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《建筑幕墻》新規(guī)范實施后幕墻設計應注意的若干問題

文檔作者：佘春生查恩明李樹娜文檔來源：沈陽遠大鋁業(yè)工程有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月16日
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簋碴叁絲
《建筇幕墻》觚規(guī)范實旋后幕墻設計
應注意的若干問題
佘春生查恩明李樹娜沈陽遠大鋁業(yè)工程有限公司
摘要：GB／T 21086--2007(建筑幕墻》已經(jīng)開始實施兩年多了，可是筆者在工作中發(fā)現(xiàn)，還有相當多的設計員對本規(guī)范不
甚了解，甚至根本沒有聽說過，因此筆者想借助《門窗》雜志這個幕墻設計者交流的平臺介紹一下新的《建筑幕墻》規(guī)范實施后幕
墻設計應注意的若干問題。
關(guān)鍵詞：建筑幕墻；玻璃幕墻；金屬與石材幕墻；幕墻設計
1 前言
GB廠r 21086—2007《建筑幕墻》(以下簡稱新規(guī)
范)實施后，其中涉及的一些內(nèi)容與JGJ 102--2003
《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》及JGJ 133—2001《金屬
與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱玻璃幕墻規(guī)
范和金屬與石材幕墻規(guī)范)的規(guī)定不同，新規(guī)范對
幕墻立柱及橫梁的撓度限值及采光頂風荷載的取
值等問題均與老規(guī)范相比都發(fā)生了明顯的變化，這
就要求我們在設計過程中應該嚴格按照新規(guī)范執(zhí)
行。由于新規(guī)范所涉及的內(nèi)容較多，筆者只對本新
規(guī)范中變化最大的幾個部分加以講解，其他內(nèi)容應
由讀者詳細閱讀新規(guī)范，自行消化。
2玻璃幕墻與采光頂設計應注意的若干問題
a)新規(guī)范對玻璃幕墻立柱增加了絕對撓度限
值這一項要求，當立柱的跨度不大于4．5m時絕對撓
度不應大于20mm；當立柱的跨度大于4．5m時，絕
對撓度不應大于30ram，而玻璃幕墻規(guī)范并沒有這
方面的規(guī)定；
．JGJ 102--2003(玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》6．3．10
規(guī)定如下：在風荷載標準值作用下，立柱的撓度限
值dcli。宜按下列規(guī)定采用：
鋁合金型材：dtum=11180 (6．3．10-1)
鋼型材：df螄=l／250 (6．3．10-2)
GB廠r 21086--2007((建筑幕墻》規(guī)定見表1：
表1
支撐結(jié)構(gòu)類型I黼I絕翟薯度
l構(gòu)件式玻璃幕墻l鋁合金型材I L／180 20(30)‘
單元式幕墻鋼型材L／250 20(30)-l
‘括號內(nèi)數(shù)據(jù)適用于跨距超過4500mm的建筑幕墻產(chǎn)品。l
新規(guī)范增加了絕對撓度限值后，對幕墻立柱的
選擇有那些影響呢?筆者做了一個簡單的比較(以鋁
合金型材為例)：如果幕墻立柱的跨度L。<3600mm
時，兩個規(guī)范是沒有區(qū)別的，因為∥180一<20mm。但
是，當立柱的跨度較大時，差異就變得非常明顯了。
筆者舉個計算實例加以說明，假設立柱的跨度為L=
4500mm，所承受的風荷載標準值為肜。=1．5kPa，幕墻
的分格寬度為B=I．5m，用兩個規(guī)范計算結(jié)果進行比
較如下：
按照玻璃幕墻規(guī)范計算如下：
LI>5xqxL4／[384xEx(L／180)1=5x2．25x450&amp;amp;／(384x
70000x25)=686cm4
根據(jù)以上計算結(jié)果，鋁合金立柱斷面最小為
200x60x3的矩形管(I。=714era4)。
按照新規(guī)范計算如下：
I，>15xqxL4／{384xEx[min(L／180)，20mmll=5x2．25x
450041(384x70000x20)=858em4
匕式中：
2010．09 01
萬方數(shù)據(jù)
圃&amp;amp;wind佃ews
卜幕墻立柱抵抗風荷載變形所需的慣性
矩，單位為cm4；
口——幕墻立柱所承受的線荷載，q=wkxB=1．5X
1．5=2．25N／ram；
弘——鋁合金材料的彈性模量，取E=70000N／mm2。
根據(jù)以上計算結(jié)果，鋁合金立柱斷面最小為
215x60x3的矩形管。此結(jié)果與玻璃幕墻規(guī)范計算
的結(jié)果相比斷面需拉高15mm?？梢娦乱?guī)范實施
后，對大垮度幕墻而言幕墻的造價要有一定程度
的增加。
b)新規(guī)范中規(guī)定玻璃幕墻橫梁在自重荷載標
準值作用下的撓度不應大于跨度的11500和3mm
的較小值。玻璃幕墻規(guī)范要求橫梁在自重荷載標準
值作用下的撓度限值為跨度的1／180；
JGJ 102--2003《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》6．2．7
規(guī)定如下：在風荷載或重力荷載標準值作用下，橫
梁的撓度限值d‰宜按下列規(guī)定采用：
鋁合金型材：d‰=11180 (1)
鋼型材：dm,,=l／250 (2)
式中：
f_橫梁的跨度，mm，懸臂構(gòu)件可取挑出長度
的2倍。
GB廠r 21086--2007{建筑幕墻》規(guī)定如下：
——幕墻應能承受自重和設計時規(guī)定的各種
附件的重量，并能可靠地傳遞到主體結(jié)構(gòu)；
——在自重標準值作用下，水平受力構(gòu)件在單
塊面板兩端跨距內(nèi)的最大撓度不應超過該面板兩
端跨距的l，500，且不應超過3ram。
新規(guī)范對幕墻橫梁在重力荷載作用下的撓度
要求更加嚴格了，筆者做了一個簡單的比較(以鋁
合金型材為例)：假設幕墻橫梁的跨度L=1800mm，
玻璃的配置為8+12A+8mm的鋼化中空玻璃，幕墻
的分格高度為H=2000mm，玻璃重力荷載以兩點集
中力的形式作用到橫梁上，作用點距兩側(cè)的1／4位
置。用兩個規(guī)范計算結(jié)果進行比較如下：
按照玻璃幕墻規(guī)范計算如下：
‘≥PxaxL2x[3--4x(a／L)2]／[24xEx(L／180)]=737x
450x18002x[3—．4x(1／4)2]／(24x70000x10)=24cm'
根據(jù)以上計算結(jié)果，選用60x60x2．5的鋁合金
方管就能滿足荷載要求。
按照新規(guī)范計算如下：
ly≥PxaxL2x[3-4x(a／L)刁／124xEx[min(3,L／500)]}=
墓碴叁絲
734x450x 1 8002x[3--4x(1／4)2]／(24x70000x3)=82cm4
上式中： 卜幕墻橫梁抵抗重力荷載變形所需的慣性
矩，單位為cm4；
P_玻璃重力集中荷載，P=0．016x2560x2．0x
1．8x 10／2=737N； P重力荷載作用點到橫梁邊部的距離，口=
1 800／4=450mm；
D—嘲合金材料的彈性模量，取E=70000N／mm2。
根據(jù)以上計算結(jié)果，要求橫梁斷面最小為130x
60x3．5的鋁合金方管。與玻璃幕墻規(guī)范相比橫梁每
米的重量增加了2kg?？梢娦乱?guī)范實施后，對分格
寬度較大的幕墻而言，幕墻的造價要有很大程度的
增加。
再從上面的公式分析做進一步的分析，看如何才
能既保證使用安全又節(jié)省造價。公式中的a表示重力
作用點到橫梁兩側(cè)的距離，該值與橫梁的慣性矩成正
比例關(guān)系，規(guī)范中建議此值取橫梁跨度的1／4，但是這
個值是規(guī)范的建議值，并不是強制要求，參照國外
的規(guī)范，該值可以調(diào)整為橫梁跨度的1，8或150mm
較大者。按照此方法，還是按照新規(guī)范計算得到的
I#42cm4，這就要求橫梁斷面最小為85x60x2．5的方
管，與玻璃幕墻規(guī)范相比橫梁每米的重量只增加了
0．5kg?？梢娡ㄟ^調(diào)整重力作用點的位置對橫梁的造
價有較大影響。
c)新規(guī)范對采光頂和金屬屋面的荷載及撓度
的取值給出了具體的要求，而之前國家并沒有出臺
采光頂?shù)南嚓P(guān)規(guī)范；
GBfr 21086--2007{建筑幕墻》規(guī)定如下：
——采光頂和金屬屋面抗風壓性能指標應按
GB 50009的規(guī)定計算確定，不應低于采光頂和金屬
屋面所在地的風荷載標準值形置，且不應小于
1．5kPa；
——采光頂和金屬屋面所承受的活荷載、積灰
荷載、施工及檢修荷載應按GB 50009的有關(guān)規(guī)定
采用。根據(jù)實際使用條件，應考慮采光頂和金屬屋
面在最不利條件下所承受的附加荷載，如積水荷
載、冰荷載等，并進行適當組合；
——在風荷載、雪荷載、結(jié)構(gòu)自重荷載、地震作
用及屋面荷載組合作用下，以及在長期荷載單獨作
用下，采光頂和金屬屋面構(gòu)件相對撓度最大限值應
符合表2規(guī)定。
02 2010．09
萬方數(shù)據(jù)
墓碴叁墼
表2采光頂金屬屋面構(gòu)件的撓度要求
鋁合金型鋼型材
四邊支承點支承玻
材(L為(L為跨
玻璃面板璃面板
(a為玻璃(b為長邊
跨距) 距)
短邊長度) 跨距)
相對
采光頂L1180 L／250 a／60 b／60
金屬撓度L1180 L／250
屋面
在此規(guī)范沒有實施之前，采光頂和金屬屋面的
風荷載標準值的取值一直沒有一個統(tǒng)一的標準。現(xiàn)
今新規(guī)范實施后，采光頂和金屬屋面的風荷載標準
值按照GB 50009建筑荷載規(guī)范計算出來的數(shù)值要
和1．5kPa進行比較，取兩者較大值。
3金屬與石材幕墻設計應注意的若干問題
a)新規(guī)范取消了立柱絕對撓度限值這一項，
只按如下要求執(zhí)行：鋁合金立柱撓度限值為跨度
的1／180，鋼框為跨度的1／250。并且荷載只包含風
荷載，去掉了地震荷載的影響；
JGJ 133—2001《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)
范》規(guī)定如下：
立柱由風荷載標準值和地震作用標準值產(chǎn)生
的撓度“應按本規(guī)范第5．7．4條的規(guī)定計算，并應
符合下列要求：
——當跨度不大于7．5m的立柱：鋁合金型材
u<一lll80，u一><20mm；鋼型材u><一11300，u≤15mm；>5xq×￡4／{384×E×min【15，(L／300)]}=5x1．5x
600&amp;amp;／(384x206000x1 51_8 1 9era4
根據(jù)以上計算結(jié)果，要求立柱斷面最小為160x
80x6的鋼方管。
按照新規(guī)范計算如下：
，x t>5 xq xL4／[384 xE x(L1250)】_5 x1．5 x600(Y／
(384x206000x24)=5 1 lem4
上式中： 卜幕墻立柱抵抗風荷載變形所需的慣性
矩，單位為cm4；
g——幕墻立柱所承受的線荷載，g=t￡，kxB=1．5x
1．0=1．5N／mm；
弘一鋼材的彈性模量，取E=206000N／mm2。
根據(jù)以上計算結(jié)果，這就要求立柱斷面最小為
130x80x6的鋼方管。這與老規(guī)范相比立柱斷面高度
減小了20mm，可見新規(guī)范的實施后，金屬與石材幕
墻的立柱的造價是降低的。
b)新規(guī)范中規(guī)定金屬與石材幕墻的橫框撓
度限值與玻璃幕墻的撓度限值相同，均為跨度的
11500和3mm中的較小值；
JGJ 133--2001《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)
范》規(guī)定如下：
橫梁的撓度值，應符合下式要求：
——當跨度不大于7．5m的橫梁：鋁合金型材
u<。l／180，u、<20mm；鋼型材“≤1／300，u≤15ram；
——當跨度大于7．5m的鋼橫梁u<一l／500。>14 <4．≥3 <3．≥2 <2．≥l
形性
表5
墓墻盔墼
新規(guī)范GB／T 21086--2007(建筑幕墻》見表5。
老規(guī)范風壓變形性能共分五個等級，并且等級
越低風荷載越大，而新規(guī)范分了九個等級，并且等
級越高風荷載越大。
分級代號1 2 3 4 5 6 7 8 9
分級指標
值P3／I【Pa
1．0≤P3<1．5 1．5≤P3<2．0 2．0≤P杉2．5 2．5≤P3<3．0 3．0一<3．5>0．5 >1．5 >2．5 >4．0
空氣
nn3／(m·h) 部分0．5 ≤1．5 ≤2．5 ≤4．0 ≤6．0
滲透
性
(10Pa) 固定≤ >0．Ol >0．05 >0．10 >0．20
部分0．0l ≤0．05 ≤O．10 ≤O．20 ≤O．50
新規(guī)范GB／T 21086--2007(建筑幕墻》見表7、
表8。
表7建筑幕墻開啟部分氣密性能分級
分級代號1 2 3 4
分級指標值
ql【m3／(m·h)】
4．0≥qI>2．5 2．5≥ql>1．5 1．5≥ql>o．5 ql≤0．5
表8建筑幕墻整體氣密性能分級
分級代號1 2 3 4
分級指標值
qA[m3／(m2．h)】
4．O≥q^>2．0 2．0≥qA>1．2 1．2≥q^>0．5 ql≤0．5
老規(guī)范空氣滲透性能共分五個等級，并且等級
越低滲透越小，而新規(guī)范分了四個等級，并且等級
越高滲透越小。
4．3雨水滲漏性能改為水密性能
老規(guī)范GB廠I．15225--1994(建筑幕墻物理性能
分級》見表9。
表9
分級
性能計算單位
I Ⅱ Ⅲ Ⅳ V
雨水
可開≥350 ≥250 ≥150 ≥loo
滲漏Pa
部分
≥500
<500 <350 <250 <150
固定<2500 <1600 <1000 <700
性≥2500
部分≥1600 ≥1000 ≥700 ≥500
GB／T 21086--2007新規(guī)范《建筑幕墻》見表
表10建筑幕墻水密性能分級
分級代號1 2 3 4 5
分級固定500≤
700≤ 1000≤ 1500≤
△P≥
△P< △P< △P<
指標部分△P<700 2000
1000 1500 2000
值
△P 開啟250≤ 350≤ 500≤
700≤
△P≥
△P<
／Pa 部分△P<350 △P<500 AP<700 lOoo
1000
注：5級時需同時標。t固定部分和開啟部分△P的測試值。
老規(guī)范雨水滲透性能共分五個等級，并且等級
越低滲透越大，新規(guī)范也分五個等級，但是等級越
低滲透越小。
4．4保溫性能改為熱工性能并且增加了遮陽系數(shù)
分級項
老規(guī)范GB／T 15225--1994(建筑幕墻物理性能
分級》見表ll。
表11
計量分級
性能
單位I Ⅱ Ⅲ Ⅳ
>0．70 >1．25 >2．00
保溫性W／(m2·K) ≤O．70
≤1．25 ≤2．00 ≤3．30
新規(guī)范GB／T 21086--2007《建筑幕墻》見表
12、表13。
表13建筑幕墻傳熱系數(shù)分級W／(m2．K)
分級
1 2 3 4 5 6 7 8
代號
分級
5．0> 4．0> 3．O> 2．5> 2．O> 1．5>
指標5．O 1．O
≥4．0 ≥3．O ≥2．5 ≥2．0 ≥1．5 ≥1．O
值K
注：8級時需同時標注K的測試值。
04 2010．09
萬方數(shù)據(jù)
墓碴壘絲
表14玻璃幕墻遮陽系數(shù)分級
盤
分級代號1 2 3 4 5 6 7 8
分級指標值S。f 0．9≥sp0．8 j O．8≥s。>o．7 f o．7≥sL)O．6 I o．6≥s。>o．5 1 0．5≥s≯0．4 i O．4≥sc>O．3 o．3≥s≯0．2 f Sc≤o．2
注：0)8級時需問時標注s‘的測試值；
②玻璃幕墻遮陽系數(shù)=幕墻玻璃遮陽系數(shù)×外遮陽的遮陽系數(shù)×(1一蓑毳糞詈釜麟)。
老規(guī)范熱工性能共分四個等級，并且等級越低
對熱工的要求越嚴格，新規(guī)范分八個等級，等級越
高對熱工的要求越嚴格。并且新規(guī)范增加了玻璃幕
墻遮陽系數(shù)的要求，共分了八個等級，等級越低遮
陽系數(shù)越大。
4．5隔聲性能改為空氣聲隔聲性能
老規(guī)范GB廠I'15225--1994(建筑幕墻物理性能
分級》見表15。
表15
計量分級
性能
單位I Ⅱ Ⅲ Ⅳ
隔聲性dB ≥40 <40．≥35 <35．≥30 <30．≥25
16。
老規(guī)范幕墻平面內(nèi)變形性能共分五個等級，并
且等級越低層間相對位移越大，新規(guī)范也分五個等
級，但是等級越高層間相對位移越大。
4．7建筑幕墻耐沖擊性能
老規(guī)范GB廠I'15225--1994((建筑幕墻物理性能
分級》見表19。
表19
計量
I Ⅱ Ⅲ Ⅳ
單位
研(N·m)／sJ F≥280 2IO≤F<280 140≤F<2IO 70≤F<140
20。
新規(guī)范GB／T 21086--2007《建筑幕墻》見表
新規(guī)范GB／T 21086--2007《建筑幕墻》見表表20建筑幕墻耐撞擊性能分級
表16建筑幕墻空氣隔聲性能分級
分級代號l 1 2 I 3 I 4 5 黼一30也<愕35凡><一40賕愕45職卜45 值R州B="值R州B" 老規(guī)范GB廠r="老規(guī)范GB廠r" 表17幕墻平面內(nèi)變形性能分級="表17幕墻平面內(nèi)變形性能分級" 分級指標I="分級指標I" V="V" 位移1="位移1" _x005F_x0031_00="100">900
室內(nèi)側(cè)
降落高度H／mm 1500 2000 >2000
撞擊能量E／(N·nq) 300 500 800 >800
室外側(cè)
降落高度H／mm 700 1100 1800 >1800
注：①性能標注時應按：室內(nèi)側(cè)定級值／室， 、側(cè)定級值。如：
2／3為室內(nèi)2級，室外3級；②當窀內(nèi)側(cè)定級Oi為3級時標注
撞擊能量實測值。當室外側(cè)定級值為4級時$ R注撞擊能最實
際測試值。例如：1200／1900室內(nèi)1200N·m，ji外1900N·m。
新老規(guī)范的評判標準均發(fā)生了改變，幕墻設計
人員要嚴格按照新的標準來。
5結(jié)束語
本文以上內(nèi)容把老規(guī)范和新規(guī)范進行了一下
比較，這樣做的目的是讓所有從事幕墻設計的同仁
們設計出的幕墻產(chǎn)品既能滿足國家規(guī)范的要求，又
要節(jié)約成本。只有我們每個人都節(jié)約能源了，社會
才能夠持續(xù)的發(fā)展；只有我們每個人都為低碳環(huán)保
做貢獻了，我們的家園才會更加美麗、更加持久。
參考文獻
【1】JGJ 102—2003《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范)．
【2】JGJ 133--2001《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》．
【3】GB 50009--2001《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范>．
【4】GB／T 15225一1994《建筑幕墻物理性能分級》．
【5】GB／T 21086--2007《建筑幕墻》．
【6】《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》(第二版)中國建筑工業(yè)出版社．
2010．09 05 </一40賕愕45職卜45></愕35凡>

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