04Y第一章(Y)—玻璃幕墙工程技术规范理解与应用1347.docx
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1、 第第一章 概 论论 第一一节 规范范修订的的历史背背景 二十一一世纪,我我国幕墙墙行业进进入到一一个新发发展阶段段从世世界幕墙墙生产(使用)大国,向向世界幕幕墙技术术强国发发展的新新阶段。我国建筑筑幕墙工工业从119788年开始始起步,经经过200多年发发展,特特别是二二十世纪纪90年代代的高速速发展,到到二十一一世纪初初,我国国已成世世界第一一幕墙生生产大国国和世界界第一幕幕墙使用用大国。2003年我国生产(使用)了约900万m2建筑幕墙(其中点式玻璃幕墙约80万m2),当年幕墙产量(使用量)占全世界1400万m2的2/3左右,到2003年底止我国共安装了约6000万m2建筑幕墙,占世界总
2、量11000万m2的一半以上。现在国内幕墙生产企业已能为各种不同建筑,提供所需的各种类型幕墙,国内企业在国内市场中占有8085%左右份额,境外公司(含港、澳、台公司)占有不到20%市场份额。随着北京京申奥、上上海申博博成功,我我国建筑筑幕墙会会从目前前平缓增增长阶段段进入新新一轮增增长,即即从1999920002年577%的年年增长率率,上升升到二位位数(111115%)的年年增长率率。除了了奥运(世世博)场场馆(展展馆)及及配套的的生活设设施有很很大一部部份要采采用建筑筑幕墙外外,申奥奥、申博博成功将将带动经经济全面面发展,申申奥、申申博成功功不仅给给北京、上上海带来来大发展展机遇,而而且会
3、带带动环渤渤海经济济圈和长长江三角角洲经济济圈的发发展。这这两个经经济圈有有30个以以上城市市也会相相应进入入发展新新阶段,这这些城市市将兴建建一大批批高层建建筑和公公共建筑筑(展览览中心、大大剧院、旅旅店、商商场),同同时,珠珠江三角角洲经济济圈、开开发大西西北、振振兴东北北,一批批城市将将兴建高高层建筑筑和公共共建筑,而而这些建建筑都会会大量使使用建筑筑幕墙。上上海已渡渡过公共共(办公公)建筑筑房地产产发展的的低谷,进进入新一一轮发展展,上海海在900年代兴兴建了一一大批公公共(办办公)建建筑,990年代代后期开开始放慢慢发展速速度,由由于这些些高楼不不能在竣竣工后全全部售(租租)完,而而
4、有一定定比例空空置,到到20003年上上海高层层建筑出出售(租租)率已已超过880%,根根据房地地产发展展规律,当当出售(租租)率达达到800%时,就就是新一一轮发展展的开始始,因为为建筑有有一定周周期,等等到已建建房产全全部售(租租)完后后开始开开工,就就会衔接接不上。这这样预期期建筑幕幕墙年增增长率将将逐步增增长到115%左左右,十十五期间间建筑幕幕墙用量量预测如如下表: 表1-11 万mm2年份合计玻璃幕墙墙石材幕墙墙其它小计隐框点式200117505003505040210200228005503807060190200339006004008080220200441000065040
5、01001002502005511500730450110120300根据建筑筑幕墙发发展五十十多年的的历史经经验,当当建筑幕幕墙某一一项技术术得到突突破,对对某些品品种幕墙墙将产生生重大影影响,甚甚至是关关键性影影响,例例如硅酮酮结构胶胶技术的的突破,使使隐框玻玻璃幕墙墙突飞猛猛进发展展,从11992219997年年,我国国隐框玻玻璃幕墙墙年增长长率平均均达355%。世世界建筑筑幕墙发发展的历历史告诉诉我们,新新式幕墙墙都是由由建筑师师创意,幕幕墙工程程师最终终实现的的,建筑筑师们要要站在建建筑幕墙墙发展潮潮流的前前列,领领导这个个潮流健健康发展展。近年年来,国国内建筑筑师创意意设计了了许多
6、新新型幕墙墙,如北北京植物物园温室室,深圳圳市民中中心平行行弦网采采光顶,上上海科技技馆卵形形大厅,由由东南大大学高民民权教授授创意的的南京新新街口地地下商场场锥形玻玻璃采光光顶与张张拉膜雨雨蓬组合合,巧妙妙的将点点支式玻玻璃结构构与张拉拉膜组合合创造了了新的结结构体系系,令人人耳目一一新。世界上主主要幕墙墙企业都都在我国国承包了了工程,建建成了若若干有影影响的工工程,我我国成了了世界幕幕墙博览览会。国国外承包包的工程程,部份份是以中中外合作作方式进进行的,这这样就为为我们了了解世界界幕墙技技术新发发展,不不出国门门就能学学习国外外幕墙技技术创造造了条件件。在建建筑幕墙墙大发展展的同时时,相关
7、关产业如如玻璃、硅硅酮密封封胶、铝铝合金建建筑型材材等也同同步发展展,不仅仅在数量量上满足足了幕墙墙的需要要(即建建筑幕墙墙的大部部份材料料由国内内生产、提提供,仅仅小部份份进口),而而且这些些行业的的产品质质量也与与世界先先进水平平相近,有有些甚至至超过了了世界先先进水平平,这就就为建筑筑幕墙的的发展提提供了坚坚实基础础。幕墙墙虽然是是由国外外开发传传到我国国的,由由于我国国生产和和使用了了如此大大数量的的幕墙,在在生产、使使用中积积累了丰丰富的经经验,在在建造这这些幕墙墙时进行行了几千千次物理理性能试试验和抗抗震试验验,揭示示了建筑筑幕墙的的内在规规律,如如此巨大大的市场场使人们们看出了了
8、中国发发展幕墙墙技术的的学术价价值和市市场价值值,同时时也因存存在巨大大的市场场,从政政府、学学校到企企业都筹筹集资金金投入幕幕墙技术术的开发发和研究究,并在在开发研研究中取取得了丰丰硕的成成果,在在某些领领域对世世界幕墙墙技术发发展作出出了新贡贡献。在在生产经经验和科科学实验验的基础础上,发发扬我国国已形成成的产、学学、研协协同配合合作战的的传统,除除了幕墙墙生产企企业、专专业试验验机构(检检测中心心)对生生产、试试验进行行总结外外,全国国很多科科研院所所、高校校(含所所属研究究所)对对建筑幕幕墙进行行了多学学科的研研究,将将上述生生产经验验、试验验结果上上升为科科学理论论,提出出一大批批研
9、究报报告,开开发出一一大批新新技术、新新检测方方法、新新工艺以以及新理理论和设设计原理理。同济济大学结结构学院院颜德恒恒教授根根据上海海气象台台的风速速仪纪录录分析结结果,提提出了阵阵风系数数随不同同粗糙度度地区、不不同高度度变化的的原理,并并应用到到上海市市标准,现现在GBB500009也也按这一一原理规规定了阵阵风系数数。颜教教授还和和她的研研究生马马锦明、马马彩霞在在世界上上率先进进行隐框框玻璃幕幕墙抗震震性能振振动台试试验,华华南建设设学院西西院抗震震研究中中心徐忠忠根博士士、中国国建筑科科学院王王明贵博博士先后后进行了了石材幕幕墙抗震震性能振振动台试试验,这这些试验验揭示了了模拟地地
10、震试验验中建筑筑幕墙反反应机理理,证明明了只要要构造设设计合理理,脆性性材料面面板幕墙墙也可具具有良好好的抗震震性能,为为大规模模建造隐隐框玻璃璃幕墙和和石材幕幕墙奠定定了理论论基础,并并据此编编出了世世界上第第一个国国家标准准建筑筑幕墙抗抗震性能能振动台台试验方方法(GGB/TT185575)。5、抗震震试验。华南城建建学院抗抗震中心心、中国国建筑科科学研究究院、中中国水科科科学研研究院进进行多次次石材幕幕墙抗震震性能振振动台试试验。华华南城建建学院抗抗震中心心19998年对对钢销式式、通槽槽式、短短槽式、背背栓式五五种连接接方式石石材幕墙墙试验,试试验结果果表明在在地震加加速度00.6gg
11、(相当当于烈度度9.66度)以以下时一一切正常常,在地地震加速速度0.6g时时,通槽槽T形勾2块有轻轻微裂缝缝(图11-1),短短槽T形勾1块有轻轻微裂缝缝(图11-2)。在在地震加加速度00.6gg时,背背栓有松松动迹象象,在地地震加速速度0.8g时时(相当当于烈度度10度),幕幕墙一个个上部挂挂勾脱出出横梁(图图1-33),经经分析是是主要是是栓孔未未达到公公差精度度要求,幕幕墙组件件的挂勾勾与横梁梁搭接量量小于33mm。根根据试验验中出现现的问题题,改进进挂勾与与横梁搭搭接设计计,即增增加两者者搭接量量(5mmm)(图图3-668b),并并用硅酮酮密封胶胶填缝(使使挂勾可可在槽内内活动)
12、,1999年进行试验,在地震加速度0.9 g、位移1/60时,幕墙完好无损。2001年单元式通槽连接石材幕墙试验结果,在地震加速度0.8g、位移1/150时,幕墙完好无损。中组部2m2.7m后切式背栓点连接花岗石幕墙,在地震加速度1.0g位移1/100时,后切式背栓点连接花岗石幕墙仍完好无损。而且经过抗震试验的试件背栓与石材锚、固处的石材抗拉拔能力与未经抗震试验的试件几乎没有区别。图1-11 图图1-22 a 正常常状态 b 抗震震试验,0.8g振动后,上部一个挂勾脱出横梁 图1-3中国建筑筑科学院院赵西安安教授提提出的板板材“沿四周周边缘为为简支边边,中肋肋支承线线为固定定边”的原则则,为正
13、正确划分分板区格格支承条条件奠定定了基础础。郑金金峰教授授和中国国建筑科科学院林林若慈高高工根据据光学原原理研究究成果编编制的玻玻璃幕墙墙光学性性能(GB/T18091),深入剖析了玻璃幕墙的光影响及相关光学性能指标和技术要求,澄清了关于光污染的种种非议,使玻璃幕墙健康发展。李之毅教授和厦门市建委甘南山高级工程师对玻璃幕墙在厦门市9914号台风中受损情况的全面调查、分析,使人们对玻璃幕墙安全、可靠性有了更明确的认识。上海金茂大厦建设过程中碰到风荷载的强度与其沿高度分布要比我国当时规范规定的小、型材壁厚小于当时规范要求的问题,这两个问题都由我国专家论证、试验顺利解决,这对于我国工程设计走出国门非
14、常重要。清华大学李少甫教授领导的“建筑玻璃与金属结构研究所”在点支式幕墙的理论研究和计算机软件开发上做出了重大贡献(例如提出“对一个确定的结构,其预应力施加有一个可行的范围,即保证结构受力索的拉力小于其容许的最大拉力,平衡索的拉力仍大于零而不松驰”的原理,对拉索幕墙设计有重大指导作用)。我国已开发出多种建筑幕墙设计、计算软件,并在大部分幕墙企业推广使用,初步实现了建筑幕墙设计、计算电脑化。我国在幕幕墙技术术理论开开发上有有了新进进展,在在进一步步阐明“雨幕原原理”(在外壁壁消除渗渗漏三要要素中的的作用要要素,达达到水淋淋不到内内壁,而而使内壁壁消除渗渗漏三要要素中水水的要素素,达到到不渗漏漏或
15、少渗渗漏)的基础础上,开开发出超超高性能能单元式式幕墙(水水密性25000Paa),新新开发的的具有三三向转角角微调功功能、幕幕墙连接接构件一一侧固定定定位、一一侧活动动并复位位的单元元式幕墙墙连接装装置,使使单元式式幕墙在在吊装、固固定过程程中能顺顺畅就位位,避免免了单元元式幕墙墙在吊装装过程中中受损。在二十多多年幕墙墙发展过过程中,我我国自行行培养的的一大批批幕墙技技术人才才,这支支人才队队伍以博博士、硕硕士为骨骨干,他他们不仅仅成功的的设计了了很多大大型工程程幕墙,同同时在幕幕墙试验验和理论论研究领领域有许许多重大大成果,这这支上千千人的队队伍分布布在幕墙墙生产企企业、专专业试验验机构(
16、检检测中心心)、高高等院校校、科研研院所,他他们是我我国幕墙墙技术的的骨干力力量。我我国已建建起了幕幕墙技术术人才培培养机制制,自行行编写了了各种类类型幕墙墙(隐框框玻璃幕幕墙,金金属与石石材幕墙墙,单元元式幕墙墙,点式式幕墙等等)系统统教材,随随着幕墙墙技术的的发展,不不断对幕幕墙技术术人员进进行培训训和再教教育,提提高他们们的技术术素质,正正因为有有了这样样的人才才培训机机制,极极大的促促进了幕幕墙行业业的健康康发展。我国建筑筑幕墙发发展的成成就和发发展的需需要,对对规范进进行提出出了修订订要求,也也为修订订规范准准备了条条件。 第二节节 规范范修订的的主要内内容:(1)规规范的适适用范围
17、围。JGGJ1002-220033规范规规定规范范适用于于非抗震震设计和和抗震设设防烈度度为6、77、8度抗震设设防地区区的民用用建筑玻玻璃幕墙墙的设计计、制作作、安装装施工、验验收及维维修保养养。规范适用用范围未未包含工工业建筑筑玻璃幕幕墙,主主要考虑虑到工业业建筑范范围很广广,往往往有不同同于民用用建筑的的特殊要要求,如如可能存存在腐蚀蚀、辐射射、高温温、高湿湿、振动动、爆炸炸等特殊殊条件,本本规范难难以全部部涵盖。当当然,一一般用途途的工业业建筑,其其玻璃幕幕墙的设设计、制制作等可可参照本本规范的的有关规规定;有有特别要要求的,应应专门研研究处理理,采取取相应的的措施。设防烈度度为9度度
18、的建筑筑物,尚尚无采用用玻璃幕幕墙的可可靠经验验,并且且9度时时地震作作用很大大,主体体结构的的变形很很大,甚甚至破坏坏可能比比较严重重,而目目前玻璃璃幕墙的的设计、制制作、安安装水平平难以保保证幕墙墙在9度度抗震设设防时达达到规范范第1.0.33条的要要求,因因此规范范未将99度设防防地区列列入适用用范围。对对因特殊殊需要,不不得不在在9度抗抗震设防防区使用用的玻璃璃幕墙工工程,应应专门采采取更有有效的抗抗震措施施。 JGJJ1022-20003规规范取消消了玻璃璃幕墙适适用高度度的限制制,同时时增加了了玻璃幕幕墙高度度大于2200mm或体型型、风荷载环环境复 杂时,宜宜进行风风洞试验验确定
19、风风荷载;原规范JJGJ1102-966的房屋屋高度适适用范围围是不超超过1550m,本本次修订订取消了了规范的的适用范范围,主主要原因因是:A 编制规范范96版版本时,超超过1550m的的玻璃幕幕墙工程程不多,经经验还比比较少;19996-20002年间间,国内内超过1550m的的玻璃幕幕墙工程程迅速增增加,积积累了丰丰富的工工程经验验,为规规范扩展展其应用用范围提提供了技技术依据据和工程程经验。另另外,规规范扩大大应用范范围也跟跟主体结结构适用用的最大大高度调调整有关关,行业业标准高高层建筑筑混凝土土结构技技术规程程JGGJ3-220022中增加加了B级级高度高高层建筑筑的有关关规定,使使
20、房屋最最大适用用高度有有较大提提高,非非抗震设设计时最最高已达达3000m。B 玻璃幕墙墙自身质质量较轻轻,按目目前的地地震作用用计算方方法,其其地震作作用效应应非常有有限,且且地震作作用的大小与与幕墙高高度无直直接关系系。经验验表明,玻玻璃幕墙墙的设计计主要取取决于风风荷载作作用,对对于体形形复杂的的幕墙工工程或房房屋高度度较高(比比如超过过2000m)的的幕墙工工程应确确保风荷荷载作用用下的可可靠性。规规范第55.3.4条已已有相关关的规定定和要求求。C 在保证重重力、风风荷载、地地震作用用计算合合理,并并且幕墙墙构件的的承载力力和变形形能符合合规范有有关要求求的前提下下,高度度是否超超过
21、1550m并并不是主主要的控控制因素素。D 国外相关关标准一一般也没没有最大大适用高高度的限限制。(2)根根据新的的建筑筑结构荷荷载规范范和建建筑抗震震设计规规范,修修订了玻玻璃幕墙墙风荷载载计算、地地震作用计算算、作用用效应组组合等内内容;(3)取取消了有有关温度度作用效效应的计计算的内内容;A幕墙墙玻璃热热炸裂是是由于玻玻璃不同同部位的的温度不不均匀,玻玻璃暴露露在阳光光直射的的部份吸吸收红外外线和可可见光转化化为热量量,温度度升高,这这一部分分玻璃受受热膨胀胀(升长),而处处于镶嵌嵌槽或阴阴影下的的那-部分玻玻璃因受受不到阳阳光的辐辐射,不不能同步步膨胀(升长),内部部热应力力形成,受受
22、热多的的区域对对受热少少的区域域产生张张应力,这这种张应应力超过过玻璃的的抗拉强强度就会会导致玻玻璃破裂裂。在玻玻璃边缘缘存在微微小裂纹纹情况下下更易引引发热炸炸裂。JJGJ996-1102式式5.44.4给给出了了了验算玻玻璃中部部与边缘缘温差应应力t2的计计算公式式:t2=0.774E1234(Tcc-Tss),但但规范修修订时取取消了该该公式(该该公式引引自JAASS114-885,JJASSS14=96已已取消该该公式),这这并不是是不再要要求考虑虑热裂应应力,而而是由于于该公式式本身不不够成熟熟,按该该公式计计算的结结果不能能真实反反映热裂裂应力的的本质,会会导致对对玻璃热热裂应力力
23、的误解解,必须须对玻璃璃热裂应应力的发发生和发发展进行行深入的的研究,待待成熟后后再列出出计算公公式,在在没有计计算公式式的情况况下,要要采取必必要的构构造措施施来防止止热炸裂裂。 B玻玻璃在温温度变化化影响下下会热胀胀冷缩,玻玻璃的线线胀系数数为110-55,一块块边长115000mm的的玻璃,当当温度升升高8000c时会伸伸长1 .2mmm。如果果在安装装玻璃时时,玻璃璃与镶嵌嵌槽底紧紧密接触触,一旦旦伸长就就会产生生挤压应应力,这这种应力力很大,t=ET 。当T=800C时,t=110-50.7210580=57.6Nmm2,大于浮法玻璃强度标准值,因此在设计玻璃幕墙节点时,应使玻璃边缘
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