1、設計的一般原則

　　1.1 幕 墻

　　幕墻是建筑外圍護結構或裝飾性結構，但它具有以下的特點(diǎn)：它由面板和支承結構體系組成，是完整的結構系統；它相對于主體結構有一定的位移能力；它只承受直接作用于其上的荷載和作用，不分擔主體結構的荷載和作用。

　　因此，固定窗不屬于建筑幕墻；直接固定在實(shí)體外墻上的干掛石板也不屬于建筑幕墻。

　　1.2 技術(shù)規范及其應用

　　工程技術(shù)規范是已有成熟經(jīng)驗的總結，而不是對未來(lái)技術(shù)發(fā)展的展望。規范制定的原則是列入成熟的技術(shù)，成熟一條寫(xiě)一條。尚在發(fā)展中的新技術(shù)、試用中的新技術(shù)暫不列入。待應用較廣泛＼積累較可靠的經(jīng)驗、確有依據之后，再行列入。因此，規范并不限制新技術(shù)的應用，規范未列入的內容，只要是規范未禁止采用的，一般可以在工程中應用，在應用中總結經(jīng)驗，使它成熟起來(lái)。認為凡是規范未列入的技術(shù)不應采用的看法是不妥當的。當然，采用規范沒(méi)有列入的新技術(shù)，應有充分依據，穩妥可靠，并且幕墻公司應承擔相應的技術(shù)責任。

　　規范條文規定的嚴格性是不同的，應分別掌握，不能一律從嚴。規范的條文分為強制性條文和一般性條文。強制性條文用黑體字印刷，行文采用“必須”、“應”、“不得”、“嚴禁”等文字進(jìn)行最嚴格的限制，強制性條文必須執行，所作規定必須遵守。一般性條文用宋體字印刷，其嚴格程度稍作放松。一般性條文用詞為“應”、“宜”、“可”（相應反面詞為“怒應”、“不宜”、“可不”）三個(gè)等級，要區別對待。采用“應（不應）”等級的規定，正常情況下要執行；采用“宜（不宜）”的規定，優(yōu)先采用：采用“可（可不）”等級的規定，可以靈活掌握，選擇采用。認為只要規范條文涉及事項，都一律按“必須”執行、不得偏離的看法是不妥當的。

　　山于各技術(shù)規范均在不斷修改、更新，而各本規范不能同時(shí)？修訂、同時(shí)頒布，總是輪流先后，因此，在規范應用中，采用“以最新版本為準”的原則。在技術(shù)規范條文中，凡是引用相應規范時(shí)，如果只標明所引用相關(guān)標準的編號而無(wú)發(fā)布年份的，則以最新頒布的版本為準，隨相關(guān)新版本的發(fā)表而變更，無(wú)須特別說(shuō)明。例如《建筑結構荷載規范》 GBJ9—87已于2002年12月31日廢止，代之以GB50009—200l，所以，從2002年12月31日起，在《玻璃幕墻工程技術(shù)規范》，《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規范》中引用的風(fēng)荷載計算方法和系數取值，均應以GB50009—2001為準，無(wú)須等這兩本幕墻規范修訂。

　　1.3 建筑幕墻的高度規范的適用范圍不等于該項技術(shù)的適應范圍。由于規范是成熟技術(shù)的總結，只能是歸納總結兩大面廣、使用較多、技術(shù)成熟的經(jīng)驗，所以規范中有“本規范適用于……”的適用范圍的規定。在規范適用范圍內的工程，可以采用規范的相應規定進(jìn)行設計、施工而無(wú)需其它專(zhuān)門(mén)的措施。反之，超出了適川范圍時(shí)，除應遵守規范中的有關(guān)規定外，尚應采取其它更有效的技術(shù)措施，保證幕墻的結構安全和建筑功能滿(mǎn)足要求。例如，《玻璃幕墻工程技術(shù)規范》 JGJl02—96規定規范的適用范圍是150m高度以下，實(shí)際上1996年時(shí)我國已有幾十幢玻璃幕墻高度超過(guò)150m，最高的金茂大廈已達420m；國外最高的已達445m（芝加哥西爾斯大廈）、412m（紐約世界貿易中心）。所以，150m的規定只是在當時(shí)條件下102規范的適用范圍，而不是玻璃幕墻的適用范圍。由于這幾年大量的經(jīng)驗積累，新頒布的JCJ102—2003規范就取消了適用范圍150m以下的規定。同樣，在《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規范》JGJl33—2001中，規定該規范的適用范圍是150m以下的金屬幕墻和100m以下的石材幕墻。這只是規范的適用范圍，而當時(shí)國內已建石材幕墻達175m高度，在建石材幕墻已達200m高度；國外已建石材幕墻許多超過(guò)300mo但必須指出：超規范高度的建筑幕墻應作專(zhuān)門(mén)的考慮，如采取必要的技術(shù)加強措施；加強設計與施工的管理、審查和監管；進(jìn)行風(fēng)洞試驗和振動(dòng)臺試驗等。同樣建造超山規范適用范圍的建筑幕墻，承建商應承擔相應的責任。

　　2、幕墻建筑設計

　　2.1 幕墻的換氣和通風(fēng)在幕墻建筑設計中，過(guò)去強調以人工換氣、通風(fēng)為主，不主張開(kāi)啟或盡量少設開(kāi)啟扇，以降低能耗，防止啟扇破損，也使立面較為美觀(guān)，因此JCJl02—96規定開(kāi)啟扇面積不大于幕墻面積的15％。2003年SARS之后，許多幕墻界人士進(jìn)行了反思，形成了加強幕墻通風(fēng)、換氣的共識，甚至許多業(yè)主要求將部分固定玻璃更改為開(kāi)啟扇。所以在JCJ102—2003新修訂版本中，取消了開(kāi)啟扇面積不大于15％的規定，開(kāi)啟扇？設置[㈠實(shí)際需要確定。

　　采川雙層通風(fēng)幕墻時(shí)，室內可以從熱通道取得新風(fēng)，外幕墻有進(jìn)風(fēng)口進(jìn)風(fēng)，可不必設開(kāi)啟扇，從而在保證自然通風(fēng)的同時(shí)，使幕墻保持美觀(guān)和安全。

　　2.2 防火防煙設計

　�。�1）防火玻璃在幕墻中的應用幕墻采用的防火玻璃應為單片防火玻璃及其制品（如中空玻璃），目前采用單片銫鉀玻璃為多。防火玻璃可以在下列情況下采用：

　　1）防火墻兩側的玻璃面板；

　　2）樓層間水平隔煙層；日前采川單片銫鉀玻璃為多。

　　3）樓層結構高度小于800mm，未設實(shí)體窗下墻時(shí)，樓板上（下）的面板；

　　4）樓層中的透明防火隔斷（透明防火墻）。

　　支承防火玻璃的金屬骨架應采川鋼結構，不宜采用鋁型材。防火試驗表明，鋁型材在高溫下迅速熔化，會(huì )使玻璃失去支承而坍落，使防火墻、防火帶失效；而鋼型材可以維持相當長(cháng)的時(shí)間不會(huì )軟化。

　�。�2）雙層通風(fēng)幕墻的防火問(wèn)題雙層通風(fēng)幕墻通過(guò)熱通道中的氣流調節熱通道的溫度，減少室內溫度與外界的溫差，達到節能的要求，宜采用多層風(fēng)道的通風(fēng)方式。但目前國內消防規范要求層間設置封閉隔煙層，因此熱通道只能是一個(gè)層高。為避免本層排風(fēng)口排出的空氣又被上層進(jìn)風(fēng)口吸人，形成氣流短路，可以在滿(mǎn)足防火隔煙要求的前提下，采用下列通風(fēng)方式之一：

　　1）加大排風(fēng)口與上層進(jìn)風(fēng)口的豎向距離；

　　2）采用本跨進(jìn)風(fēng)后，在鄰跨排風(fēng)的S形通風(fēng)路線(xiàn)方式。當外幕墻采用透明玻璃、要求高度通透明，層間隔煙層可采用單片銫鉀防火玻璃。深圳電視中心拉索點(diǎn)支外幕墻就采用了這種透明隔煙措施。

　�。�3）高度很大的內天井、內庭的防火問(wèn)題目前有些建筑設置了很高的內庭或內天井，如北京電視中心的內庭高度達到150m，為防止火災和煙霧在層間擴散蔓延，在天井周邊可采用單層銫鉀防火玻璃圍成井筒，并采用型鋼骨架。

　�。�4）實(shí)體墻面上的防火封堵在群房中常有大面積混凝土墻體，塔樓部分也常有連續多層的混凝土墻體，在實(shí)體墻上建造金屬和石材幕墻，層間防煙層難以施工。這時(shí)可以在門(mén)窗洞口周?chē)�設置密實(shí)的防煙封堵。

　　2.3 雙層通風(fēng)幕墻的選用雙層通風(fēng)幕墻可節能40％～60％，降噪可達35～40dB，表現了良好的建筑性能。全國會(huì )計師培訓中心北京基地實(shí)測結果：其K值可達1.0（冬天）和1.1（夏天），降噪可達37dB，均提高性能等級l一2級。

　　但是，雙層通風(fēng)幕墻造價(jià)高，技術(shù)復雜，占用建筑面積3％一5％，增大投資；外幕墻還降低了房間私密性和增大相互干擾。因此，雙層通風(fēng)幕墻應經(jīng)過(guò)經(jīng)濟技術(shù)比較后，選擇應用。

　　3、荷載和地震作用

　　3.1 風(fēng)荷載計算1）風(fēng)荷載計算應按GB50009—200l進(jìn)行。采用50年一遇的基本風(fēng)壓。體型復雜、高度超過(guò)200m的幕墻，宜進(jìn)行風(fēng)洞試驗。

　　2）采光頂的體型系數可參照荷載規范采用，形狀復雜、周?chē)�有高大建筑的采光頂，宜進(jìn)行風(fēng)洞試驗確定其體型系數。

　　3）荷載規范沒(méi)有明確列出水平采光頂、雨棚應考慮正風(fēng)壓。為安全起見(jiàn)，建議考慮可能出現正風(fēng)壓的作用，并考慮下列兩種組合：1，2G+1.4W l，356+0.6～1.4W C和W分別代表恒載和向下的風(fēng)荷載。

　　4）雙層幕墻的風(fēng)荷載問(wèn)題相當復雜，還沒(méi)有明確的定論。建議外幕墻按荷載規范計算，內幕墻的風(fēng)荷載可按外幕墻的風(fēng)荷載適當折減。

　　3.2 地震作用按修訂后的抗震規范，作用于幕墻平面垂直方向的地震作用擴大系數取為5.00除石材幕墻外，地震作用力一般較小，不起主要作用。地震作用參與組合時(shí)，組合值系數①E取為0.5.采光頂、大面積雨棚宜考慮豎向地震作用，8度抗震設計時(shí)，豎向地震力可按恒載加活載的10％考慮（上、下兩個(gè)方向）。

　　3.3 振動(dòng)臺試驗雖然幕墻上作用的地震力較小，不起主要控制作用，但是地震是動(dòng)力作用，對幕墻的節點(diǎn)和連結構造形成大的沖擊，甚至損壞、失效。對節點(diǎn)和連接構造的可靠性，可以通過(guò)振動(dòng)臺試驗予以驗證。

　　目前國內已進(jìn)行過(guò)石材幕墻的背栓連接、短槽連接、背槽連接和背卡式連接的振動(dòng)臺試驗；鋁板幕墻和框支承玻璃幕墻（明框、隱框）的振動(dòng)臺試驗；陶板幕墻的振動(dòng)臺試驗，對試驗條件、測試方法和結果分析已積累了較豐富的經(jīng)驗。

　　3.4 直接吹風(fēng)試驗采用飛機螺旋槳對幕墻進(jìn)行直接吹風(fēng)試驗（飛機頭試驗）在國內已經(jīng)進(jìn)行。試驗對了解遮陽(yáng)板、遮陽(yáng)百頁(yè)在風(fēng)力作用下的振動(dòng)和嘯叫聲有直接的結果，有利于修改其設計。雙層幕墻的風(fēng)力問(wèn)題，也有望采用這種試驗來(lái)解決。

　　4、結構設計的一般問(wèn)題

　　4.1 幕墻設計的一般要求目前，建筑幕墻類(lèi)型繁多，構造型式多變，無(wú)法對其連接構造作出太具體的規定。因此在設計原則—上要求建筑幕墻應有足夠的承載力、剛度、穩定性和相對于主體結構的位移能力。其中，相對于主體結構的位移能力通過(guò)膠縫、構件間的縫隙、可微動(dòng)連接（如長(cháng)圓孔螺栓等）、可動(dòng)連接（如鉸支座、滑動(dòng)連接、搖臂機構、彈簧機構等）來(lái)實(shí)現，不一定要求處處連接均為螺栓連接。因此，規定所有連接均采用螺栓是不盡合理的。只要達到幕墻與主體結構間有一定位移能力的要求，部分節點(diǎn)采用焊接是可以的。

　　4.2 鋼鋁型材的混合使用在跨度較大情況下，采用鋼型材與鋁型材混合構件在原則上是允許的，但在實(shí)際操作上存在一些難點(diǎn)：

　　1）為保證兩者共同受力，必須保證兩者受力后變形（撓度）相同，這就要求鋼型材緊密插入鋁型材巾，或者兩者用密排螺栓、鉚釘連接，兩種方法在施工時(shí)都較困難。

　　2）型鋼與鋁型材之間電化學(xué)絕緣困難。

　　因此，更方便的方法是采用鋼型材，外包裝飾鋁板。

　　3）結構的穩定性問(wèn)題現在幕墻支承的跨度越來(lái)越大，受壓和受彎構件的穩定性問(wèn)題逐漸突出，考慮不周就容易產(chǎn)生穩定性破壞，這種破壞很突出，危險性很大。

　　全玻幕墻的玻璃肋很薄，在風(fēng)力作用下容易產(chǎn)生受彎梁的平外屈曲。曾有一個(gè)工程玻璃肋高16m，自由邊緣全無(wú)平面外支承，存在安全隱患。因此，8m以上的玻璃肋應考慮穩定性問(wèn)題，必要時(shí)采取防止平面外失穩的措施。

　　單根支承鋼結構在平面外的穩定問(wèn)題應予注意，壓桿、壓彎桿件無(wú)支承長(cháng)度不應超出長(cháng)細比入為150的規定。作為估算，圓鋼管的無(wú)支承長(cháng)度不應超過(guò)直徑的50倍。

　　平面桁架、張拉索桿結構平面外應設計布置防止失穩的撐桿、拉桿或桁架。

　　5、框支承玻璃幕墻

　　5.1 玻璃面板計算彈性薄板應力和撓度計算公式只有在玻璃板撓度不大于板厚的—半時(shí)才是正確的。在玻璃實(shí)用范圍內，撓度遠大于板厚之半，計算出的應力與撓度偏大，不能正確反映實(shí)際情況，因此要采用折減系數n予以調整。

　　夾層玻璃系數厚度取單片玻璃厚度的1.25倍，十空玻璃等效厚度取單片玻璃的1.2倍的方法，只在兩片玻璃等厚度、等強度時(shí)才適用。在玻璃厚度不、—片鋼化一片不鋼化時(shí)，不能采用這種簡(jiǎn)單的折算方法。必須將外荷載按其厚度的三次方比例分配后（中空玻璃外片荷載加大10％），再分片各自計算。

　　5.2 橫梁和立柱的最小厚度橫梁和立柱截面的受力部分（參加計算的部分），截面最小厚度應考慮下面的因素1…）寬厚比的限制；

　　采川螺紋直接受力連接的鋁型材局部厚度不小于螺釘直徑；構造最小厚度。

　　其叫，的限值山鋼材或鋁材的型號決定。

　　構造最小厚度：鋼型材：橫梁不小于2.5mm立柱不小于3.0mm；鋁型材：橫梁，跨度不大于1.2時(shí)，不小于2.0mm：跨度大與1.2m時(shí)，不小刁：2.5mm；立柱，開(kāi)口部分，不小于3.Omm；閉口部分，不小于2.5mm.

　　5.3 撓度的限值四邊支承的玻璃面板：短邊的l／60；鋁型利：跨度的l／180；鋼型利：跨度的l／250.由于橫梁和立柱在實(shí)際工程中跨度變化很大，不可能也不必要采用絕對撓度值控制。