常见幕墙构造安全问题修订.doc
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1、 常见建筑幕墙工程构造的安全问题 2011-12-5(2012-3-8修订)一、幕墙与主体结构连接1 不锈钢连接件(螺栓、挂件等)(1)不锈钢材质玻璃幕墙工程技术规范JGJ 1022003要求:玻璃幕墙用不锈钢宜采用奥氏体不锈钢,且含镍量不应小于8。金属与石材幕墙工程技术规范JGJ 1332001也要求宜采用奥氏体不锈钢材。建筑幕墙GB 210862007要求(石材幕墙)背栓材料“应采用不低于316的不锈钢制作。”316不锈钢是日本、美国等牌号的简称,相当于我国标准中不锈钢牌号的镍含量应达到12。现场检查常发现许多工程不锈钢材质达不到上述要求,有的不锈钢挂件的出厂检验中的镍含量为零,有的工程尚
2、未竣工,不锈钢材料表面已经锈迹斑斑。建筑玻璃点支承装置JG/T 1382010要求,点支承玻璃幕墙的连接件,室内用不锈钢材料的镍含量不应小于8,室外或环境恶劣的室内用不锈钢材料的镍含量不宜小于10。 (2) 连接件数量玻璃幕墙、金属与石材幕墙规范均要求幕墙与主体结构连接件(螺栓、铆钉等)每处不应少于2个。(3) 螺栓的防滑措施金属与石材幕墙工程技术规范JGJ 1332001要求:“幕墙构架立柱的连接金属角码与其他连接件应采用螺栓连接,螺栓垫板应有防滑措施。”就是说,为防止主体结构产生的位移使幕墙损坏,采用螺栓连接使幕墙有一定的适应主体结构位移的能力,又不能让螺栓任意滑移,故应采用防滑措施。2
3、预埋件的支承点幕墙与砌体结构连接时,宜在连接部位的主体结构上增设钢筋混凝土或钢结构梁、柱,不宜直接支承在砌体结构上。轻质填充墙不应作为幕墙的支承点。3 后置埋件(1)后置埋件的应用条件当土建施工因各种原因(如土建施工在前,幕墙设计在后)未设预埋件、预埋件漏放、预埋件偏离设计位置过大、改变设计以及旧建筑改造增做幕墙时,需要使用后置埋件进行连接。规范允许采用后置埋件进行连接。但不允许在有条件预埋而不进行预埋,尤其是金属与石材幕墙,因预埋位置不易准确确定,施工人员往往贪图方便,等到安装时临时采用后置埋件或直接使用后置锚栓进行连接。(2)后置锚栓的适用范围 幕墙工程属于非结构构件。混凝土结构后锚固技术
4、规程JGJ 1452004说明:“非结构构件包括建筑非结构构件(如围护外墙、隔墙、幕墙、吊顶、广告牌)等。” 膨胀型锚栓、扩孔型锚栓、化学植筋可用于非结构构件的后锚固连接,但不得用于受拉、边缘受剪、拉剪复合受力的结构构件及生命线工程非结构构件的后锚固连接(摘自JGJ 1452004)。注:生命线工程一般指城市供水、供电、供气、交通、电信等工程设施。混凝土结构后锚固技术规程JGJ 1452004未把化学锚栓(粘接型锚栓)纳入规程,理由是:“粘接型锚栓国外应用较多,但新近研究表明,性能欠佳,尤其是开裂混凝土基材,计算方法也不够成熟,破坏形态难于控制,故本规程也暂不列入。”但玻璃幕墙工程技术规范JG
5、J 1022003的条文说明中允许采用化学锚栓:“采用后锚固螺栓(机械膨胀螺栓或化学锚栓)时应采用多种措施,保证连接的可靠性。”(此处“机械膨胀螺栓”应包括JGJ 145中的膨胀型锚栓和扩孔型锚栓2种)。 混凝土结构后锚固技术规程JGJ 1452004根据锚固连接破坏后果的严重程度,将后锚固连接划分为两个安全等级:一级是重要的锚固,指后接大梁、悬臂梁、桁架、网架、大偏心受压柱以及生命线工程非结构构件的锚固连接。这些锚固连接一旦失效,破坏后果很严重。二级是一般的锚固,指荷载较轻的中小型梁板结构以及一般非结构构件的锚固连接。此种锚固连接失效,破坏后果的严重程度比一级重要的锚固相对较轻。规范还规定,
6、后锚固连接的安全等级不应低于被连接结构的安全等级。这一规定说明,对于幕墙工程后锚固连接的安全等级不一定都属于二级。 对于重要大型公共建筑、超高层建筑和重要高层建筑的幕墙工程,其与主体结构的后锚固连接一旦失效,破坏后果也十分严重,故应引起设计和施工单位的高度重视。(3)后置锚栓产品质量现状建筑结构加固工程施工质量验收规范GB 505502010的条文说明中提出:“在混凝土结构后锚固连接工程中,锚栓的可靠性至关重要。因此,应对其性能和质量进行严格的检查和复验,尤其是对国内生产的锚栓,几乎都是假冒的后扩底锚栓和劣质化学锚栓,其质量状况十分令人担忧。设计和业主单位在选择锚栓产品时,应非常慎重,绝不可利
7、用当前恶性竞争之风一味压价,以致所得到的全是伪劣产品,其后果必然给工程造成难以挽回的损失。”(4)定型化学锚栓混凝土结构加固设计规范GB 503672006编制组在对各种锚栓性能和使用效果进行分析和比较的基础上,筛选了两种适合于承重结构使用的机械锚栓,即自扩底锚栓和预扩底锚栓(亦称自扩孔和预扩孔或模扩底锚栓)纳入规范,这两种锚栓统称为扩底型(扩孔型)锚栓。之所以选择这两种锚栓,主要是因为它们嵌入基材混凝土后,能起到机械锁键作用,并产生类似预埋的效应。对于化学锚栓,仅纳入一种“定型化学锚栓”。它既采用胶粘剂使锚栓与混凝土孔壁粘合,又通过螺栓特制的键形嵌合挤紧作用增强其抗拉拔力,安全性相对较高。所
8、谓“定型”,是指经过定型设计和安全认证后才投入生产的产品。这种锚栓用于幕墙与主体结构的后锚固连接,是比较可靠的。但其使用范围还有一定的限制。(5)后锚固锚栓使用的限制各类锚栓都有一定的使用范围。尽管纳入混凝土结构加固设计规范的三种锚栓,其使用范围还是有一定的限制。 膨胀型锚栓和扩孔型锚栓不得用于受拉、边缘受剪、拉剪复合受力的结构构件及生命线工程非结构构件的后锚固连接。(JGJ 145的强制性条文) 在考虑地震作用的结构中,严禁采用膨胀型锚栓作为承重构件的连接件。(GB 50367的强制性条文) 当在地震区承重结构中采用锚栓时,应采用加长型后扩底锚栓,且仅允许用于设防烈度不高于8度、建于、类场地
9、的建筑物。(摘自GB 50367) 定型化学锚栓仅允许用于设防烈度不高于7度的建筑物。(摘自GB 50367) 当采用定型化学锚栓时,其产品说明书标明的有效锚固深度大于10d0(d0为锚栓公称直径)时,应按植筋的设计规定核算其承载力。二、幕墙防火构造1 幕墙式建筑的外保温材料根据公安部、住建部联合通知(公通字200946号)民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定,幕墙式建筑高度大于等于24m时,保温材料的燃烧性能应为A级。建筑高度小于24m时,保温材料的燃烧性能应为A级或B1级。保温材料应采用厚度不小于3mm的不燃材料作防护层,防护层应将保温材料完全覆盖。2001年3月14日公安部消防局又发
10、布了关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知公消201165号通知,要求“从严执行公通字200946号通知第二条规定,民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级材料。”(按:46号通知第二条规定:“民用建筑外保温材料的燃烧性能宜为A级,且不应低于B2级。”从严执行的意思,就是把“宜”改为“应”,即不应采用低于A级的保温材料。) 2 保温材料的防护层 公通字200946号文件规定:幕墙式建筑“保温材料应采用不燃材料作防护层。防护层应将保温材料完全覆盖。防护层厚度不应小于3。”这里所指的保温材料,从字面理解,应包括A级在内的所有保温材料。 3 幕墙防火封堵 (1)幕墙层间防火封堵。在国
11、标建筑装饰装修工程质量验收规范GB 50210和玻璃幕墙、金属、石材幕墙技术规范中都有要求,应在楼板处形成防火带。在施工中,对玻璃幕墙层间防火封堵一般没有异议;但对于金属、石材等非透明幕墙,由于规范表述与人们理解有疑义。一般认为,非透明幕墙内侧有墙体,幕墙与楼板不相通,无需设置层间防火隔离层。公通字200946号文件表述十分清楚:“基层墙体内部空腔及建筑幕墙与基层墙体、窗间墙、窗槛墙及裙墙间的空间,应在每层楼板处采用防火封堵材料封堵。”因为不作防火封堵,一旦发生火灾,火势借助幕墙与墙体之间空间的烟囱效应,迅速上窜蔓延。应该注意,每层防火封堵也包括幕墙与柱子结构之间空间的封堵。 (2)幕墙四周与
12、其他墙面之间的缝隙处理。玻璃幕墙工程质量检验标准JGJ/T 1392001要求:“玻璃幕墙四周与主体结构之间的缝隙,应采用防火保温材料严格填塞,水泥砂浆不得与铝型材接触,不得采用干硬性材料填塞。”建筑节能工程施工质量验收规范GB 504112007要求:“幕墙与周边墙体间的接缝处应采用弹性闭孔材料填充饱满,并应采用耐候密封胶密封。”这两项标准没有矛盾,只是后者应用范围不仅指玻璃幕墙,也包括了其他建筑幕墙。此外对填充的材料都应有防火要求。 (3)室内隔墙与玻璃幕墙之间的嵌缝。各类幕墙规范除了要求每层楼板外沿与幕墙之间应做防火带外,玻璃幕墙工程技术规范还要求玻璃幕墙与各层隔墙外沿间的缝隙,也应采用
13、岩棉或矿棉进行防火封堵。(金属与石材幕墙内侧一般都有墙体,室内隔墙直接与墙体连接,与幕墙之间没有连接)。 (4)无窗间墙和窗槛墙的玻璃幕墙的防火构造。根据建筑设计防火规范GB 500162006和高层民用建筑设计防火规范GB 50045规定,无窗间墙、窗槛墙的幕墙,应在每层楼板外沿设置防火极限不低于1.00h、高度不低于0.8m的不燃烧实体裙墙”。幕墙规范还说明,计算实体裙墙高度时,可计入钢筋混凝土楼板厚度或边梁高度。(5)幕墙防火封堵施工时间的要求。公通字200946号文件还要求:“需要采取防火构造措施的外保温材料,其防火隔离带的施工应与保温材料的施工同步进行。”因为施工时也可能发生火灾,如
14、果等保温材料施工完成后,再施工防火隔离带(即防火封堵),万一发生火灾,火势就会沿着幕墙与墙体之间的空间上窜。上海胶州路11.15特大火灾发生时,由于层间未做防火封堵,使火灾迅速扩大,造成严重后果。4、其他防火构造措施(1)一块玻璃不应跨两个防火分区(包括垂直和水平方向)。国标建筑装饰装修工程质量验收规范GB 50210采用“不应”二字,行业标准玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102却采用“不宜”二字。应按国标要求执行。 (2)承托防火隔离带材料的镀锌钢板与主体结构和幕墙结构之间的缝隙应采用防火密封胶进行密封。 (3)防火棉不应与幕墙玻璃直接接触,防止防火棉吸热后,会使玻璃因局部温度升高而碎裂。防火
15、棉朝玻璃面处宜用装饰材料覆盖。三、幕墙防雷构造1 幕墙防雷装置设置范围(1)建筑物防雷设计规范GB 5005794(2000版)对建筑物防雷设置的规定:当第一、二、三类防雷建筑物高度分别高于30、45、60时,尚应对上述高度以上外墙的栏杆、门窗等较大的金属物采取与(建筑)防雷装置连接的防侧雷的措施。根据这一规定,许多幕墙设计师认为幕墙也属于“较大的金属物”,也按照建筑物防雷等级,分别在30、45、60以上高度设置防雷装置。这是一种误解,缺乏依据。(2)有关幕墙技术规范的规定:玻璃幕墙工程技术规范JGJ 1022003规定:“幕墙的金属框架应与主体结构的防雷体系可靠连接,连接部位应清除非导电保护
16、层。”玻璃幕墙工程质量检验标准(JGJ/T1392001)规定:“所有金属框架应互相连接,形成导电通路。”这里很明确,是指“所有”金属框架,而不是指某一个高度以上的金属框架。金属与石材幕墙工程技术规范(JGJ 1332001)规定:“在幕墙结构中应自上而下地安装防雷装置,并应与主体结构的防雷装置可靠连接”。在规范的“条文说明”中,更明确指出:“在现行国家标准建筑物防雷设计规范GB-50057中没有很具体、很明确地提出对幕墙防雷的规定。结合日本、德国幕墙防雷装置做法提出3条要求。” 注: 建筑物防雷设计规范GB 50057是1994年发布的,当时我国采用幕墙的工程还比较少,规范中没有具体明确的幕
17、墙防雷规定。2010年修订后的建筑物防雷设计规范GB 500572010也没有有关幕墙防雷的内容,因此幕墙具体防雷设施及措施还应执行相关建筑幕墙规范的规定。 根据上述幕墙规范的规定,建筑幕墙的防雷设置范围应包括全部幕墙的金属框架,并应与主体结构可靠连接并保持导电通路。2 幕墙防雷构造(1)玻璃幕墙 玻璃幕墙的铝合金立柱,在不大于10m范围内宜有一根立柱采用柔性导线上、下连通,铜质导线截面积不宜小于25 mm2 ,铝质导线截面积不宜小于30 mm2。在主体建筑有水平均压环的楼层,对应导线通路立柱的预埋件或固定件应采用圆钢或扁钢与水平均压环焊接连通,形成防雷通路,焊缝和连线应涂防锈漆。扁钢截面不宜
18、小于540mm,圆钢直径不宜小于12mm。防雷装置钢材焊接时的搭接长度:圆钢与圆钢、圆钢与扁钢不应少于圆钢直径的6倍;扁钢与扁钢不应少于扁钢宽度的2倍。注:扁钢的厚度不宜小于5mm,是考虑5mm,耐腐蚀年限长些,故不宜采用同截面积扁钢代换。兼有防雷功能的幕墙压顶宜采用厚度不小于3mm的铝合金板制造。幕墙压顶板体系与主体结构屋顶的防雷系统应有效的连通。金属盖罩做自然接闪器时应进行跨接施工,可参见建筑物防雷工程施工与质量验收规范 GB50601-2010附录D。(2)金属与石材幕墙 建筑装饰装修工程质量验收规范GB502102001也明确指出:“金属幕墙结构中自上而下的防雷装置与主体结构的防雷装置
19、可靠连接十分重要,导线与主体结构连接时应除掉表面的保护层,与金属直接连接。”金属与石材幕墙防雷连接的具体做法,可参考玻璃幕墙防雷装置设置,但采用钢立柱时,不必采用柔性导线连接,可采用钢质材料连接,连接处应做成弧形留出可伸缩的长度。3 幕墙防雷的检验和验收(1)玻璃幕墙工程质量检验标准JGJ/T 1392001要求采用接地电阻仪或兆欧表测量检验幕墙框架的导电通路,其连接电阻值一般不大于1。(2)2011年2月1日起实施的建筑物防雷工程施工与质量验收规范 GB50601-2010,以强制性条文规定:“ 除设计要求外,兼做引下线的承力钢结构构件、混凝土梁、柱内钢筋与钢筋的连接,应采用土建施工的绑扎法
20、或螺丝扣的机械连接,严禁热加工连接。”注:承力建筑钢结构构件,(含构件内的钢筋)采用焊接连接时可能会降低建筑物结构的负荷能力。GB 50057第4.3.5条条文说明认为“在交叉点采用金属绑线绑扎在一起建筑物具有许许多多钢筋和连接点,它们保证将全部雷电流经过许多次再分流流入大量的并联放电路径”,因此,绑扎可以保证雷电流的泄放。建筑电气工程施工质量验收规范GB50303-2002中第3.1.2条要求“除设计要求外,承力建筑钢结构构造上,不得采用熔焊连接;且严禁热加工开孔”。四、幕墙玻璃1 安全玻璃的概念 玻璃是易碎品,属脆性材料。当它受到外力作用时,在表面形成一拉力层,使抗拉强度较低的玻璃发生碎裂
21、破坏,且破坏后的碎片极易伤人,在使用中存在一定的危险性。安全玻璃是对普通玻璃进行二次加工而成的玻璃。它具有力学强度高、抗冲击能力等特性,其受撞击时,不管其是否受到破坏,与普通玻璃比较,能减少对人体伤害的可能性。它减少了普通玻璃使用中的危险性,较大地提高玻璃使用中的安全性。但是,安全玻璃的所谓“安全”,是一个相对的概念,只表示它的安全性比普通玻璃高,而不能把它看作是万无一失的安全玻璃,更不能因此放松了对其采取必要的防范措施。 2 建筑用安全玻璃的种类 现行建筑用安全玻璃国家标准有四种:防火玻璃、钢化玻璃、夹层玻璃以及均质钢化玻璃。 防火玻璃: 幕墙工程防火玻璃专用于需要防火又要求透明的部位,有复
22、合防火玻璃(FFB)和单片防火玻璃(DFB)两类,其防火性能和安全性较好。 钢化玻璃: 钢化玻璃是平板玻璃的二次加工产品,一般采用物理钢化法。即将平板玻璃在加热炉中加热到接近软化点温度(650左右),然后用多头喷嘴向玻璃两面喷吹冷空气,使其迅速均匀地冷却,从而形成了高强度的钢化玻璃。它具有比相同厚度的平板玻璃高35倍的弯曲和冲击强度,弹性好,热稳定性好,破碎时产生小的碎块,呈钝角状,无尖角,不易伤人,但安装和使用过程中,存在难以防范的自爆破碎可能性。 夹层玻璃:夹层玻璃是两片或多片玻璃原片之间,用有弹性的有机胶粘剂粘合而成的一种安全玻璃。通常用PVB(聚乙烯醇缩丁醛)树脂胶片,经过加热、加压粘
23、合而成。根据幕墙、栏杆、采光顶和雨篷等不同的使用部位,可以选用普通夹层玻璃或钢化夹层玻璃。夹层玻璃的抗冲击性能要比一般平板玻璃高好几倍,在受到冲击时产生辐射状或同心圆形裂纹而不易穿透,碎片不易脱落,不易伤人,安全性好,耐热性、耐湿性好、透光度高。 均质钢化玻璃:为了减小钢化玻璃的自爆率,2009年发布了国家标准建筑用安全玻璃 第4部分: 均质钢化玻璃GB 15763.42009,经均质处理的钢化玻璃的自爆率有较大的降低,但成本有一定的提高。3 安全玻璃的应用范围国家发展和改革委员会、建设部、质量监督检验检疫总局和工商行政管理总局发布的建筑安全玻璃管理规定(2004年1月1日起施行),下列与建筑
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