中华人民共和国行业标准玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102━2003条 文 说 明 2
4．2．5 玻璃幕墙的水密性关系到幕墙的使用功能和寿命。水密性要求与建筑物的重要性、使用功能以及所在地的气候条件有关。原规范JGJl02---96中水密性的风压取值为标准风荷载除以2．25。由于《建筑结构荷载规范》GB 50009规定的阵风系数与高度、地面粗糙度有关，不再是单一系数2．25，所以本规范中玻璃幕墙的水密性能设计也作了相应修改，但仍然不考虑阵风系数的影响，即水密性以1O分钟平均风压(而不是3秒钟的瞬时风压)作为定级依据。
本条公式中的系数1000为kN／m2 和Pa的换算系敷。由于只荷在正风压下才会发生雨水渗漏，所以体型系数取值为1．2(大面的1．O，再加上室内压O．2)。边角的负压区不予考虑。
在沿梅受热带风暴和台风袭击的地区，大风多同时伴有大雨。而其他地区刮大风时很少下雨，下雨时风又不是最大，因而原规范对一般地区的水密性取值偏大。所以本规范提出其他地区可按本条公式计算值的75％进行设计。由于幕墙面积大，一旦漏雨后不易处理，故要求幕墙的水密性能至少应达到高性能窗的要求，即达到700Pa。
热带风暴和台风多发地区，是指《建筑气候区划标准》GB 50178中的ⅢA 和ⅣA地区。
4. 2．6 玻璃幕墙平面内变形，是由于建筑物受风荷载或地震作用后，建筑物各层问发生相对位移时，产生的随动变形，这种平面内变形对玻璃幕墙造成的损害不容忽视。玻璃幕墙平面内变形性能，应区分是否抗震设计，给出不同要求。地震作用时，近似取主体结构在多遇地震作用下弹性层间位移限值的3倍为控制指标。
根据《建筑抗震设计规范》GB 50011和《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2002的规定，在风荷载或多遇地震作用下，主体结构楼层最大弹性层间位移角限值如表4．1。层间位移角即楼层层间位移与层高的比值。
4．2．7 有保温要求的玻璃幕墙，如不采用中空玻璃是难以达到要求的，必要时还要采用隔热铝型材、Low-E玻璃等以提高保温性能。有隔热要求的玻璃幕墙，主要应考虑遮挡太阳辐射，遮阳的形式很多，可根据实际情况进行选择。
4．2．8 玻璃幕墙的隔声性能应根据律筑物的使用功能和环境条件进行设计。不同功能的建筑所允许的噪声等级可根据《民用建筑隔声设计规范》GBJ 118的规定确定。幕墙的隔声性能应为室外噪声级和室内允许噪声级之差。
4．2．9 本条规定引自现行国家标准《玻璃幕墙光学性能》GB／T18091，该标准对玻璃幕墙的有害光反射及相关光学性能指标、技术要求、试验方法和检验规则进行了具体规定。
4．2. 10 由于抗风压性能、气密性能和水密性能是所有玻璃幕墙应具备的基本性能，因此是必要检测项目。有抗震要求时，可增加平面内变形性能检测。有保温、隔声、采光等要求时，可增加相府的检测项目。
4．2．12 幕墙性能检测中，由于安装施工的缺陷，使某项性能未达到规定要求的情况时有发生，这种缺陷有可能弥补，故允许对安装施工工艺进行改进，修补缺陷后重新检测，以节省人力、物力，但要求检测报告中说明改进的内容，并在实际工程中，按改进后的安装施工工艺讲行施工。由于材料或设计缺陷造成幕墙性能未达到规定值域时，必须修改设计或更换材料，所以应重新制作试件，另行检测。
4．3 构造设计
4．3. 1 在安全、实用、美观的前提下，便于制作、安装、维修、保养及局部更换，是玻璃幕墙的构造设计应该满足的原则要求。
4．3．2 玻璃幕墙的水密性直接关系到幕墙的使用功能和耐久性。为提高玻璃幕墙的水密性能，要求其接缝部位尽可能按雨幕原理进行设计。由于缝隙腔内、外的气压差是雨水渗漏的主要动力，因此要求接缝空腔内的气压与室外气压相等，以防止内、外空气压力差将雨水压入腔内。
4．3．3 玻璃幕墙的墙面大、胶缝多，建筑室内装修对水密性和气密性要求较高，如果所用胶的质量不能保证，将产生严重后果，所以应采用密封性和耐久性都较好的硅酮建筑密封胶。同理，幕墙的开启缝隙亦应采用性能较好的橡胶密封条。
对全玻幕墙等依靠胶缝传力的情况，胶缝应采用硅酮结构密封胶。
4．3．4 玻璃幕墙的立面有雨篷、压顶及突出墙面的建筑构造时，如果这些部位的水密性设计不当，将容易发生渗漏，所以应注意完善其结合部位的防、排水构造设计。
4．3．5 保温材料受潮后保温性能会明显降低，所以保温材料应具有防潮性能，否则应采取有效的防潮措施。
4．3．6 为了适应单元间的伸缩位移和便于拆卸，目前单元式玻璃幕墙的单元问多采用对插式组合杆件，相邻单元板块纵横接缝处的十字形部位，容易出现内外直通的情况，所以应采用防渗漏封口构造措施。通常，对插构件的截面可设计成多腔形式，单元间的拼接缝隙采用橡胶密封条等封堵措施和必要的导排水措施。
4．3．7 为了适应热胀冷缩和防止产生噪声，构件式玻璃幕墙的立柱与横梁连接处应避免刚性接触；隐框幕墙采用挂钩式连接固定玻璃组件时，在挂钩接触面宜设置柔性垫片，以避免刚性接触产生噪声，并可利用垫片起弹性缓冲作用。
4．3．8 不同金属相互接触处，容易产生双金属腐蚀，所以要求设置绝缘垫片或采取其他防腐蚀措施。在正常使用条件下。不锈钢材料不易发生双金属腐蚀，-般可不要求设置绝缘垫片。
4．3．9 玻璃幕墙的拼接胶缝应有一定的宽度，以保证玻璃幕墙构件的正常变形要求。必要时玻璃幕墙的胶缝宽度可参照下式计算，但不宜小于本条规定的最小值。
4．3．1O 玻璃幕墙表面与建筑物内、外装饰物之间是不允许直接接触的，否则由于玻璃变形和位移受阻，容易导致玻璃开裂。一般留缝宽度不宜小于5mm，并应采用柔性材料嵌缝。
4．3．1l 明框幕墙玻璃下边缘与槽底间采用2块硬橡胶垫块承托，比全长承托效果好，但承托面积不能太少，否则压应力太大会使橡胶垫块失效。垫块也不能太薄，否则可被压缩的量太小，玻璃位移将受到限制，也可使玻璃开裂。
4．3．12 本条文主要参考日本建筑学会制订的《建筑工程标准幕墙工程)(JASS-14)。
利用公式(4. 3．12)进行验算举例：
假定明框幕墙层高为3000mm，每块玻璃高1000mm、宽1200mm；玻璃和铝框的配合间隙 c1和c2均为5mm，考虑到施工偏差，验算时c1和c2均取为3．5mm；考虑抗震设计。则公式(4. 3．12)的左端为：
计算表明，满足本条公式要求，幕墙玻璃不会被挤坏，可认为c1、c2取5mm是合适的。
玻璃边缘至边框、槽底的间隙，除应符合本条要求外，尚应符合本规范第9．5．2条、9. 5．3条的有关规定。
4．3．13 主体建筑在伸缩、沉降等变形缝两侧会发生相对位移，玻璃板块跨越变形缝时容易破坏，所以幕墙的玻璃板块不应跨越主体建筑的变形缝，而应采用与主体建筑的变形缝相适应的构造措施。
4．4 安全规定
4．4．1 框支承玻璃幕墙包括明框和隐框两种形式，是目前玻璃幕墙工程中应用最多的，本条规定是为了幕墙玻璃在安装和使用中的安全。安全玻璃一般指钢化玻璃和夹层玻璃。
斜玻璃幕墙是指和水平面的交角小于90度、大于75度的幕墙，其玻璃破碎容易造成比一般垂直幕墙更严重的后果。即使采用钢化玻璃，其破碎后的颗粒也会影响安全。夹层玻璃是不飞散玻璃，可对人流等起到保护作用，宜优先采用。
4．4．2 点支承玻璃幕墙的面板玻璃应采用钢化玻璃及其制品，否则会因打孔部位应力集中而致使强度达不到要求。
4．4．3 采用玻璃肋支承的点支承玻璃幕墒，其肋玻璃属支承结构，打孔处应力集中明显，强度要求较高；另一方面，如果玻璃肋破碎，则整片幕墙会塌落。所以，应采用钢化夹层玻璃。
4．4．4 人员流动密度大、青少年或幼儿活动的公共场所的玻璃幕墙容易遭到挤压或撞击；其他建筑中，正常活动可能撞击到的幕墙部位亦容易造成玻璃破坏。为保证人员安全，这些情况下的玻璃幕墙应采用安全玻璃。对容易受到撞击的玻璃幕墙，还应设置明显的警示标志，以免因误撞造成危害。
4．4．7 虽然玻璃幕墙本身一般不具有防火性能，但是它作为建筑的外围护结构，是建筑整体中的一部分，在一些重要的部位应具有一定的耐火性，而且应与建筑的整体防火要求相适应。防火封堵是目前建筑设计中应用比较广泛的防火、隔烟方法，是通过在缝隙间填塞不燃或难燃材料或由此形成的系统，以达到防止火焰和高温烟气在建筑内部扩散的目的。
防火封堵材料或封堵系统应经过国冢认可的专业机构进行测试，合格后方可应用于实际幕墙工程。
4．4．8 耐久性，变形能力、稳定性是防火封堵材料或系统的基本要求，应根据缝隙的宽度、缝隙的性质(如是否发生伸缩变形等)、相邻构件材质、周边其他环境因素以及没汁要求，综合考虑，合理选用。一般而言，缝隙大、伸缩率大、防火等级高，则对防火封堵材料或系统的要求越高。
4．4．9 玻璃幕墙的防火封堵构造系统有许多有效的做法，但无论何种力法，构成系统的材料都应具备设计规定的耐火性能。
4．4．10 本条文内容参照现行国家标准《高层建筑设计防火规范》GB 50045，增加了有关防火玻璃裙墙的内容。计算实体裙墙的高度时，可计入钢筋混凝土楼板厚度或边粱高度。
4．4．11 本条内容参照现行国家标准《高层建筑设计防火规范》GB 50045，增加了一些具体的构造做法。幕墙用防火玻璃主要包括单片防火玻璃，以及由单片防火玻璃加工成的中空玻璃、夹层玻璃等。
4．4．12 为了避免两个防火分区因玻璃破碎而相通，造成火势迅速蔓延，规定同一玻璃板块不宜跨越两个防火分区。
4．4．13 玻璃幕墙是附属于主体建筑的围护结构，幕墙的金属框架一般不单独作防雷接地，而是利用主体结构的防雷体系，与建筑本身的防雷设计相结合，因此要求应与主体结构的防雷体系可靠连接，并保持导电通畅。
通常，玻璃幕墙的铝合金立柱，在不大于10m范围内宜有一根柱采用柔性导线上、下连通，铜质导线截面积不宜小于25mm2 ，铝质导线截面积不宜小于30mm2 。
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、横粱之间有活动的余地。
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．OkN／m2 。因为建筑幕墙自重较轻，即使按最大地震作用系数考虑，一般电只有0．1-O．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lOmm。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条关于温差应大的计算公式如下：
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。
5．1. 6 玻璃幕墙承受永久荷载(自重荷载)、风荷载、地震作用和温度作用，会产生多种内力(应力)和变形，情况比较复杂。本规范要求分别进行永久荷载、风荷载、地震作用效应计算；温度作用的影响．通过构造设计考虑。承载能力极限状态设计时，应考虑作用效应的基本组合；正常使用极限状态设计时，作用的分项系数均取1.0。本条给出的承载力设计表达式具有通用意义，作用效应设计值S或SE可以是内力或应力，抗力设计值R可以是构件的承载力设计值或材料强度设计值。
幕墙构件的结构重要性系数γ0，与设计使用年限和安全等级有关。除预埋件之外，其余慕墙构件的安全等级一般不会超过二级，设计使用年限一般可考虑为不低于25年。同时，幕墙大多用于大型公共建筑，正常使用中不允许发生破坏。因此，结构重要性系数γ0取不小于1．0。
幕墙结构计算中，地震效应相对风荷载效应是比较小的，通常不会超过风荷载效应的20％，如果采用小于1.0的系数γRE对构件抗力设计值予以放大，对幕墙结构设计是偏于不安全的。所以，幕墙构件承载力抗震调整系数γRE取1．0。
幕墙面板玻璃及金属构件(如横梁、立柱)不便于采用内力设计表达式，在本规范的相关条文中直接采用与钢结构相似的应力表达形式；预埋件设计时，则采用内力表达形式。采用应力设计表达式时，计算应力所采用的内力设计值(如弯矩、轴力、剪力等)，应采用作用效应的基本组合。
5．1．7 当玻璃面板偏离横梁截面形心时，面板的重力偏心会使横梁产生扭转变形。当采用中空玻璃、夹层玻璃等自重较大的面板和偏心距较大时，要考虑其不利影响，必要时进行横梁的抗扭承载力验算。
5．2 材料力学性能
5．2．1 目前，国内有关玻璃强度试验的工作不多，强度取值的方法也不统一。玻璃是最有代表性的脆性材料，其破坏特征是：几乎所有的玻璃都是由于拉应力产生表面裂缝而破碎。一直到破坏为止，玻璃的应力、应变都几乎呈线性关系，其弹性模量约为7．2×104N／mm2。但是，其破坏强度有非常大的离散性。
如图5．1(a)所示，同一批、同尺寸玻璃受弯试件测得的弯曲抗拉强度，其范围为70～160N／mm2，十分分散。实测的强度值与构件尺寸、试验方法、玻璃的热处理和化学处理方式、测试条件(加载速度、持荷时间、周围环境等)都有关系，而且变化很大。图5．1(b)为尺寸改变时玻璃强度的变化情况。
因此，玻璃的实际强度设计值一般由生产厂家根据试验资料提供给设计人员，作为幕墙玻璃的设计依据。
日本建筑学会提供的实用设计方法中，给出了玻璃的强度(相当于标准值)，如表5．1。日本是按容许应力方法设计的，荷载、强度均采用标准值，设计安全系数K=2．5-3．0。在国内缺乏足够试验数据的情况下，可参考日本的玻璃强度取值为基本数据，再根据国内的安全度要求和多系数表达方法予以调整。
在日本的玻璃承载力设计方法中，总安全系数K=K1K2，见表5．2。其中，K1为作用分项安全系数，取1．2-1．3；K2为玻璃材料分项系数，可由总安全系数进行换算。
由此可见，玻璃的安全系数K在2．5-3．0之间。结合我国国情，玻璃的安全系数K取2．5，由于起主要控制作用的风荷载分项系数采用1．4，经换算可得出玻璃材料分项系数K2=1．785。
因此，本规范中，玻璃的强度设计值fs取为标准值fgkL除以K2，即玻璃大面上的强度设计值。
玻璃的侧面经过切割、打磨打工，产生应力集中，强度有所降低。一般情况下，侧面强度可按大面强度的70％取用。侧面强度对玻璃受弯不起控制作用。在验算玻璃局部强度、连接强度以及玻璃肋的承载力时，会用到侧面强度设计值。
玻璃大部分是平面外受弯控制其承载力设计，受剪起控制作用的机会较少，因此目前没有再区分玻璃的抗拉、抗剪强度。