玻璃幕墙工程技术规范(6)

时间:2011-01-25 09:29 来源：未知 作者：admin 点击量次             

　　在主体建筑有水平均压环的楼层，对应导电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。扁钢截面不宜小于5mm×40mm，圆钢直径不宜小于12mm。

　　兼有防雷功能的幕墙压顶板宜采用厚度不小于3mm的铝合金板制造，压顶板截面不宜小于70mm2(幕墙高度不小于150m时)或50mm2(幕墙高度小于150m时)。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。

　　5 结构设计的基本规定

　　5.1 一般规定

　　5.1.1 幕墙是建筑物的外围护结构，主要承受自重以及直接作用于其上的风荷载、地震作用、温度作用等，不分担主体结构承受的荷载或地震作用。幕墙的支承结构、玻璃与框架之间，须有一定变形能力，以适应主体结构的位移;当主体结构在外荷载作用下产生位移时，不应使幕墙构件产生过大内力和不能承受的变形。

　　幕墙结构的安全系数K与作用的取值和材料强度的取值有关。因此，采用某一规范进行设计时，必须按该规范的规定计算各种作用，同时采用该规范的计算方法和材料强度指标。不允许荷载按某一规范计算，强度又采用另一规范的方法，以免产生设计安全度过低或过高的情况。

　　5.1.2 玻璃幕墙由面板和金属框架等组成，其变形能力是较小的。在水平地震或风荷载作用下，结构将会产生侧移。由于幕墙构件不能承受过大的位移，只能通过弹性连接件来避免主体结构过大侧移的影响。例如当层高为3.5m，若弹塑性层间位移角限值△up/h为1/70，则层间最大位移可达50mm。显然，如果幕墙构件本身承受这样的大的剪切变形，则幕墙构件可能会破坏。

　　幕墙构件与立柱、横梁的连接要能可靠地传递风荷载作用、地震作用，能承受幕墙构件的自重。为防止主体结构水平位移使幕墙构件损坏，连接必须具有一定的适应位移能力，使幕墙构件与立柱、横梁之间有活动的余地。

　　5.1.3 幕墙设计应区分是否抗震。对非抗震设防的地区，只需考虑风荷载、重力荷载以及温度作用;对抗震设防的地区，尚应考虑地震作用。

　　经验表明，对于竖直的建筑幕墙，风荷载是主要的作用，其数值可达2.0~5.0kN/m2。因为建筑幕墙自重较轻，即使按最大地震作用系数考虑，一般也只有0.1~0.8kN/m2，远小于风荷载作用。因此，对幕墙构件本身而言，抗风设计是主要的考虑因素。但是，地震是动力作用，对连接节点会产生较大的影响，使连接发生震害甚至使建筑幕墙脱落、倒坍。所以，除计算地震作用外，还必须加强构造措施。

　　在幕墙工程中，温度变化引起的对玻璃面板、胶缝和支承结构的作用效应是存在的，问题是如何计算或考虑其作用效应。幕墙设计中，温度作用的影响一般通过建筑或结构构造措施解决，而不一一进行计算，实践证明是简单、可行的办法。理论计算上，过去一般仅考虑对玻璃面板的影响，如原规范JGJ 102—96 第5.4.3和5.4.4条，分别考虑了年温度变化下的玻璃挤压应力计算和玻璃边缘与中央温度差引起的应力计算。

　　当温度升高时，玻璃膨胀、尺寸增大，与金属边框的间隙减小。当膨胀变形大于预留间隙时，玻璃受到挤压，产生温度挤压应力。实际工程中，玻璃与铝合金框之间必须留有一定的空隙(本规范第9章第9.5.2条及第9.5.3条已规定)，因此玻璃因温度变化膨胀后一般不会与金属边框发生挤压。例如对边长为3000mm的玻璃面板，在80℃的年温差下，其膨胀量为：

　　△b=1.0 × 10-5 × 80 × 3000=2.4mm

　　而玻璃与边框的两侧空隙量之和一般不小于10mm。由此可知，挤压温度应力的计算往往无实际意义，这在原规范JGJ 102—96的应用中已得到普遍反映。因此这次规范修订，不再列入有关挤压温度应力的计算内容。

　　另外，大面积玻璃在温度变化时，中央部分与边缘部分存在温度差，从而使玻璃产生温度应力，当玻璃中央部分与边缘部分温度差比较大时，有可能因温度应力超过玻璃的强度设计值而造成幕墙玻璃碎裂。原规范JGJ 102—96第5.4.4条关于温差应力的计算公式如下：

　　σtk=0.74Eαμ1μ2μ3μ4(Tc-Ts)

　　式中 σtk—— 温差应力标准值(N/mm2)

　　E——玻璃的弹性模量(N/mm2);

　　α——玻璃的线膨胀系数(1/℃);

　　μ1——阴影系数;

　　μ2——窗帘系数;

　　μ3——玻璃面积系数;

　　μ4——嵌缝材料系数;

　　Tc、Ts——玻璃中央和边缘的温度(℃)。

　　公式(5.1)的计算方法是参考日本建筑学会《建筑工程标准·幕墙工程(JASS-14)》(1985)的规定编制的。在JASS-14-96版本中的2.6条，只列出了接头处耐温差性能要求，而没有再列出玻璃板中央与边缘温差应力的计算公式。目前，玻璃面板中央温度、边缘温度以及温差应力的计算尚处于研究阶段，还没有公认的方法，不同方法的计算结果有较大差异。

　　按照公式(5.1)，假定在单块玻璃面积较大的玻璃幕墙中，浮法玻璃尺寸为2m×3m，面积为6m2，其余各系数分别按原规

　　范JGJ l02—96第5.4.4条的规定取为：μ1、=1.6、μ2=1.3、μ3=1.15，μ4=0.6，温差取15℃。则温差应力标准值为：

　　σtk=0.74Eαμ1μ2μ3μ4(Tc-Ts)

　　=0.74×0.7×105×1.0×10-5×1.6×1.3×1.15×0.6×15

　　=11.2N/mm2

　　考虑温度作用分项系数取为1.2，则温度应力设计值为：

　　σt=1.2σtk =13.4N/mm2

　　因此，按照原规范JGJ 102—96的计算方法，当温差不超过15℃时，温度作用不起控制作用。鉴于以上原因，本规范取消了温差应力的计算。

　　对于温度变化剧烈的玻璃幕墙工程，应在设计计算和构造处理上采取必要的措施，避免因温度应力造成玻璃幕墙破坏。

　　5.1.4 目前，结构抗震设计的标准是小震下保持弹性，基本不产生损坏。在这种情况下，幕墙也应基本处于弹性工作状态。因此，本规范中有关内力和变形计算均可采用弹性方法进行。对变形较大的场合(如索结构)，宜考虑几何非线性的影响。