幕墻設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題及預(yù)防(一)
建筑幕墻是建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)是懸掛于主體結(jié)構(gòu)上而相對(duì)主體可活動(dòng)的完整的結(jié)構(gòu)體系,其裝飾、功能、質(zhì)量、環(huán)保、耐火性能、安全等為人們所關(guān)注,學(xué)爾森教育現(xiàn)將近年從事幕墻設(shè)計(jì)審查見(jiàn)到的錯(cuò)誤作一歸納整理,并對(duì)錯(cuò)誤預(yù)防發(fā)表一些看法,供建筑設(shè)計(jì)師、幕墻設(shè)計(jì)師和幕墻企業(yè)借鑒和參考。
一、幕墻設(shè)計(jì)易遺漏的問(wèn)題:
1.在設(shè)計(jì)說(shuō)明中未寫(xiě)明抗震設(shè)防烈度,這是荷載組合重要條件之一。
2.在設(shè)計(jì)說(shuō)明中未寫(xiě)明結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限。
3.在設(shè)計(jì)說(shuō)明中只寫(xiě)了鋼材的牌號(hào),未寫(xiě)明質(zhì)量等級(jí)。
4.在設(shè)計(jì)說(shuō)明中未說(shuō)明焊條型號(hào)、焊縫形式和焊縫質(zhì)量等級(jí)。
5.在設(shè)計(jì)說(shuō)明中未說(shuō)明或圖示明埋于土中或地下的鋼柱腳需用砼包裹。
6.在設(shè)計(jì)說(shuō)明中未寫(xiě)在全隱框、半隱框、全玻璃幕墻和點(diǎn)支式玻璃幕墻都必須采用中性硅酮結(jié)構(gòu)膠,而不應(yīng)采用酸性硅酮結(jié)構(gòu)膠,采用鍍膜玻璃時(shí)更為重要。
7.在設(shè)計(jì)說(shuō)明中未寫(xiě)明硅酮結(jié)構(gòu)膠和耐候密封膠必須在有效期內(nèi)使用。
8.在設(shè)計(jì)說(shuō)明中未寫(xiě)明硅酮結(jié)構(gòu)膠相容性試驗(yàn)和復(fù)驗(yàn)的內(nèi)容要求,不合格不得使用。
9.在設(shè)計(jì)說(shuō)明中未寫(xiě)明除全玻幕墻外,不應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)填注硅酮結(jié)構(gòu)膠。
10.在設(shè)計(jì)說(shuō)明中未寫(xiě)明幕墻玻璃應(yīng)采用安全玻璃: 哪些要夾膠?哪些要鋼化片?
11.在設(shè)計(jì)說(shuō)明中未給出立柱、橫梁型材截面圖重要尺寸及重要部位最小壁厚。
12.在設(shè)計(jì)說(shuō)明中未寫(xiě)明花崗石板材的彎曲強(qiáng)度應(yīng)經(jīng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)實(shí)測(cè)結(jié)果其值不應(yīng)小于8Mpa。
13.在設(shè)計(jì)說(shuō)明中未寫(xiě)明同一幕墻應(yīng)采用同一品牌的單、雙組分硅酮結(jié)構(gòu)膠,并有保質(zhì)年限的質(zhì)保書(shū)。用于石材幕墻的膠還應(yīng)有無(wú)污染的試驗(yàn)報(bào)告和供方提供試驗(yàn)報(bào)告。
14.在設(shè)計(jì)說(shuō)明中未寫(xiě)明同一幕墻應(yīng)采用同一品牌的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠和硅酮耐候膠相容性可配套使用報(bào)告。
15.設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)圖中幕墻立柱、芯子與連接件螺栓直徑小于M10,有的螺栓不對(duì)穿,有的螺栓數(shù)量少于2個(gè),要嚴(yán)格審查螺栓強(qiáng)度計(jì)算書(shū)。
二、幕墻節(jié)能安全設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題
1.熱工節(jié)能設(shè)計(jì)是強(qiáng)制性條款必需落實(shí)
有的建筑采用很薄的6mm單層玻璃的幕墻面積過(guò)大。1000多平米的立面全是大面積的6mm的單玻;有的幼兒園孩子和老師的用房三面外墻全是6mm的單玻;夏熱冬冷,熱工節(jié)能性能很差,一定要謹(jǐn)重合同甲方k值的確定與設(shè)計(jì)保證及衡量撿定依據(jù)什么?否則要設(shè)計(jì)審查階段很難糾正和扯皮造成經(jīng)濟(jì)損失錢(qián)難要。
2.防火安全
有的設(shè)計(jì)樓層間水平防火帶在豎向的位置有誤,它不應(yīng)與幕墻橫梁處于同一高度。有的設(shè)計(jì)1.5mm厚的鍍鋅鋼板承托與主體結(jié)構(gòu)和玻璃間的縫隙未打注防火密封膠,防火玻璃帶如何處理好千萬(wàn)不可不謹(jǐn)重。
3.防雷安全
有的防雷節(jié)點(diǎn)圖中缺下立柱與連接件的防雷跨越線(xiàn),未形成電氣通路;有的幕墻邊立柱未設(shè)置防雷線(xiàn)。
4.立面防水、防污
幕墻的檐口、立面裝飾線(xiàn)條、窗臺(tái)等懸挑部位的下表面未設(shè)計(jì)排水坡度或排水扳,造成爬水、污染建筑物立面。
三、幕墻鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題
1.幕墻鋼結(jié)構(gòu)未采用熱浸鍍鋅或耐候結(jié)構(gòu)鋼Q235或Q345。
2.忽視鋼材或鋼結(jié)構(gòu)的表面處理,不能完整地寫(xiě)出構(gòu)件的除銹方法、除銹等級(jí)、底面配套涂料名稱(chēng)及道數(shù)、涂膜總厚度等,工程實(shí)施中除銹等級(jí)與除銹方法不符,達(dá)不到除銹等級(jí)和除銹質(zhì)量的要求。鋼結(jié)構(gòu)的表面處理應(yīng)選用熱浸鍍鋅或噴丸除銹,盡量不選用手工除銹和半機(jī)械化除銹。
3.防護(hù)涂料的選擇未區(qū)分外界的侵蝕作用等級(jí),如室內(nèi)構(gòu)件一般屬于弱侵蝕性或無(wú)侵蝕性,可以選用中等的防腐涂料,而室內(nèi)的游泳館或室外的天溝應(yīng)屬于中等侵蝕性,除表面處理應(yīng)選用熱浸鍍鋅或噴丸外,涂料應(yīng)選用高耐候性的底、面配套涂料。室外天溝材料宜選用不銹鋼。
4.未寫(xiě)明幕墻的螺栓、螺釘、螺母等連接件應(yīng)為正規(guī)廠(chǎng)家的合格產(chǎn)品,材料應(yīng)采用奧氏體不銹鋼或表面應(yīng)經(jīng)熱浸鍍鋅處理,應(yīng)有鋼材的材質(zhì)報(bào)告、復(fù)驗(yàn)報(bào)告和產(chǎn)品合格證書(shū)。
5.未寫(xiě)明閉口鋼構(gòu)件沿全長(zhǎng)和端部應(yīng)焊接封閉。
四、幕墻計(jì)算方面的問(wèn)題
1.幕墻風(fēng)荷載計(jì)算,《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003(以下稱(chēng)新規(guī)范),已規(guī)定按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001采用,其陣風(fēng)系數(shù)βZ應(yīng)按公式計(jì)算,不是原2.25;風(fēng)載體型系數(shù)μS墻面區(qū)為1.2,墻角區(qū)為2.0,不是原都用1.5。有的工程仍按老規(guī)范取值,風(fēng)荷載取值偏大。
2.新規(guī)范規(guī)定玻璃和結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度計(jì)算不考慮溫度作用,但許多工程仍在計(jì)算溫度應(yīng)力。
3.框支玻璃幕墻、全玻幕墻、鋁板幕墻板的強(qiáng)度和撓度計(jì)算未考慮折減系數(shù)η。
4.計(jì)算幕墻構(gòu)件的撓度時(shí),新規(guī)范規(guī)定不考慮地震荷載和控制原撓度絕對(duì)值20mm
?。▽?duì)于鋁合金型材)、15mm(對(duì)于鋼型材);計(jì)算橫梁撓度時(shí),水平荷載與豎直荷載分開(kāi)計(jì)算,不進(jìn)行撓度組合。但有的工程仍在按老規(guī)范計(jì)算。
5.當(dāng)幕墻采用后置予埋板與主體結(jié)構(gòu)連接且幕墻懸挑較大時(shí),忽略了對(duì)錨栓抗撥力的計(jì)算,有的設(shè)計(jì)人員憑自己想出來(lái)的錯(cuò)誤公式計(jì)算錨栓的撥力,致使計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。當(dāng)錨栓總數(shù)為4個(gè)時(shí),單個(gè)錨栓所受拉力的公式為:
N設(shè)=[(N/2+M/Z)/n] β≤N撥/2.0
其中:N——水平力設(shè)計(jì)值; M——豎向彎矩設(shè)計(jì)值;
Z——上、下兩行錨栓的距離; n——錨栓的豎向列數(shù);
β——錨栓應(yīng)力調(diào)整系數(shù),當(dāng)錨栓總數(shù)為4時(shí),取1.25。
五、框支玻璃幕墻設(shè)計(jì)問(wèn)題
1.隱框或半隱框玻璃幕墻未注出結(jié)構(gòu)膠厚寬的尺寸,有的設(shè)計(jì)膠縫尺寸偏小,未考慮幕墻邊緣板塊與立柱固定變差等不利因素。
2.未注明中空玻璃為雙道密封。
3.未注明鍍膜玻璃安裝時(shí)鍍膜面應(yīng)朝向室內(nèi),中空玻朝內(nèi)和在外片還是內(nèi)片。
4.未寫(xiě)明橫梁與立柱之間采用柔性墊片或留1~2mm縫隙注膠防止溫度伸縮產(chǎn)生噪音。
5.未注明連接螺栓、膨脹螺栓、化學(xué)螺栓的防松措施,螺母下未加彈簧墊圈等。
六、石材幕墻、鋁板幕墻設(shè)計(jì)問(wèn)題
1.花崗石板材,特別是檐口或立面裝飾線(xiàn)條部分的小塊花崗石板材的掛鉤數(shù)量偏少, 應(yīng)另外增加掛件數(shù)量等有效措施。
2.鋼結(jié)構(gòu)立柱與主體結(jié)構(gòu)焊接連接,幕墻相對(duì)于主體結(jié)構(gòu)不許轉(zhuǎn)動(dòng),可采用矩形鋼管立柱和U型連接件等措施。
3.鋁板幕墻,當(dāng)分格較大需要加加勁肋加強(qiáng)面板剛度時(shí),在工藝施工單中要畫(huà)出加勁肋位置、截面規(guī)格及連接方法。
七、玻璃采光頂、玻璃雨篷方面的設(shè)計(jì)問(wèn)題
1.有的采光頂玻璃面積過(guò)大,玻璃太薄,如有的大到1.3~1.4平方米,層高又不高,夏熱,冬天冷,熱工性能差,又不節(jié)能。
2.采光頂普遍通風(fēng)不良,未設(shè)通風(fēng)窗,衛(wèi)生和熱工條件差。
3.采光頂?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)縱橫構(gòu)件布置不當(dāng),施工工藝性不好,難于保證工程質(zhì)量;構(gòu)件截面選型不當(dāng), 應(yīng)采用有限元計(jì)算分析去進(jìn)行,管形構(gòu)件未注明全長(zhǎng)和端部要求焊接封閉。
4.采光頂鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算錯(cuò)誤,或不計(jì)算,構(gòu)件承載力不夠,采用有限元計(jì)算分析去。
5.采光頂鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)深度不夠,未標(biāo)明焊接形式和焊縫質(zhì)量等級(jí),應(yīng)該增加加勁板的未增加。
6.玻璃雨篷防腐設(shè)計(jì)不當(dāng),不銹鋼套管內(nèi)的圓鋼拉桿、兩端的連接耳板、銷(xiāo)軸等屬于室外構(gòu)件和中等侵蝕性,未經(jīng)熱浸鍍鋅處理,日后流黃銹污染建筑立面;雨篷的天溝采有鋼質(zhì)時(shí)未作熱浸鍍鋅或噴丸除銹處理,未采用高耐候性底、面配套涂料;玻璃下的鋼架等構(gòu)件伸出玻璃范圍以外,常常淋雨生銹等。
八、設(shè)計(jì)表達(dá)和深度方面的問(wèn)題
1.有的設(shè)計(jì)照搬投標(biāo)時(shí)的說(shuō)明,設(shè)計(jì)說(shuō)明長(zhǎng),重點(diǎn)不突出,工人難于掌握要點(diǎn)。
2.很多設(shè)計(jì)未畫(huà)出幕墻框架布置圖。
3.鋼架施工圖缺節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖。
4.有的設(shè)計(jì)缺必要的施工要求和注意事項(xiàng),如幕墻的玻璃應(yīng)進(jìn)行磨邊處理;鍍膜玻璃安裝鍍膜面應(yīng)朝向室內(nèi);焊接鋼結(jié)構(gòu)造型或采光頂鋼結(jié)構(gòu)的焊工須考試合格和應(yīng)在所焊焊縫旁打焊工的鋼印編號(hào)等。
5.有的土建結(jié)構(gòu)圖中圈梁截面未留出幕墻立柱的位置尺寸。
6.計(jì)算書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙未畫(huà)出立柱型材的截面圖或未標(biāo)注截面尺寸、厚度等,可能造成結(jié)構(gòu)的重大不安全隱患。
九、幕墻設(shè)計(jì)出錯(cuò)的預(yù)防
1.建議設(shè)計(jì)人員在寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明前,先閱讀幾本幕墻規(guī)范中的強(qiáng)制性條文,最好先擬好設(shè)計(jì)說(shuō)明初稿,在具體工程設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)修改后使用。
2.建筑設(shè)計(jì)單位在建施圖中應(yīng)寫(xiě)明玻璃幕墻或采光頂采用單層玻璃、中空玻璃還是夾膠玻璃以及對(duì)通風(fēng)窗數(shù)量和位置設(shè)計(jì)的要求,以控制玻璃幕墻和采光頂?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)質(zhì)量。
3.幕墻設(shè)計(jì)人員要學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范,如《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》,要學(xué)習(xí)和掌握鋼結(jié)構(gòu)和薄鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和技術(shù)。
4.幕墻和采光頂結(jié)構(gòu)的計(jì)算和設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)一,設(shè)計(jì)人員一定要深刻理解結(jié)構(gòu)的受力情況和變形情況,正確地解決結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。
5.建議國(guó)家制定公共建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,使設(shè)計(jì)有規(guī)范可尊,如何檢驗(yàn)有數(shù)可據(jù), 要解決設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)軟件工具檢定檢測(cè)工作的認(rèn)定。
6.提倡建筑、結(jié)構(gòu)、幕墻設(shè)計(jì)人員常參加各類(lèi)幕墻學(xué)習(xí)班和學(xué)術(shù)活動(dòng),幕墻設(shè)計(jì)人員開(kāi)展技術(shù)交流,開(kāi)闊眼界,溝通信息,加強(qiáng)學(xué)習(xí),提高理論水平和設(shè)計(jì)水平---必需撐握和具備現(xiàn)代三專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)計(jì)算軟件: 門(mén)窗、幕墻、有限元計(jì)算分析工具的操作和應(yīng)用, 否則不是一位稱(chēng)職的幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師。
幕墻設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及分析(二)
2.3 石材面板的分類(lèi)和名稱(chēng)
石材面板的分類(lèi)和名稱(chēng)可按兩個(gè)系統(tǒng)予以界定。
2.3.1巖石的地質(zhì)學(xué)分類(lèi)(GB/T13890)
石材的容重、吸水率、放射性水平等物理性能,取決于巖石的地質(zhì)學(xué)分類(lèi),可按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《天然飾面石材術(shù)語(yǔ)》GB/T13890規(guī)定(表4)。規(guī)范中,按此種分類(lèi)時(shí)均稱(chēng)為“巖”
表4 構(gòu)成石材面板的巖石
分類(lèi) | 巖漿巖 | 沉積巖 | 變質(zhì)巖 | ||||
噴出巖 | 淺成巖 | 深成巖 | 鈣鎂質(zhì) | 硅質(zhì) | 鈣鎂質(zhì) | 硅質(zhì) | |
巖石名稱(chēng) | 玄武巖 | 輝綠巖 | 花崗巖 橄欖巖 輝長(zhǎng)巖 閃長(zhǎng)巖 | 石灰?guī)r 白云巖 凝灰?guī)r 頁(yè)巖 |
2.3.2石材面板的商品分類(lèi)(GB/T17670)
在石材市場(chǎng)上,習(xí)慣了一種商品分類(lèi)、編號(hào)的辦法,它按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《天然石材統(tǒng)一編號(hào)》GB/T17670進(jìn)行,這種分類(lèi)將晶粒相似、花紋相似的石材,以其外觀(guān)感覺(jué)歸并為一類(lèi),不管其巖石的形成過(guò)程和化學(xué)成分。這種分類(lèi)方法便于幕墻設(shè)計(jì)選用商品石材。按這種分類(lèi)時(shí),規(guī)范中稱(chēng)之為“石”或“XX石類(lèi)型”(表5)。
表5工作 常用幕墻石材面板的類(lèi)型
商業(yè)類(lèi)型 | 花崗石 | 大理石 | 板石 |
編號(hào) | GXXXX | MXXXX | SXXXX |
類(lèi)型中包括的 巖石 | 巖漿巖全部 變質(zhì)巖中的片麻巖 | 沉積巖中的石灰?guī)r、白云巖,變質(zhì)巖中的大理巖 | 頁(yè)巖、板巖、砂巖、凝灰?guī)r等 |
2.4 石材防水劑的選用
表面防水處理材料可采用有機(jī)硅材料或有機(jī)氟材料。有機(jī)硅材料防水性能好,抗氧化、抗靜電,但常偏堿性;有機(jī)氟材料抗氧化、防水、抗油、防污,且多為中性,但價(jià)格稍高,防水性能稍遜于有機(jī)硅防水材料。有些工程兩者兼用,各刷一層。
除非建筑上有特別要求,一般應(yīng)選用透氣的、不成膜的防水材料,防水材料不應(yīng)改變石材的顏色和表面光澤。
防水劑目前耐久性約為5年,應(yīng)要求廠(chǎng)家提供使用壽命檢驗(yàn)證明。防水劑應(yīng)有可再涂刷性能,以便日后補(bǔ)涂。
3.建筑設(shè)計(jì)
3.1 防火、隔煙設(shè)計(jì)
3.1.1水平和豎向耐火帶
1. 水平耐火帶
樓面外緣應(yīng)有耐火時(shí)間不低于1.0小時(shí)、高度不小于800mm的水平耐火帶。水平耐火帶的位置可在樓面標(biāo)高之上、跨越樓面標(biāo)高或在樓面標(biāo)高之下??梢杂?jì)入這個(gè)耐火帶高度的部件有:不燃燒的實(shí)體裙墻;樓面邊緣的鋼筋混凝土梁板;由耐火材料組成的防火裙墻;防火玻璃板。
2. 豎向耐火帶
室內(nèi)防火隔墻(防火隔斷)到樓面邊緣處與幕墻相交,兩側(cè)應(yīng)有耐火極限不低于1.0小時(shí),寬度不小于1.0m的豎向耐火帶。可計(jì)入這豎向耐火帶寬度的部件有:實(shí)體混凝土墻或砌體墻;玻璃幕墻的防火玻璃面板;石材幕墻的天然石板、微晶玻璃面板。
3.1.2層間的防煙封堵
樓層是防火單元,層間防煙封堵主要作用是在幕墻被燒壞之前,防止煙霧從下一樓層通過(guò)幕墻與主體結(jié)構(gòu)之間的空隙向上一層竄入。幕墻本身由鋁型材、玻璃、鋁板組成,不具備耐火能力,火災(zāi)后很快被燒毀,所以只要求防煙封堵在幕墻燒毀前的0.5~1.0小時(shí)內(nèi)起防煙作用。幕墻燒毀后,防煙封堵不再起作用,所以防煙封堵有1.0小時(shí)的耐火極限已經(jīng)足夠。
防煙封堵做法可以有許多種,并不局限于采用防火巖棉,例如還可以采用8mm或10mm的單層防火玻璃,只要達(dá)到1.0小時(shí)的防火要求,密實(shí)而不讓煙霧穿過(guò)即可。防煙封堵要求每層一道,有些設(shè)計(jì)做兩道也是可以的。
采用防火巖棉時(shí),由水平托板支承,巖棉的厚度不應(yīng)小于100mm。防煙封堵的巖棉要求充填密實(shí),不讓煙霧穿過(guò)。有工程理解為要防火巖棉充填整個(gè)窗下墻后的空間,這是不正確的,可能是將窗下面板后面豎向布置的玻璃棉保溫材料誤認(rèn)為是防煙巖棉了。實(shí)際上防煙巖棉封堵是水平布置的,厚度為100mm的那一部分。面板背后豎向分布、作為保溫材料的玻璃棉并不具備防火性能,不能作為防煙封堵使用,更不能據(jù)此提出“防煙巖棉必須填滿(mǎn)整個(gè)窗下墻”的不合理要求。
即使需要在玻璃面板后面設(shè)置保溫層,也要離開(kāi)玻璃面板,形成較大的空間,絕不能“填充密實(shí)”,否則會(huì)因陽(yáng)光透射積累熱量使玻璃溫度升高而開(kāi)裂。
3.1.3實(shí)體墻面上的防煙封堵
連續(xù)多層的實(shí)體墻面本身不透煙,因此不要求層間必須布置水平防煙封堵。不設(shè)水平的層間煙堵時(shí),門(mén)窗洞口的邊緣四周應(yīng)進(jìn)行防煙封堵,防止煙霧從門(mén)窗四周側(cè)面竄入室內(nèi)。封堵常采用巖棉,封堵厚度不宜小于100mm。
3.2 安全玻璃的選用
安全玻璃指的是鋼化玻璃和夾層玻璃?,F(xiàn)在有些地方標(biāo)準(zhǔn)和文件籠統(tǒng)規(guī)定“玻璃幕墻必須采用安全玻璃”,并不妥當(dāng),不分場(chǎng)合一刀切,使用安全玻璃并不一定安全,有些時(shí)候反而是安全隱患。正確的做法是具體情況具體分析,根據(jù)使用條件選用能最大限度保障安全的玻璃品種,也就是“玻璃幕墻選用玻璃應(yīng)最大限度保證使用安全”。
3.2.1容易受撞擊部位的玻璃
落地玻璃墻距地面900mm以下的部位、玻璃欄桿、玻璃樓梯板、玻璃地面板等部位,采用單片鋼化玻璃并不安全。因?yàn)殇摶Aщm然也算安全玻璃,但有自爆現(xiàn)象,在沖擊下也容易飛散,一旦破壞就會(huì)產(chǎn)生人員墜落的危險(xiǎn)。這些部位,宜采用夾層玻璃。
3.2.2玻璃肋
玻璃肋是全玻幕墻和玻璃肋采光頂?shù)闹饕С薪Y(jié)構(gòu),不應(yīng)采用單片鋼化玻璃。鋼化玻璃即使無(wú)外力沖擊,也可能自爆飛散,使整個(gè)結(jié)構(gòu)突然破壞,后果嚴(yán)重,所以宜采用夾層玻璃或夾層鋼化玻璃。
高度大于8m的全玻幕墻玻璃肋,如果夾膠有困難,不得已寧愿采用普通浮法玻璃。浮法玻璃不會(huì)自行爆裂飛散,即使開(kāi)裂后仍可保留在原位,可以進(jìn)行更換而不至于整片墻垮坍。
點(diǎn)支承玻璃幕墻中的玻璃肋,應(yīng)采用夾層鋼化玻璃。如果長(zhǎng)度受鋼化、夾膠工藝限制,可用不銹鋼板分段接駁。
幕墻設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及分析(三)
3.2.3 夾層玻璃幕墻
有些工程在“幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)采用安全玻璃”的導(dǎo)引下,整片墻面全部采用夾層玻璃,表面看來(lái)是安全了,其實(shí)埋下了重大安全隱患。一旦發(fā)生火災(zāi),消防人員無(wú)法擊碎玻璃,射水、救人都難以進(jìn)行;室內(nèi)人員無(wú)法打開(kāi)玻璃逃生,勢(shì)必葬身火海。因此,幕墻大面不能全部采用夾層玻璃,必須留出單片玻璃或中空玻璃的逃生口,并作出明顯標(biāo)記。
3.2.4 透光屋面的玻璃
透光屋面(采光頂)目前尚未頒布規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),所以采用鋼化玻璃還是采用夾層玻璃還有不同的看法。
鋼化玻璃破碎后成粒狀,不容易發(fā)生重大傷人事故。但飛散的顆粒形同玻璃冰雹,也有可能劃傷或擊傷下面的人員。如果采用,高度不宜大于5m。
夾層玻璃不會(huì)飛散,但破碎下垂后有可能從支承處拔出,整體下落,形同“蓋帽”,有可能產(chǎn)生重大傷亡事故。但相對(duì)于單片鋼化玻璃自爆率頗高而言,發(fā)生夾層玻璃整體“蓋帽”扣下的可能性是極其罕見(jiàn)的。因此目前多數(shù)工程傾向于室內(nèi)側(cè)采用夾層玻璃。為減少“蓋帽”的危險(xiǎn),采光頂?shù)膴A層玻璃尺寸不宜過(guò)大,邊長(zhǎng)宜在2m以?xún)?nèi);玻璃伸入框內(nèi)的嵌入深度不宜小于25mm,大塊玻璃還要適當(dāng)加深;盡量采用浮法夾層玻璃或半鋼化夾層玻璃,因?yàn)樗鼈兤屏押蠓殖纱髩K,裂縫延伸至板邊被膠粘或邊框夾持,不會(huì)明顯下垂,減少整體拔出脫落的危險(xiǎn)。
3.3 石材面板的選用
3.3.1 石材面板的質(zhì)量
選用石材面板不能只考慮美觀(guān)、新穎和個(gè)性,首先還是要確保安全。建筑師在選用石材時(shí),要滿(mǎn)足以下的安全要求:
1. 石材要有足夠的強(qiáng)度,花崗石類(lèi)型的面板(GXXXX)其彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)平均值不應(yīng)小于10N/mm2,最小值不應(yīng)小于8N/mm2;大理石類(lèi)型(MXXXX)和板石類(lèi)型(SXXXX)的面板,其彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)值不應(yīng)小于5N/mm2,最小值不應(yīng)小于4N/mm2。
2. 石材面板不應(yīng)夾有軟弱夾層或軟弱礦脈;有層狀紋理的面板,不應(yīng)有粗粒、疏松、多孔的條紋。
3. 洞石的孔洞不宜過(guò)于密集,孔洞直徑不宜大于5mm??锥床灰诉^(guò)深,更不應(yīng)穿透石板。
3.3.2 石材面板的連接方式
石板幕墻的面板,宜采用以下幾類(lèi)連接方式:
1. 在石板邊緣開(kāi)槽口,用金屬掛件連接;
2. 在石材面板背后,開(kāi)孔或開(kāi)槽,用背栓、背槽或背卡連接;
3. 在面板的邊緣打結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)鋁型材附框,通過(guò)附框與橫梁、立柱連結(jié),附框應(yīng)帶掛鉤固定石材面板。
3.3.3 石材面板背面的復(fù)合層
石板是脆性材料,自重也較大,為防止石材面板破碎后墜落造成人員和財(cái)產(chǎn)損失,可在面板背面粘貼玻璃纖維布或附加玻璃纖維加強(qiáng)樹(shù)脂層??箯潖?qiáng)度試驗(yàn)平均值低于8 N/mm2的石板、松散軟弱和多孔的石材面板,應(yīng)設(shè)背面復(fù)合層。
3.3.4 優(yōu)先采注膠式板縫
硅酮耐候密封膠注膠式板縫可以作為第二道防線(xiàn),有效地防止石材面板破碎后墜落傷人,應(yīng)優(yōu)先采用。強(qiáng)度低,質(zhì)地疏松和多孔的石材面板,應(yīng)采用注膠式板縫。
4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則
4.1 設(shè)計(jì)使用年限
目前,主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限一般工程為50年,特殊工程為100年。幕墻是維護(hù)結(jié)構(gòu),是可以拆換的結(jié)構(gòu),所以幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限不低于25年。就是說(shuō),在25年內(nèi),面板、支承結(jié)構(gòu)、連接部件都不應(yīng)產(chǎn)生安全問(wèn)題。
至于建筑功能和幕墻外觀(guān)的使用年限,目前尚沒(méi)有一致的說(shuō)法。
作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的面板材料(玻璃、石材、金屬板)、支承結(jié)構(gòu)的鋁型材和鋼型材、鋼連接件預(yù)埋件的有效壽命至少超過(guò)25年,可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)使用年限要求。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的實(shí)際壽命也不止25年,過(guò)去廠(chǎng)家出具結(jié)構(gòu)膠10年保證書(shū)只是例行的商業(yè)操作。目前國(guó)內(nèi)主要硅酮膠廠(chǎng)家已可以出具25年保證書(shū)。因此,幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為不小于25年是適當(dāng)?shù)?,?guó)內(nèi)外幕墻工程的經(jīng)驗(yàn)證明也是可以辦得到的。
至于某些業(yè)主要求幕墻保用50年甚至更長(zhǎng),目前尚無(wú)確切依據(jù)。尤其是建筑外觀(guān)和水密、氣密功能,能否維持50年以上,沒(méi)有太多的工程實(shí)踐。
4.2 幕墻支承鋼結(jié)構(gòu)的焊接
焊接是目前鋼結(jié)構(gòu)最可靠的連接方式之一。萬(wàn)噸巨輪的船體是焊接的,可以抗擊狂風(fēng)巨浪;核反應(yīng)堆的外殼是焊接的,可以耐受高溫、高壓和幅射;百層以上的高樓大廈是焊接的,可以抵抗強(qiáng)烈地震和臺(tái)風(fēng)。因此,在幕墻鋼結(jié)構(gòu)上采用焊接,完全是可以的。
正如本文1.1節(jié)中所述,幕墻有非常多的環(huán)節(jié)可以提供變形和位移的性能,部分環(huán)節(jié)采用焊接并不妨礙幕墻耐受大變形的能力。本文作者參與的十余項(xiàng)幕墻工程中,不少連接都采用焊接。深圳一些工程在強(qiáng)大臺(tái)風(fēng)吹襲下多次經(jīng)受了考驗(yàn);多個(gè)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)表明,部分連接采焊接的幕墻,在8、9度罕遇地震作用下,位移達(dá)1/60~1/50,也無(wú)一破損。大量實(shí)踐證明:不允許焊接是沒(méi)有道理的。
至于現(xiàn)場(chǎng)焊接的質(zhì)量,那是施工管理的問(wèn)題,管理不到位,什么連接都要出問(wèn)題。北京多個(gè)奧運(yùn)工程、央視大廈、北京電視中心的大尺寸厚板鋼梁焊接都可以保證質(zhì)量,難道一般的幕墻焊接就無(wú)法保證質(zhì)量?所以保證質(zhì)量不是禁止焊接的理由。
因此,JGJ102-2003和修訂中的JGJ133規(guī)范,刪除了這一不合理規(guī)定,代之以對(duì)焊接設(shè)計(jì)和施工的相應(yīng)規(guī)定。
4.3 化學(xué)錨栓的受熱問(wèn)題
化學(xué)錨栓主要靠化學(xué)粘結(jié)劑完成連接,而一般化學(xué)粘結(jié)劑對(duì)溫度的耐受能力較弱,因此JGJ102-2003規(guī)范規(guī)定:在有可能導(dǎo)致化學(xué)錨栓溫度升高的熱影響區(qū)范圍內(nèi),不應(yīng)對(duì)鋼連接件進(jìn)行焊接作業(yè)。但是,如果不是進(jìn)行連接焊縫施焊,而僅僅是對(duì)螺帽下的墊板進(jìn)行間斷、快速的少量定位點(diǎn)焊,不至于使化學(xué)錨栓溫度升高過(guò)多,應(yīng)該是允許的。
當(dāng)確實(shí)需要進(jìn)行連續(xù)焊接作業(yè)時(shí),應(yīng)采取相應(yīng)散熱措施,或采用耐熱化學(xué)錨栓。
4.4 后加錨栓的安全度
在JGJ133-2001中未對(duì)錨栓安全度作出規(guī)定,JGJ102-2003中規(guī)定不具體。在JGJ133修訂中明確列出:后加錨栓承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按其極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以材料性能分項(xiàng)系數(shù)后采用。錨栓材料性能分項(xiàng)系數(shù),對(duì)可變荷載作用不應(yīng)小于2.15;對(duì)永久荷載作用不應(yīng)小于2.50。即是說(shuō),錨栓的總安全度對(duì)可變荷載作用約為3.0;對(duì)永久荷載作用大約為3.5。
4.5 高強(qiáng)硅酮結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》GB16776中,結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)抗拉強(qiáng)度定為0.6N/mm2,因此在風(fēng)荷載和地震作用下,其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f1取為0.2N/mm2;在永久荷載作用下,其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f2取為0.01N/mm2。
由于高性能硅酮結(jié)構(gòu)膠(如白云SS922)的粘結(jié)拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到1.2N/mm2,甚至1.5 N/mm2,再采用上述規(guī)定不盡合理,因此JGJ133修訂中規(guī)定,高性能硅酮結(jié)構(gòu)膠,f1可按其粘結(jié)拉伸強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以系數(shù)3.0后采用;f2可按其粘結(jié)拉伸強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以系數(shù)60.0后采用。
相應(yīng)地,高性能膠的變位承受能力δ,取對(duì)應(yīng)于其受拉應(yīng)力為0.7 f1時(shí)的伸長(zhǎng)率。
幕墻設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及分析(四)
5.面板設(shè)計(jì)
5.1 背部連接的石材面板
5.1.1 背栓、背槽和背卡
背部連接件形式多樣,經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)和論證后可以在工程中應(yīng)用。
背栓應(yīng)采用擴(kuò)大端部、機(jī)械嵌固的切底螺栓,直徑不應(yīng)小于6mm,材質(zhì)應(yīng)采用316不銹鋼或更高性能的不銹鋼。
背槽采用鋁合金型材為連接件,鋁合金型材的性能應(yīng)符合規(guī)范要求。背卡的材質(zhì)為0Cr17Ni12Mo2熱處理高彈性不銹鋼,厚度不小于0.5mm,長(zhǎng)度不小35mm。
5.1.2 背部連接石材面板的計(jì)算
1.背部連接石材面板分別按四角支承面板或四點(diǎn)支承、周邊懸挑板計(jì)算。有較大懸挑而不考慮,只考慮中間部分計(jì)算的方法不一定安全。
2.在風(fēng)力或地震力作用下,連接件抗拉壓計(jì)算應(yīng)考慮1.25的受力不均勻系數(shù);在自重作用下,應(yīng)根據(jù)其連接構(gòu)造確定承受重力荷載的連接件個(gè)數(shù),除考慮1.25的受力不均勻系數(shù)外,重力荷載分項(xiàng)系數(shù)γG應(yīng)取1.35。
背部連接件的承載力設(shè)計(jì)值按其承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以系數(shù)2.15后采用,即其總安全系數(shù)約為3.0。
5.1.3 背部連接試驗(yàn)
背部連接件形式多樣,所連結(jié)的石材種類(lèi)繁多,性能各異,故應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)具體確定該工程設(shè)計(jì)中所采用的承載力大小。
拉拔試驗(yàn)破壞形式應(yīng)為石材破壞或連接件破斷,不允許出現(xiàn)連接件整體從石材面板中拔出的試驗(yàn)結(jié)果。