玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范2020

玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范2020玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ102-2003)的設(shè)計(jì)部分由中國(guó)建筑科學(xué)研究院的研究員趙西安，中國(guó)建筑裝飾協(xié)會(huì)鋁制品委員會(huì)專家組的專家所介紹。新版《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ102-2020）已頒布，自2004年1月1日起生效。相較于原規(guī)范JGJ102-96，此次修訂新增了許多內(nèi)容。以下是對(duì)其設(shè)計(jì)部分的簡(jiǎn)要介紹。修訂版在條文的區(qū)分上更為合理，將強(qiáng)制性條文和一般性條文加以明確。強(qiáng)制性條文以黑體字印刷，并采用“應(yīng)”、“必須”、“不應(yīng)”、“嚴(yán)禁”等嚴(yán)格的限定詞，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行。而非強(qiáng)制性條文的內(nèi)容允許甲乙雙方在合同中另行約定。此次修訂還引入了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的規(guī)定?？紤]到幕墻可更換的特性，規(guī)范中第12章提出了幕墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，一般為不少于25年。玻璃、鋁型材和鋼材的使用年限可達(dá)25年。需要指出的是，結(jié)構(gòu)膠目前所提供的10年質(zhì)量保證書僅僅是商業(yè)上的舉措，并不代表結(jié)構(gòu)膠的實(shí)際使用壽命。國(guó)外已有結(jié)構(gòu)膠使用超過30年仍保持良好狀態(tài)的實(shí)例。結(jié)構(gòu)膠使用年限達(dá)到25年是可行的，國(guó)內(nèi)一些結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)廠家已開始考慮提供25年使用壽命的文件。在術(shù)語和符號(hào)方面，修訂版對(duì)幕墻的概念進(jìn)行了更為明確的界定?？紤]到玻璃幕墻多樣化的趨勢(shì)，修訂版規(guī)定了幕墻的幾個(gè)特征，包括由支承結(jié)構(gòu)體系與面板組成、具有一定位移能力、不承擔(dān)主體結(jié)構(gòu)荷載和作用等。另外，對(duì)幕墻進(jìn)行了更細(xì)致的分類。幕墻按地面傾角分為豎直和斜向，75°～115°范圍內(nèi)的為幕墻，超出范圍的稱為采光頂或雨棚，不在本規(guī)范范圍內(nèi)。玻璃幕墻按結(jié)構(gòu)類型劃分為框支承和全玻幕墻，其中框支承又可分為明框、隱框和半隱框幕墻，按施工安裝方法可分為構(gòu)件式幕墻和單元式幕墻。在材料方面，新規(guī)定對(duì)金屬材料的表面處理提出了新的要求。除了熱浸鋅處理外，鋼型材還可以采用無機(jī)富鋅涂料或其他有效的防腐措施。鋁型材除了陽極氧化外，還可采用電泳涂漆、粉末噴涂或氟碳噴涂等處理方式。(二)鋁合金型材1,鋁合金型材的型號(hào)采用了國(guó)際通用的型號(hào):6061,6063,6063A等.2,增加了斷熱鋁型材的規(guī)定,其中強(qiáng)調(diào)了隔熱條應(yīng)采用尼龍66.3,給出了各種表面處理時(shí),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(jié)構(gòu)鋼,鋼絞線等.2,增補(bǔ)了有關(guān)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,彩釉玻璃.2,強(qiáng)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(duì)防火玻璃的應(yīng)用做出了較明確的規(guī)定,強(qiáng)調(diào)采用單片防火玻璃及其制品.四,建筑設(shè)計(jì)(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)定開啟扇總面積不大于墻面面積15%.非典過后,普遍要求加強(qiáng)自然通風(fēng),增設(shè)開啟扇.因此本次修訂時(shí)取消了開啟扇最大面積的規(guī)定,開啟扇設(shè)置根據(jù)使用要求由建筑設(shè)計(jì)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(qiáng)容易對(duì)周圍產(chǎn)生光反射干擾,因此在建筑設(shè)計(jì)這一章中,規(guī)定了玻璃的反射比不大于0.3.(三)關(guān)于安全玻璃的使用安全玻璃指夾層玻璃,鋼化玻璃及鋼化玻璃制成品.采用安全玻璃既要考最大限度保證人員安全,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,2駁接玻璃肋應(yīng)采用鋼化夾層玻璃;3,點(diǎn)支承幕墻:面板應(yīng)采用鋼化玻璃及其制品,玻璃肋應(yīng)采用鋼化夾層玻璃.框支承幕墻目前尚有工程采用半鋼化玻璃,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(jié)構(gòu),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(huì)坍落,嚴(yán)重影響安全.另一方面,由于目前夾層和鋼化玻璃受設(shè)備最大加工尺寸限制,高的全玻幕墻只能用大尺寸浮法玻璃,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,特別是大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(zāi)將使消防人員無法進(jìn)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(shí),必須留出采用鋼化玻璃的搶救口和逃生口,并設(shè)明顯的指示標(biāo)志.(四)防火玻璃的應(yīng)用1,幕墻的防火玻璃應(yīng)采用單片防火玻璃及其制品,目前最廣泛使用的是單片銫鉀玻璃及其制品.不應(yīng)采用充填防火液的復(fù)合玻璃.2,幕墻的下列部位應(yīng)采用防火玻璃: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(shí)體墻或?qū)嶓w墻高度不足時(shí),樓板上下兩側(cè)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(shè)施或支承結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用鋁結(jié)構(gòu),應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu).五,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本規(guī)定規(guī)范2003版本將原來結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一章細(xì)分為基本規(guī)定,框支承幕墻,全玻幕墻,點(diǎn)支承幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等四章.本章主要敘述各種玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的共同問題,包括一般規(guī)定;材料力學(xué)性能;荷載和作用;效應(yīng)的組合;連接設(shè)計(jì);硅酮結(jié)構(gòu)膠設(shè)計(jì).(一)一般規(guī)定1,更改了原規(guī)范幕墻立柱應(yīng)懸掛在主體結(jié)構(gòu)上的規(guī)定.原規(guī)定是根據(jù)當(dāng)時(shí)幕墻為框支承的條件制定的.由于現(xiàn)在許多大跨度,復(fù)雜類型的支承鋼結(jié)構(gòu)是下端支承在主體結(jié)構(gòu)上的,而張拉索桿體系更是張拉在主體結(jié)構(gòu)上,不能一概采用懸掛支承的形式.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(jié)構(gòu)采用彈性活動(dòng)連接,這一概念不很明確,到底怎樣才算彈性活動(dòng)連接,容易產(chǎn)生爭(zhēng)議.本規(guī)范規(guī)定了幕墻應(yīng)相對(duì)于主體結(jié)構(gòu)有一定的位移能力,這個(gè)位移能力可以通過各種膠縫和空隙,各種長(zhǎng)圓孔,上下立柱的滑動(dòng)接頭,上下立柱間的留空,3左右梁之間的留空等方式實(shí)現(xiàn).大跨度鋼結(jié)構(gòu)還可以通過鉸接搖臂機(jī)構(gòu)和彈簧機(jī)構(gòu)等充分滿足大位移的要求.因此本次修訂中不再?gòu)?qiáng)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(shí)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(yù)埋件用焊接的工程),有些已經(jīng)經(jīng)歷了多次十二級(jí)臺(tái)風(fēng)的吹襲;焊接連接的幕墻,多次經(jīng)歷9度以上振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)仍安全無損.實(shí)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(chǎng)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(yīng)力計(jì)算修訂后的條文取消了溫度應(yīng)力計(jì)算.從幾年來工程設(shè)計(jì)表明,滿足裝配空隙構(gòu)造要求和縫寬要求后,溫度應(yīng)力一般不起控制作用,所以不再計(jì)算以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì).4,引入重要性系數(shù)和承載力抗震調(diào)整系數(shù)這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本系數(shù),用以調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度,用于無抗震效應(yīng)的組合,用于有地震效應(yīng)的組合.為保持與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表達(dá)一致,本規(guī)范在內(nèi)力,應(yīng)力控制總表達(dá)式中,引入這兩個(gè)系數(shù).在玻璃幕墻設(shè)計(jì)時(shí),這兩個(gè)系數(shù)均可取為1.0,并不增加設(shè)計(jì)工作量.5,采用各個(gè)方向分別驗(yàn)算和控制撓度的方法玻璃幕墻中風(fēng)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(duì)于不影響結(jié)構(gòu)安全的撓度控制,采用風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值和永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別控制的方法.當(dāng)橫梁雙向受力時(shí),水平和豎向兩個(gè)方向分別控制撓度.作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)和裝飾性結(jié)構(gòu),這種控制可以滿足使用要求,也簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)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(huì)使梁產(chǎn)生扭轉(zhuǎn),當(dāng)采用中空,夾層中空玻璃或偏心距較大時(shí),梁受到的扭矩會(huì)較大,設(shè)計(jì)中要加以考慮.(二)材料力學(xué)性能1,玻璃的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值分為三檔原規(guī)范玻璃的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按其厚度分為兩檔,由于級(jí)差過大,會(huì)出現(xiàn)玻璃加厚后承載力反而降低的不合理現(xiàn)象.現(xiàn)在將強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(qiáng)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(qiáng)度低于大面強(qiáng)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(jì)算和玻璃肋的受彎承載力計(jì)算等.3,給出不銹鋼的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取用方法,即按屈服強(qiáng)度除以系數(shù)1.15后得到.4,張拉索桿結(jié)構(gòu)中,拉桿和拉索長(zhǎng)期處于拉力狀態(tài)下,宜有較高的安全度.拉桿強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按屈服強(qiáng)度除以系數(shù)1.4后取用;拉索的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按抗拉強(qiáng)度除以系數(shù)1.8后取用.5,在附錄中列出了耐候鋼的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和螺栓,焊縫,鉚釘連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值.(三)荷載與地震作用1,風(fēng)荷載計(jì)算按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009執(zhí)行.基本風(fēng)壓按50年重現(xiàn)期采用.200m以上高度的幕墻,體型復(fù)雜及風(fēng)環(huán)境復(fù)雜的幕墻宜進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)來決定風(fēng)荷載取值.2,地震作用計(jì)算時(shí),動(dòng)力系數(shù)取值為5.0.并增加了兩個(gè)地面加速度等級(jí)的地震系數(shù)(對(duì)4應(yīng)于7度半和8度半的烈度).(四)荷載和作用效應(yīng)的組合度1,重力荷載分項(xiàng)系數(shù),一般情況下取為1.2.當(dāng)重力荷載效應(yīng)有利時(shí)(如下端支承玻璃肋受彎計(jì)算時(shí),自重產(chǎn)生軸壓力與風(fēng)荷載產(chǎn)生受彎的拉應(yīng)力組合),取為1.0;當(dāng)重力荷載效應(yīng)起控制作用時(shí)(如下端支承的受壓鋼柱,自重與風(fēng)荷載組合),尚應(yīng)考慮為1.35的組合,相應(yīng)風(fēng)荷載的組合系數(shù)取為0.6.2,地震作用效應(yīng)的組合系數(shù)取為0.5.3,在驗(yàn)算幕墻構(gòu)件的撓度時(shí),只驗(yàn)算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值或重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度值,兩者不進(jìn)行組合(驗(yàn)算雨棚和采光頂構(gòu)件時(shí),應(yīng)考慮風(fēng)荷載和自重兩者的共同作用,但這已超出本規(guī)范的范圍).(五)連接設(shè)計(jì)1,要求采用預(yù)埋件連接,預(yù)埋鋼板和預(yù)埋槽應(yīng)在混凝土澆筑前放入并固定其位置.在附錄中列出了預(yù)埋鋼板的設(shè)計(jì)方法.2,沒有條件采用預(yù)埋件時(shí),可用后加錨栓固定連接件.后加錨栓應(yīng)采用機(jī)械式錨栓或化學(xué)錨栓,在條文中還提出了后加錨栓應(yīng)用中應(yīng)遵守的事項(xiàng).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(shè)鋼或混凝土連接梁,柱的要求.(六)密封膠1,結(jié)構(gòu)密封膠承載力設(shè)計(jì)公式采用了強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,與其它部分的設(shè)計(jì)表達(dá)式一致.2,在密封膠厚度計(jì)算時(shí),對(duì)變位承受能力的取值作出規(guī)定,采用應(yīng)力為0.14MPa時(shí)的延伸率,這個(gè)數(shù)值可由廠家提供的應(yīng)力-應(yīng)變曲線得到.玻璃面板的位移取為,明確為風(fēng)荷載作用下的最大層間位移角(此時(shí)膠縫的應(yīng)力不會(huì)超過0.14MPa).必要時(shí)還應(yīng)考慮溫度的作用.六,框支承幕墻的設(shè)計(jì)(一)玻璃面板設(shè)計(jì)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大厚度差的規(guī)定.2,在玻璃的應(yīng)力和撓度計(jì)算中,考慮了玻璃大撓度工作狀態(tài),對(duì)計(jì)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(zhǎng)的1/60.由于幕墻玻璃的撓度主要為風(fēng)荷載產(chǎn)生,因此在計(jì)算撓度時(shí)可采用風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算.4,給出了夾層玻璃和中空玻璃的計(jì)算方法.原規(guī)范中對(duì)夾層玻璃和中空玻璃等效厚度的有關(guān)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(yīng)按其剛度D比例分配,亦即按或比例分配.考慮到中空玻璃中前后片玻璃撓度有差異,將直接承受風(fēng)荷載的前玻璃所分配的荷載加大10%.(二)橫梁設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)的局部厚度不小于螺釘直徑;鋁型材跨度不大于1.2m時(shí),最小2mm;跨度大于1.2m時(shí),最小2.5mm.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(shè)計(jì)時(shí)不予考慮.2,提示橫梁應(yīng)進(jìn)行受彎和受剪設(shè)計(jì).當(dāng)橫梁采用開口截面時(shí),還應(yīng)考慮薄壁桿件約束扭轉(zhuǎn)的影響,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行抗扭計(jì)算.3,取消了原規(guī)范對(duì)橫梁絕對(duì)撓度值的限值規(guī)定.原規(guī)定限值適用于跨度不大的梁.目前幕墻形式多樣,梁的跨度變化很大,采用單一數(shù)值限制有時(shí)會(huì)很不合理.由相對(duì)撓度加以控制5符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般習(xí)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1/250.(三)立柱設(shè)計(jì)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)定鋁型材截面開口部分最小壁厚為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(jìn)行截面設(shè)計(jì)時(shí)不予考慮.2,根據(jù)工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),并考慮到上,下柱連接處即使插芯加長(zhǎng),也難以作為連續(xù)截面進(jìn)行計(jì)算,所以閉口型材的插芯長(zhǎng)度按250mm取用;開口型材可采用適當(dāng)?shù)男筒幕蜾摪暹B接.上,下柱連接構(gòu)造可單邊(上柱或下柱)用螺栓或焊縫固定,另一邊為滑動(dòng)配合.3,立柱可以為拉彎構(gòu)件,也有可能為壓彎構(gòu)件.兩者均須進(jìn)行承載力計(jì)算,壓彎柱還須進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算.規(guī)范第6.3.7條文中"軸壓力"一詞"壓"字為誤加,應(yīng)刪去,公式6.3.7同樣適用于拉彎柱的計(jì)算.4,橫梁與立柱連接可以有多種方式,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(shè)計(jì)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(diǎn)支承全玻幕墻.(一)一般規(guī)定1,更合理地規(guī)定玻璃的最大支承高度.底部支承大玻璃的穩(wěn)定,平面外變形都與玻璃的厚度有關(guān),原規(guī)范規(guī)定玻璃高度4.5