中华人民共和国行业标准金属与石材幕墙工程技术规范JGJ 133-2001条文说明 1
前 言
根据建设部建标[1997]71 号文的要求，中国建筑科学研究院会同广东省中山市盛兴幕墙有限公司、上海市东江建筑幕墙有限公司、武汉凌云建筑装饰工程总公司、中国地质科学院地质研究所，共同编制的《金属与石材幕墙工程技术规范》(JGJ133-2001)经建设部2001 年5 月29 日以建标[2001]108 号文批准，业已发布。
为便于广大设计、施工、监理、科研、学校等有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定，《金属与石材幕墙工程技术规范》编制组按章、节、条顺序编制了本规范的条文说明，供使用者参考。如发现欠妥之处，请将意见函寄中国建筑科学研究院(地址:北京市北三环东路30 号 邮政编码:100013)。
本条文说明由建设部标准定额研究所组织出版，不得翻印。
1 总 则
1.0.1 凡由金属构件与各种板材组成的悬挂在主体结构上、不承担主体结构荷载与作用的建筑物外围护结构，称为建筑幕墙。按建筑幕墙的面材可将其分为玻璃幕墙、金属幕墙、石材幕墙、混凝土幕墙及组合幕墙。近几年来，随着我国经济的发展，在一些大中城市中采用金属与石材幕墙作为公用建筑物外围护结构的越来越多。但在金属与石材幕墙的设计、加工制作和安装施工中，由于缺乏统一的技术规范，也曾发生过一些质量问题。
为了使金属与石材幕墙工程的设计、材料选用、性能要求、加工制作、安装施工和工程验收等有章可循，使金属与石材墓墙工程做到安全可靠、实用美观和经济合理，金属与石材幕墙工程技术规范的制订，具有重要的现实意义。
本规范是依照国家和行业标准、规范的有关规定，并在对我国近些年来使用金属与石材幕墙进行调研的基础上，结合金属与石材幕墙的特性和技术要求，同时参考了一些先进国家有关金属与石材幕墙的有关标准、规范而编制的。
1.0.2 本条对金属与石材幕墙的适用范围分别予以规定，对有抗震设防地区的石材幕墙适用建筑高度不大于100m，设防烈度不大于8 度。这是由于石材为天然材料，其材质均匀性较差，弯曲强度离散性大，属于脆性材料，在生成、开采、加工过程中难免产生一些轻微的内伤，很难被发现；作为石材幕墙，虽然不承担主体结构的荷载，但它要承受自重、风、地震和温度等荷载和作用对它的影响。我国是多地震国家，设防烈度6 度以上地区占国土面积70%以上，绝大多数的大、中城市都要考虑抗震设防。其次，为了满足强度计算的要求，石板厚度最薄不得小于25mm，因此，每平方米石板的重量均在70kg 以上，这对抗震是不利的。因此，对石材幕墙适用范围的规定较金属幕墙的适用范围严些，是必要的和合适的。
金属板材的材质均匀、轻质高强、延展性好、加工连接方便，因此，金属幕墙的适用范围较石材幕墙适当放宽些是可行的。
3 材 料
3.1 一般规定
3.1.1 材料是保证幕墙质量和安全的物质基础。幕墙所使用的材料概括起来，基本上可有四大类型材料。即:骨架材料、板材、密封填缝材料、结构黏结材料。这些材料由于生产厂家不同，质量差别还是较大的。因此，为确保幕墙安全可靠，就要求幕墙所使用的材料都必须符合国家或行业标准规定的质量指标；对其中少量暂时还没有国家或行业标准的材料，可按国外先进国家同类产品标准要求；生产企业制订企业标准只作为产品质量控制的依据。总之，不合格的材料严禁使用，出厂时，必须有出厂合格证。
3.1.2 幕墙处于建筑物的外表面，经常会受到自然环境不利因素的影响，如日晒、雨淋、冰冻、风沙等不利因素的侵蚀。因此，要求幕墙材料要有足够的耐候性和耐久性。
3.1.3 硅酮结构密封胶、耐候硅酮密封胶必须有与接触材料相容性的试验和报告，橡胶条应有保证年限及组分化验单。两种胶目前在玻璃幕墙上已被广泛采用，而且已有了比较成熟的经验，应十分重视对石材的黏接和密封，因石材是多孔的材料，不论是硅酮结构胶还是耐候硅酮密封胶都应采用石材专用的，以确保石材长久不被污染，否则不能使用。
3.1.4 石材中所含的放射性物质现行行业标准《天然石材产品放射性防护分类控制标准》(JG518)的规定共分为三类:
A 类产品:石质建筑材料中放射性比活度同时满足式(1)和式(2)的为A 类产品，其使用范围不受限制。
上述A、B、C 三种产品的放射性可选A 和B 作为石材幕墙的材料。
3.2 石 材
3.2.1 用于室外的石材宜选用火成岩即花岗石。因花岗石主要结构物质是长石和石英，其质地坚硬，耐酸碱、耐腐蚀、耐高温、耐日晒雨淋、耐冰雪冻、耐磨性好等特点，固其耐用年限长。
3.2.4～ 3.2.5 石板火烧后，在板材的表面出现了细小的不均匀麻坑，因而影响了厚度，也影响强度，在一般情况下按减薄3mm 计算强度。
3.2.6 石材是多孔的天然材料，一旦使用溶剂型的化学清洁剂就会有残余的化学成分留在微孔内，它与密封材料、黏结材料起化学反应，会造成石材被污染的后果。
3.3 金属材料
3.3.1 国家现行标准GB 4239 的8、9 奥氏体不锈钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、硬度等物理力学性能，都优于铁素体、马氏体等不锈钢材的物理力学性能。
3.3.2 当前国内五金配件存在着试样不齐全，当采用非标准五金件应符合设计要求，要有出厂合格证，否则不应使用。
3.3.4 这一条明确了钢构件尽量采用耐候结构钢，耐候结构钢的氧化膜比较致密、比较稳定，在同样渗水(包括"酸雨"中的酸性水)条件下，氧化膜不易发生反应生成铁锈[Fe(OH)3]，从而外层涂料也不易脱落，保护钢的基体不受腐蚀。表面处理可采用热喷复合涂层，表面为氯化橡胶涂料。
3.3.11 铝塑复合板按国际惯例分为普通型铝塑复合板和防火型铝塑复合板。
普通型铝塑复合板系由两层0.5mm 的铝板中间夹一层2～5mm 的PE(即聚乙烯塑料)热加工或冷加工而成。防火型铝塑复合板系由两层0.5mm 的铝板中间夹一层难燃或不燃材料而成。
3.3.12 本条对蜂窝铝板的使用进行了规定，但由于国内还没有有关的标准，也未查到美国、德国和日本相关的标准，只能参考复合铝板的数据确定，当然只能高不能低。
3.5 硅酮结构密封胶
目前国内生产的硅酮结构密封胶，通过幕墙工程实际应用以及法定检测机构的检测说明，国产硅酮结构密封胶的质量，已基本达到进口硅酮结构密封胶的质量水平。为保证幕墙工程的质量，保证隐框、半隐框幕墙的安全，同一幕墙工程应采用同一品牌的单组分或双组分的硅酮结构密封胶，不能在同一幕墙工程中，同时采用不同厂家、不同品牌的硅酮结构密封胶，更不能在同一幕墙工程中，同时既使用国产硅酮结构密封胶又使用进口硅酮结构密封胶。因为这样做一旦出现质量问题，难以判别是谁的责任；其次，这样做也无法进行统一的相容性试验。
4 性能与构造
4.1 一般规定
4.1.1 金属与石材幕墙的选型是建筑设计的内容，建筑师不仅要考虑立面的新颖、美观，而且要根据建筑的功能、造价及所具备的施工技术条件进行造型设计。在选用石材幕墙时应考虑到地理条件、工程的位置、当地在历史上发生过地震状况等，并且在设计时考虑能否拆装、维护修理，对雨水的排出的方向等方面的问题在选用时要从严掌握，要充分考虑条件是否具备。
4.1.2 金属与石材幕墙，设计师都愿意增加凸出或凹进去的线条，石材也会组合成各种图案同周围环境相协调，但首先应考虑安全，同时也要考虑除尘、流水的问题。
4.1.3 石材幕墙立面划分时，单块板面积不宜大于1.5m2。因石材是天然性材料，对于内伤或微小的裂纹有时用肉眼很难看清，在使用时会埋下安全隐患。如果只注意强度计算，没有考虑到天然材料的不可预见性，单板块越大出现问题的概率越高，因此提出了1.5m2 以内要求。
4.1.4 金属与石材幕墙的设计，应满足幕墙维护和清洗的需要，因金属板材和石材均是多孔的材料，表面有光度，但有时也会有粗毛面，空气中的灰尘及油污会落到表面上，需要清洗，天长日久也会出现破损，需要更换。因此建筑物要具备维护清洗的条件。
4.2 幕墙性能
4.2.2 幕墙的性能与建筑物所在地区的地理位置、气候条件、建筑物的高度、体型及周围环境等有关。如沿海或经常有台风地区，幕墙的风压变形性能和雨水渗漏性能要求高些，而风沙较大地区则要求幕墙的风压变形性能和空气渗透性能高些，对于寒冷地区和炎热地区则要求幕墙的保温隔热性能良好。
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4.3 幕墙构造
4.3.1 在本条当中阐述的主要是防水渗漏的设计方案应采取的措施。首先考虑等压原理设计，所谓等压原理是通过各种渠道使水能进能出，只要有水、缝、压力差的存在，就会出现水的渗漏问题。目前好多单位所采取的双道密封胶条同密封胶结合的防水措施是可行的，对型材的要求放松了些。对于开扇等压原理仍然要应用准确，否则会渗漏，另外五金配件的质量及开关型式也是造成渗漏原因之一，应予以足够重视。
4.3.3～ 4.3.4 幕墙钢骨架系统，应设热胀冷缩缝。幕墙的保温材料可与金属板、石板结合在一起，但应与主体结构外表面有50mm 以上的空气层。因金属与石材幕墙大部分都采用钢骨架，设伸缩缝也应该是两层一个接头，接头的布置可以根据需要而定，处在合理的受力状态，另外隐蔽工程接头是看不到的，因此也就不存在美观和规律性的问题。在4.3.4 条当中提到幕墙同主体结构保持50mm 空气层也可叫通气层，由于这两种材料都是冷热导体，在背面会产生冷凝水或水蒸气，从主体结构的幕墙内侧层间排出室外；在霜冻地区不宜排往室外，防止结冻时将有关的系统冻坏。
在一般情况下，蒸气在层间中游动，逐步的消失或生成凝结水，集中排入下水管。
4.3.5 上下用钢销支撑的石材幕墙，应在石板的两个侧面或者在石板背面的中间另设安全措施，并应利于维修方便。钢销安全度比较低，但它是国内外干挂石材传统的安装方法，因此，为增加钢销安装石材的安全性，可在石材的背面增加螺栓、挂钩等类或者是铜丝、不锈钢丝用环氧树脂锚固起来，起到生根作用，同主体捆扎在一起，保证石材的安全，同时尽量便于维修和拆装的方便。
4.3.7 每一块金属板构件、石板都应是独立单元，且应便于安装和拆卸，同时也应不影响上下、左右构件。因为石材幕墙应用越来越多，建筑物越高，造型就越复杂，所以维护修理更换是个大问题，好多工程全部安装完成后，才发现因多种原因造成石板有伤痕、裂纹、色差、图案不符，如果不具备拆装功能，就会很被动，费工、费力、费钱，还影响左右四邻，会造成不安全的因素。因此要求设计时考虑以上的不利因素，要做到能拆能装。
4.3.8 本条所提到单元式幕墙连接处和吊挂处的壁厚，是按照板块的大小、自重及材质、连接型式严格计算其壁厚，如果大于5mm 可按计算值，如果小于5mm 按5mm计算。
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4.4 幕墙防火与防雷设计
4.4.1 本条所提到的对防火层的处理，首先要将保温材料和防火材料严格区分开来。凡是石板后面或者是铝板的后面均为保温材料；所谓填充系指楼层之间有一道防火隔层，隔层的隔板必须用经防腐处理厚度不小于1.5mm 的铁板包起来，不得用铝板，更不允许用铝塑复合板，因以上两种材料的耐火极限太低，起不到防火作用。
4.4.2 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。
5 结构设计
5.1 一般规定
5.1.1 幕墙是建筑物的外围护构件，主要承受自重、直接作用于其上的风荷载和地震作用，以及温度作用。其支承条件须有一定变形能力以适应主体结构的位移；当主体结构在外力作用下产生位移时，不应使幕墙产生过大内力。
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，使面板产生很大的弯曲应力。而建筑幕墙自重较轻，即使按最大地震作用系数考虑，也不过是0.1～0.8kN/m2，远小于风力，因此，对幕墙构件本身而言，抗风压是主要的考虑因素。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，除计算地震作用力外，构造上还必须予以加强。
5.1.2 建筑幕墙构件由面板和金属框架等组成，其变形能力是很小的。在地震作用和风力作用下，结果将会产生侧移。
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，Δup/h 为1/70 时，层间最大位移可达50mm。显然，如果幕墙构件承受这样的大的剪切变形，幕墙构件必然会破坏。
幕墙构件与立柱、横梁的连接要能可靠地传递地震力、风力，能承受幕墙构件的自重。但是，为防止主体结构水平力产生的位移使幕墙构件损坏，连接又必须有一定的适用位移能力，使得幕墙构件与立柱、横梁之间有活动的余地。
5.1.3 非抗震设计的建筑幕墙，风荷载起控制作用。幕墙面板本身必须具有足够的承载力，避免在风压下破碎。我国沿海地区城市经常受到台风的袭击，玻璃破碎常有发生。铝板和石板在台风下破碎的事例虽未见报告，但设计中仍应考虑有足够的抗风能力。
在风力作用下，幕墙与主体结构之间的连接件发生拔出、拉断等严重破坏比较少见，主要问题是保证其足够的活动余地，使幕墙构件避免受主体结构过大位移的影响。
在地震作用下，幕墙构件和连接件会受到猛烈的动力作用，其破坏很容易发生。
防止震害的主要途径是加强构造措施。
在常遇地震作用下(比设防烈度低1.5 度，大约50 年一遇)，幕墙不能破坏，应保持完好，在中震作用下(相当于设防烈度，大约200年的一遇)，幕墙不应有严重破损，一般只允许部分面板破碎，经修理后仍然可以使用。在罕遇地震作用下(相当于比设防烈度高1.5 度，大约1500～2000 年一遇)，必然会严重破坏，面板破碎，但骨架不应脱落、倒塌。幕墙的抗震构造措施，应保证上述设计目标能实现。
幕墙构件及横梁、立柱之间的支承条件，视具体的连接构造决定。铝板通常为四边支承受弯构件(支承边可为简支或连续)，石板的支承条件则取决于其连接构造。
幕墙构件(面板、铝框)与横梁、立柱之间的支承条件，可按线支承或点支承等不同支承的组合，可得到幕墙构件的不同支承方式。
横梁和立柱，可根据其实际连接情况，按简支连续或铰接多跨支承条件考虑。构件的实际尺寸与设计尺寸相比，会有一定的偏差，对截面承载力计算会有一定的影响。但是材料出厂的尺寸公差都在一定的允许范围内；施工安装的偏差也要满足规范的要求，所以这种影响是不大的。另一方面，在设计时也无法预计可能产生的偏差。因此，可以采用设计尺寸进行设计。
5.1.5 目前，结构设计的标准是小震下保持弹性，不产生损害。在这种情况下，幕墙也应处于弹性状态。因此，本规范中有关的内力计算均采用弹性计算方法进行。
由于幕墙承受各种荷载、地震作用和温度作用，会产生多种内力，情况相当复杂，面板不便于采用承载力表达式，所以直接采用应力表达式；横梁、立柱和预埋件计算，则采用内力表达式计算出应力后，由应力表达式控制。
承载力表达式为:
S≤R (1)
式中 S-外荷载和效应产生的内力设计值；
R-构件截面承载力设计值。
由于外荷载、温度作用或地震作用产生的内力各不相同，有轴向力、弯矩等，采用承载力表达式不很方便。为便于设计人员应用，用应力表达式较为合适:
σ≤f (2)
式中 σ-各种荷载及作用产生应力的设计值；
f-材料强度的设计值。
我国现行国家标准《钢结构设计规范》也采用应力表达式进行承载力计算。承载力计算中，结构的安全系数可以有两种方式来表达:
一种采用允许应力方法，即要求:
式中σk 为外荷载产生的应力标准值(未附加任何安全系数)；[f]为允许应力值(强度的允许值)，为材料标准强度fk(由试验得到)除以安全系数fk，这样结构的安全系数为k。结构胶的计算便采用这种方法，结构胶短期强度允许值为0.14MPa，为实验值的1/5，即安全系数为5。
另一种方法是我国结构设计规范中采用的多系数方法，其基本表达式为:
即本规范中式5.1.5-1。其中，σ为应力设计值，为标准值乘以大于1 的系数k1，通过效应组合计算得到。f 为强度设计值，由强度标准值fk 除以大于1 的系数k2 得到，这样结构安全度为k=k2k1。在本规范中，铝板的安全度k 为2.0；铝合金型材的安全度为1.8；石板的安全度为3.0。
所以在进行结构设计时，必须注意公式中的数值(σ，f，S 等)是标准值还是设计值，不能混淆。
在进行变形、挠度、位移验算时，均采用1.0 的分项系数，即k2=1.0，所以可以说采用标准值。
幕墙结构的安全度k 取决于荷载的取值和材料强度的比值，即:
k =P/f
因此采用某一规范进行设计时，必须按该规范的规定计算荷载P，同时采用该规范的计算方法和强度f。不允许荷载按某一规范计算，强度计算又采用另一规范的方法，这样会产生设计安全度过低的情况。
5.1.7 作用在幕墙的风力、地震作用和温度变化都是可变的，同时达到最大值的可能性很小。例如最大风力按30 年一遇最大峰值考虑；地震按500 年一遇的设防烈度考虑。因此，在进行效应组合时，第一个可变荷载或作用的效应组合值系数φ 按1.0考虑，其余则分别按0.6、0.2 考虑。
在现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GBJ 11)中规定，当地震作用与风同时考虑时，风的组合值系数取为0.2。
由于幕墙暴露在室外，受大风、温度变化的影响较为显著，所以第二、第三个可变效应的组合值系数分别取为0.6、0.2，较《建筑抗震设计规范》的取值高。
5.1.8 在荷载及地震作用和温度作用下产生的应力应进行组合，求得应力的设计值。荷载、地震作用产生的应力组合时分项系数按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GBJ9)采用。
在《荷载规范》中，没有列出温度应力的分项系数，在幕墙设计时，暂按1.2 采用。