玻璃幕墻結構性安全評審要點

葉早明（上海美特幕墻有限公司， 上海 201700）

2012 年 2 月 1 日起施行的《上海市建筑玻璃幕墻管理辦法》（市府令第 77 號）明確了禁止采用玻璃幕墻的范圍、采用夾膠安全玻璃范圍、玻璃幕墻結構安全性論證和光反射環境影響論證。隨后，《上海市城鄉建設和交通委員會關于實施建筑玻璃幕墻結構安全性論證的通知》（滬建交〔2012〕100 號）進一步貫徹落實市政府 77 號令，實施建筑玻璃幕墻結構安全性論證。建筑幕墻工程技術規范 DJG 08-56—2012《上海市建筑幕墻工程技術規程》也于同年出版發行，作為玻璃幕墻安評主要依據。

本文從幕墻設計角度分享建筑玻璃幕墻結構安全性論證中專家們關注的要點。其也是玻璃幕墻設計時應考慮的安全方面的幾個要點。

1 常規幕墻系統

1.1 玻璃面板

玻璃作為一種建筑材料，有其自身特性和物理性能。建筑幕墻選擇玻璃此材質定有很多因素，如通透、采光、美觀等。玻璃幕墻設計時玻璃材料的缺點才是關注重點，如脆性、易碎、概率自爆等。設計中如何避免玻璃碎裂灑落傷人是安全采用玻璃的核心問題。主要從以下幾個方面考慮。

（1）禁止采用全隱框玻璃幕墻系統。全隱框系統整個玻璃面板由結構膠承受風荷載，結構膠失效會導致玻璃面板脫落。禁止全隱框系統建議采用半隱框或者全明框系統，玻璃面板與龍骨有效機械連接，防止玻璃整塊脫落。

（2）要求采用夾膠安全玻璃。夾膠玻璃最大的特點就是玻璃即使碎了也不灑落，不僅提升了玻璃強度還大幅提高了安全性。

（3）控制玻璃最大允許使用面積，例如鋼化玻璃控制在 4.5 m2以內，夾層玻璃控制在 9.0 m2以內等一些控制玻璃尺寸的規范條文要求。

（4）對玻璃生產加工工藝的一些要求，如對玻璃原片進行均質處理減少自爆率，采用超白玻璃原片減少自爆率等。不同種類玻璃的安全性能如表1 所示。

表1 不同種類的玻璃及其安全性能表

（5）要引起注意的是建筑玻璃幕墻中的消防救援窗。應急擊碎玻璃需要消防救援人員能擊碎入戶救援，所以規范對其有特別要求。玻璃采用 ≤ 8 mm 鋼化玻璃，凈寬凈高 ≥ 1 m，最大面積 ≤3 m2。所以，立面采用較大玻璃面板的需在救援窗位置增加分格來滿足規范要求。

1.2 幕墻防火

幕墻防火封堵要求嚴格，是專家安全評審和審圖單位審圖必審核的重點內容之一，主要有以下幾點。

（1）DG/TJ 08-56—2019《建筑幕墻工程技術標準》對層間防火封堵明確了上下 2 道厚度 ≥ 200 mm，對幕墻構件與主體結構間隙尺寸較大的防火封堵應設置支承加固措施，確保防火封堵滿足耐火時限要求。

（2）GB 50016—2014《建筑設計防火規范》（2018年版）黑體字條文要求室內設置有自動噴水滅火系統時邊梁實體墻高度 ≥ 800 mm。幕墻設計應確保主體建筑設計單位圖紙邊梁滿足 800 mm 高度要求，才能通過后續安評審圖。

（3） 建筑防火分區對幕墻設計影響，有的建筑一個平面樓層內非一個防火分區，有的樓層涉及挑空層等。此類情況下玻璃幕墻可能就涉及跨越防火分區，幕墻跨越防火分區應根據建筑要求，若為乙級防火窗，應采用特殊防火隔熱玻璃幕墻系統。也可以讓建筑設置防火實體墻或卷簾等，幕墻只做封堵，需要根據情況溝通解決。

1.3 玻璃雨棚

雨棚一般都為懸挑構件，且雨棚都在建筑的主出入口位置，其重要性不言而喻，主要有以下幾點需要注意。

（1）玻璃雨棚支承結構體系安全可靠。一般懸挑雨棚的龍骨都為碳鋼，碳鋼處在室外環境中，表面應做氟碳噴涂防腐處理。懸挑尺寸 ＞ 4.2 m 的雨棚需設置拉桿或壓桿。無拉桿或壓桿雨棚生根在幕墻預埋件上的懸挑 ≤ 2.8 m，生根在后置埋件上懸挑 ≤ 1.5 m，生根在幕墻鋼結構上懸挑長度 ≤ 2.0 m，生根在鋁合金龍骨上懸挑長度 ≤ 1.2 m。另外，支承結構需根據情況設置水平橫桿等構造措施保證其整體穩定性。

（2）與主體結構連接部位應構造合理，一般根部連接均為現場角焊縫。考慮到懸挑構件根部應力較大，且施工現場焊接質量局限于現場施工條件等，所以在根部連接設計時除了對連接焊縫進行理論計算復核外，還應該采用構造加強措施，設置耳板增加焊縫長度，加強連接。

（3）玻璃面板尺寸及其連接符合規范要求，單塊玻璃板塊面積 ≤3 m2，單邊邊長 ≤ 2 m。采用點式玻璃雨棚需注意玻璃邊緣懸挑長度 ≤ 150 mm，玻璃 PVB （Polyvinyl Butyral, 聚乙烯醇縮丁醛）膠片外露防護處理。采用全隱框玻璃雨棚注意排水方向結構膠承受剪力，應設置承重托條。

2 幾種特殊情況

2.1 大跨度玻璃幕墻

一般建筑師會在首層大堂、主入口部位設計大挑空層，樓板挑空或者層高遠遠大于標準層高。建筑師構思的是高端大氣的入口大堂，提升建筑檔次和格調。對于大跨度玻璃幕墻主要注意以下幾點。

（1）龍骨的布置及其受力體系應清晰，龍骨截面尺寸應符合受力及變形要求。一般入口位置涉及門廳、雨棚、店招等，其構造較為復雜。因此，圖紙須清晰表述龍骨布置、傳力路徑等，整個骨架受力體系應安全可靠，復雜構架應通過有限元軟件建模分析，復核其整體性力學性能。

（2）與主體結構連接部位構造設計與結構計算校核，大跨度龍骨與主體結構宜采用上部鉸接下部套芯連接。考慮層間位移以及加工、施工誤差等，龍骨與主體結構之間縫隙應滿足要求。轉接件、連接件、焊縫等應經過結構計算校核，連接應構造加強。

（3）玻璃面板及其連接對變形的適應。對于大跨度玻璃幕墻，其變形相對較大，應復核玻璃面板縫隙對變形適應性能，防止玻璃在變形較大的情況下硬碰硬。

2.2 出屋面懸挑支承玻璃幕墻

很多項目屋頂部位，沒有主體結構梁、柱、樓板，幕墻需要完成獨立支承體系。如外立面幕墻標高 100 m，主體結構最大標高 96 m，這 4 m 懸挑就需要幕墻單位完成獨立支承體系。原則上建議主體建筑設計單位設計樓板、梁、柱等提供支承構件，減少幕墻懸挑尺寸。實際項目情況多種多樣，遇到這樣懸挑較大出屋面幕墻需注意以下幾點。

（1） 根據懸挑高度不同選擇不同支承體系。≤ 2.5 m 可采用單柱形式，2.5～4.5 m 采用單柱加支撐形式，＞ 4.5 m 采用桁架形式。

（2）出屋面幕墻系統結構計算校核時，體型系數正負風壓取值應 ≥ 2.0，懸挑鋼架應復核幕墻系統對支承結構變形適應性。

3 其他需要關注的點

3.1 采光頂

采光頂一般涉及大跨度鋼結構支承體系，其主次梁布置以及與主體結構的連接應安全可靠合理。注意雨水導排，防止積水引起的局部荷載發生變化，影響結構安全。單塊玻璃板塊面積 ≤ 3 m2，單邊邊長 ≤ 2 m ，與雨棚要求一致。

3.2 幕墻開啟窗

幾乎所有的幕墻工程都涉及開啟窗，而很多設計圖紙中往往不太重視開啟窗深化設計。對于開啟窗，主要有以下幾個問題需要注意。

（1）建議使用上懸窗、內開窗，禁止使用外平開窗。

（2）開啟窗窗的開啟面積 ≤ 1.8 m2，開啟距離 ≤ 30°，開啟距離 ≤ 300 mm。

（3）采用全隱框玻璃面板應設置有效防脫落構造，即使結構膠失效的情況下此構造措施也能有效支承玻璃面板不脫落。

（4）開啟窗玻璃承重托條設置和連接應安全可靠，避免結構膠受剪力（規范強制條文禁止結構膠受到剪力）防止玻璃脫落。

（5）開啟窗五金配置應完善。配置合理的五金件，包括合頁、滑撐、風撐、執手、鎖點等，并須經過結構計算復核。

3.3 主體結構形式與支座反力

主體結構形式直接關系到幕墻設計方案，常見的主體結構形式有框架混凝土、鋼框架、鋼框架核心筒結構體系等。其中，最需要引起重視的是主體結構為鋼結構的情況。當主體結構為鋼結構時，根據主體設計單位提供主體層間位移變形數據，幕墻的平面內變形等級可能達到 5 級，幕墻層間位移角 γ≥ 1/100。因為變形大，所以應對幕墻系統縫隙尺寸、玻璃進槽深度、搭接長度等進行結構計算復核，確認其適應主體結構變形。

幕墻受力較大部位，其對主體結構的支座反力應提交主體建筑設計單位復核。主體建筑設計單位復核后為幕墻設計單位提供變形數據，幕墻設計單位再根據主體反饋提供的數據復核系統適應性。尤其是索網幕墻、大跨度幕墻、大懸挑等受力較大、結構形式特殊的部位，均應提供支座反力給主體建筑設計單位復核確認，出具滿足要求的變形數據文件和計算過程文件，供安評專家組審核。

3.4 細部連接構造

幕墻系統細部連接構造設計常常有以下幾個問題易被忽視。

（1）自攻釘不能作為主要受力構件連接構件，應采用機制螺釘，其連接部位型材壁厚應不小于螺釘公稱直徑。

（2）室外鋁合金裝飾條尺寸較大時其連接應加強，結構計算應計算其側向抗風性能，龍骨結構計算時應考慮裝飾條側向鳳荷載對其的不利影響。

（3） 室外鋁合金扣蓋、扣條應采用機械連接，均要求打螺釘，保證其不會脫落。

（4）玻璃欄板根部連接，一般欄桿采用 10 mm 或者 12 mm 不銹鋼板作為其立柱。不銹鋼立柱根部與碳鋼預埋件建議采用鉸接的連接方式，不宜直接焊接。

（5）斷橋不能作為主要受力、傳力構件，斷橋料作為熱工性能保證，幕墻系統必不可少。但其不能作為主要受力構件，也不能作為主要傳力構件，一般通過螺栓穿過斷橋連接，斷橋作為隔熱墊塊使用。

4 結 語

玻璃幕墻由眾多幕墻材料組合而成（玻璃、型材、鋼材、結構膠等）。每一種材料都有其材料特性，有優點、有缺點，只有了解材料性能，合理使用幕墻材料，規避其缺點，發揮其優點，才能保證玻璃幕墻安全可靠。通過大量過往工程實踐、試驗，總結經驗教訓，了解幕墻風險點、控制風險點、規避風險點，才能讓玻璃幕墻可持續發展下去。