玻璃；增加了低幅射玻璃、防火玻璃

8、、彩釉玻璃。2. 強調(diào)了鋼化后的二次熱處理和倒棱磨邊工序，減少玻璃的自爆。3. 對防火玻璃的應用做出了較明確的規(guī)定，強調(diào)采用單片防火玻璃及其制品。四、建筑設計（一）開啟扇的開啟面積原規(guī)范從節(jié)省能源，保障人身和開啟扇自身安全的考慮，規(guī)定開啟扇總面枳不人于墻面面枳15%。非典過后，普遍要求加強自然通風，增設開啟扇。因此本次修訂時取消了開啟扇最人面枳的規(guī)定，開啟扇設置根據(jù)使用要求由建筑設計確定。（二）控制反射玻璃的反射比陽光控制鍍膜玻璃和低幅射玻璃都反射陽光，反射率過高、反射光過強容易對周禺產(chǎn)生光反射干擾，因此在建筑設計這一章中，規(guī)定了玻璃的反射比不人于0.3。（三）關于安全玻璃的使用安全玻璃指夾層

9、玻璃、鋼化玻璃及鋼化玻璃制成品。采用安全玻璃既要考最人限度保證人員安全，也要考慮鋼化玻璃和夾層玻璃加工最大尺寸的限制。在2003修訂版本中規(guī)定：1. 支承幕墻：宜采用安全玻璃；2. 玻幕墻：玻璃肋不宜采用單片鋼化玻璃，駁接玻璃肋應采用鋼化夾層玻璃；3. 點支承幕墻：面板應采用鋼化玻璃及其制品，玻璃肋應采用鋼化夾層玻璃?？蛑С心粔δ壳吧杏泄こ滩捎冒脘摶Ａ?，半鋼化玻璃不屬于安全玻璃，因此規(guī)定“宜采用安全玻璃”。全玻幕墻玻璃肋是重要支承結構，如采用單片鋼化玻璃，一旦由于自爆或撞擊而粉碎，面玻璃將失去支承會坍落，嚴重影響安全。另一方面，由于目前夾層和鋼化玻璃受設備最大加工尺寸限制，高的全玻幕墻只能用

10、人尺寸浮法玻璃，因此沒有規(guī)定全玻幕墻一定要采用安全玻璃。目前有些工程，特別是人型公共建筑和高層建筑，幕墻全部采用夾層玻璃，雖然避免了玻璃粉碎后落下產(chǎn)生的人身傷害，但一旦發(fā)生火災將使消防人員無法進入室內(nèi)施救，也無法幫助室內(nèi)人員逃生，產(chǎn)生新的安全隱患。所以采用夾層玻璃時，必須留出采用鋼化玻璃的搶救II和逃生1丨，并設明顯的指示標志。（四）防火玻璃的應用1. 幕墻的防火玻璃應采用單片防火玻璃及其制品，目前最廣泛使用的是單片鋰鉀玻璃及其制品。不應采用充填防火液的復合玻璃。2. 幕墻的下列部位應釆用防火玻璃：透明的層間隔煙封堵；防火墻左右兩側(cè)的豎向透明防火帶；無窗下實體墻或?qū)嶓w墻高度不足時，樓板上卞兩側(cè)

11、的透明水平防火帶；劃分防火分區(qū)的透明防火墻；其它透明防火隔斷、透明樓板。3. 支承防火玻璃的設施或支承結構不應采用鋁結構，應采用鋼結構。五、結構設計的基本規(guī)定規(guī)范2003版本將原來結構設計一章細分為基本規(guī)定、框支承幕墻、全玻幕墻、點支承幕墻的結構設計等四章。本章主要敘述各種玻璃幕墻結構設計的共同問題，包括一般規(guī)定；材料力學性能；荷載和作用；效應的組合；連接設計；硅酮結構膠設計。（一）一般規(guī)定1. 更改了原規(guī)范幕墻立柱應懸掛在主體結構上的規(guī)定。原規(guī)定是根據(jù)當時幕墻為框支承的條件制定的。由于現(xiàn)在許多人跨度、復雜類型的支承鋼結構是下端支承在主體結構上的,而張拉索桿體系更是張拉在主體結構上，不能一概采

12、用懸掛支承的形式。因此，改為在第6章增加框支承幕墻宜采用懸掛立柱的條文。2. 原規(guī)范要求立柱與主體結構采用彈性活動連接，這一概念不很明確，到底怎樣才算彈性活動連接，容易產(chǎn)生爭議。本規(guī)范規(guī)定了幕墻應相對于主體結構有一定的位移能力，這個位移能力可以通過各種膠縫和空隙、各種長圓孔、上卞立柱的滑動接頭、上下立柱間的留空、左右梁之間的留空等方式實現(xiàn)。人跨度鋼結構還町以通過錢接搖臂機構和彈簧機構等充分滿足人位移的要求。因此本次修訂中不再強調(diào)每一處連接都必須采用螺栓連接，也不排除部分連接采用焊接的方式。實際建成的玻璃幕墻工程中，許多是采用部分連接為焊接（包括立柱的角碼與預埋件用焊接的工程），有些已經(jīng)經(jīng)歷了多

13、次十二級臺風的吹襲：焊接連接的幕墻，多次經(jīng)歷9度以上振動臺試驗仍安全無損。實踐表明，在幕墻連接中完全禁止采用焊接是不合理的，有些場合往往也是難以做到的，具體工程要作具體分析。3. 明確了要考慮的荷載與作用，取消了溫度應力計算修訂后的條文取消了溫度應力計算。從幾年來工程設計表明，滿足裝配空隙構造要求和縫寬要求后，溫度應力一般不起控制作用，所以不再計算以簡化設計。4. 引入重要性系數(shù)和承載力抗震調(diào)整系數(shù)這是結構設計的基本系數(shù)，用以調(diào)整結構設計的安全度，用于無抗震效應的組合，用于有地震效應的組合。為保持與結構設計規(guī)范表達一致，本規(guī)范在內(nèi)力、應力控制總表達式中，引入這兩個系數(shù)。在玻璃幕墻設計時，這兩個

14、系數(shù)均可取為1.0,并不增加設計工作量。5. 采用各個方向分別驗算和控制撓度的方法玻璃幕墻中風荷載和自重一般情況下作用于不同方向，地震作用力很小，所以對于不影響結構安全的撓度控制，采用風荷載標準值和永久荷載標準值分別控制的方法。當橫梁雙向受力時，水平和豎向兩個方向分別控制撓度。作為憐I護結構和裝飾性結構，這種控制可以滿足使用要求，也簡化了設計工作量。6. 提示考慮荷載偏心產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)影響在框支承幕墻的橫梁上，玻璃的重力是偏心施加的，會使梁產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，當采用中空、夾層中空玻璃或偏心距較人時，梁受到的扭矩會較大，設計中要加以考慮。（-）材料力學性能1. 玻璃的強度設計值分為三檔原規(guī)范玻璃的強度設計值按

15、其厚度分為兩檔，由于級差過人，會出現(xiàn)玻璃加厚后承載力反而降低的不合理現(xiàn)象?，F(xiàn)在將強度設計值按厚度分為三檔，可以盡量避免這種情況。2. 明確玻璃側(cè)面強度的概念。側(cè)面是指玻璃切割后所形成的斷面，其寬度等于玻璃的厚度。側(cè)面強度低于人面強度，常用于螺栓或其它連接件產(chǎn)生的玻璃平面內(nèi)受拉承載力計算和玻璃肋的受彎承載力計算等。3. 給出不銹鋼的強度設計值取用方法，即按屈服強度除以系數(shù)1.15后得到。4. 張拉索桿結構中，拉桿和拉索長期處于拉力狀態(tài)下，宜有較高的安全度。拉桿強度設計值按屈服強度除以系數(shù)1.4后取用;拉索的強度設計值按抗拉強度除以系數(shù)1.8后取用。5. 在附錄中列出了耐候鋼的強度設計值和螺栓、焊

16、縫、釧釘連接的強度設計值。（三）荷載與地震作用1. 風荷載計算按建筑結構荷載規(guī)范GB50009執(zhí)行?；撅L壓按50年重現(xiàn)期采用。200111以上高度的幕墻、體型復雜及風壞境復雜的幕墻宜進行風洞試驗來決定風荷載取值。2. 地震作用計算時，動力系數(shù)取值為5.0。并增加了兩個地面加速度等級的地震系數(shù)（對應于7度半和8度半的烈度）。（四）荷載和作用效應的組合1. 重力荷載分項系數(shù)，一般情況下取為1.2。當重力荷載效應有利時（如下端支承玻璃肋受彎計算時，自重產(chǎn)生軸壓力與風荷載產(chǎn)生受彎的拉應力組合），取為1.0；當重力荷載效應起控制作用時（如下端支承的受壓鋼柱，自重與風荷載組合），尚應考慮為1.35的組合

17、，相應風荷載的組合系數(shù)取為0.6。2. 地震作用效應的組合系數(shù)取為0.5。3. 在驗算幕墻構件的撓度時，只驗算風荷載標準值或重力荷載標準值作用卞的撓度值,兩者不進行組合（驗算雨棚和采光頂構件時，應考慮風荷載和自重兩者的共同作用，但這已超出本規(guī)范的范闈）。（五）連接設計1. 要求采用預埋件連接，預埋鋼板和預埋槽應在混凝土澆筑前放入并固定其位置。在附錄中列出了預埋鋼板的設計方法。2. 沒有條件采用預埋件時，可用后加錨栓固定連接件。后加錨栓應采用機械式錨栓或化學錨栓，在條文中還提出了后加錨栓應用中應遵守的事項。3. 砌體墻平面外承載力低，且連接件難以固定。所以條文中作出了增設鋼或混凝土連接梁、柱的要

18、求。（六）密封膠1. 結構密封膠承載力設計公式采用了強度設計值，與其它部分的設計表達式一致。2. 在密封膠厚度計算時，對變位承受能力的取值作出規(guī)定，采用應力為0.14MPa時的延伸率，這個數(shù)值可由廠家提供的應力-應變曲線得到。玻璃面板的位移取為，明確為風荷載作用下的最大層間位移角（此時膠縫的應力不會超過0.14MP"o必要時還應考慮溫度的作用。六、框支承幕墻的設計（一）玻璃面板設計1. 增加了玻璃最小厚度和中空玻璃、夾層玻璃前后片玻璃最人厚度差的規(guī)定。2. 在玻璃的應力和撓度計算中，考慮了玻璃犬撓度工作狀態(tài)，對計算值予以折減，引入了折減系數(shù)。3. 撓度限值規(guī)定為短邊邊長的1/60。由

19、于幕墻玻璃的撓度主要為風荷載產(chǎn)生，因此在計算撓度時可采用風荷載標準值進行計算。4. 給出了夾層玻璃和中空玻璃的計算方法。原規(guī)范中對夾層玻璃和中空玻璃等效厚度的有關規(guī)定，只適用于兩片等厚度、同類型玻璃的特例。一般情況下，外加荷載在兩片玻璃上應按其剛度D比例分配，亦即按或比例分配?？紤]到中空玻璃中前后片玻璃撓度有差異，將直接承受風荷載的前玻璃所分配的荷載加人10%。（-）橫梁設計1. 合理規(guī)定橫梁截面最小厚度的要求。截面主要受力部分的最小厚度由三個條件決定:板件的寬厚比b/t；鋁型材采用螺紋直接受力連接時的局部厚度不小于螺釘直徑；鋁型材跨度不大于1.2m時，最小2mm；跨度人于1.2m時,最小2.

20、5mm。鋼型材最小壁厚2.5mm。截面中不符合上述規(guī)定的部分，在截面設計時不予考慮。2. 提示橫梁應進行受彎和受剪設計。當橫梁采用開II截面時，還應考慮薄壁桿件約束扭轉(zhuǎn)的影響，必要時應進行抗扭計算。3. 取消了原規(guī)范對橫梁絕對撓度值的限值規(guī)定。原規(guī)定限值適用于跨度不人的梁。目前幕墻形式多樣，梁的跨度變化很人，采用單一數(shù)值限制有時會很不合理。由相對撓度加以控制符合結構設計的一般習慣。所以本次修訂將鋁合金型材的撓度控制為跨度的1/180：鋼型材控制為跨度的l/250o（三）立柱設計1. 立柱截面最小厚度的控制原則與橫梁類似。板件寬厚比和鋁型材螺紋連接局部厚度要求與橫梁相同。有差別的是規(guī)定鋁型材截面

21、開II部分最小壁厚為3mm,箱形部分最小壁厚為2.5mm：鋼型材最小壁厚為3mm。截面不符合上述要求的部分，進行截面設計時不予考慮。2. 根據(jù)工程的實踐經(jīng)驗，并考慮到上、卜柱連接處即使插芯加長，也難以作為連續(xù)截面進行計算，所以閉II型材的插芯長度按250mm取用：開II型材可采用適當?shù)男筒幕蜾摪暹B接。上、卞柱連接構造可單邊（上柱或下柱）用螺栓或焊縫固定，另一邊為滑動配合。3. 立柱可以為拉彎構件，也有可能為壓彎構件。兩者均須進行承載力計算，壓彎柱還須進行穩(wěn)定性計算。規(guī)范第6.3.7條文中“軸壓力”一詞“壓”字為誤加，應刪去，公式6.3.7同樣適用于拉彎柱的計算。4. 橫梁與立柱連接可以有多種方

22、式，所以條文中采用“可采用螺栓連接”的表述，并不排除鋼橫梁與鋼立柱采用焊接或其它連接方式的可能性。七、全玻幕墻設計本章是新增加的。全玻幕墻包括整根玻璃肋、靠膠縫傳力的一般全玻幕墻：也包括駁接玻璃肋，用支承裝置傳力的點支承全玻幕墻。（一）一般規(guī)定1. 更合理地規(guī)定玻璃的最人支承高度。底部支承人玻璃的穩(wěn)定、平面外變形都與玻璃的厚度有關，原規(guī)范規(guī)定玻璃高度4.5m以上均須吊掛過于籠統(tǒng)，不盡合理。本規(guī)范按其不同厚度規(guī)定了不同的最人支承高度，比較合理。2. 全玻幕墻玻璃破裂的事例時有發(fā)生，多數(shù)情況下是玻璃被結構或裝修夾持，變形受限所致。因此強調(diào)玻璃與周憐I的結構、裝修和上、卞槽門的空隙不小于8mm、支承

23、墊塊厚度不小于10mm,使玻璃有足夠的變形、位移空間。（二）面板1. 面板按支承情況分別按對邊簡支板或多點支承板進行應力和撓度計算，并考慮折減系數(shù)。2. 面板在風荷載標準值作用下，撓度可按其跨度（點支承時為點支承沿長邊間距）的1/60控制。（三）玻璃肋1. 玻璃肋是全玻幕墻的主要支承結構，如果采用單片鋼化玻璃，一旦自爆，難以及時采取搶救措施，全玻幕墻會有倒塌的危險。有些工程已發(fā)生過類似的險情。因此，用膠縫傳力的全玻幕墻寧愿用浮法玻璃肋，也不采用單片鋼化玻璃肋。2. 點支承全玻幕墻的駁接玻璃肋在連接處會產(chǎn)生高的應力，應采用夾層鋼化玻璃。駁接接頭應能承受玻璃肋作為偏心受拉（受壓）構件所產(chǎn)生的內(nèi)力。

24、連接鋼夾板厚度不應小于6mm,螺栓直徑不應小于8nmio3. 玻璃肋高度人于8m時，應考慮玻璃肋的整體穩(wěn)定問題：高度人于12m時，應采取措施對玻璃肋支撐或拉結，防止側(cè)向失穩(wěn)。4. 玻璃肋在風荷載標準作用卞，撓度不宜大于跨度的”200。公式7.33-2中，系數(shù)5/16應改為5/64o八、點支承玻璃幕墻設計原規(guī)范不包含對于點支承幕墻的規(guī)定。近幾年來，點支承幕墻廣泛應用，技術水平迅速提高，本規(guī)范新增加了點支承玻璃幕墻結構設計一章。（一）玻璃面板1. 點支承面板在支承點附近產(chǎn)生高的集中應力，應采用強度較高的鋼化玻璃及其制成品。2. 采用支承鋼爪時，玻璃要打孔，沉頭式支承開錐形孔，由孔壁承力，玻璃應有較人的厚度，所以厚度不應小于8mm；浮頭式支承由玻璃人面受力，可采用6mm