玻璃幕墙结构性安全评审要点

叶早明（上海美特幕墙有限公司， 上海 201700）

2012 年 2 月 1 日起施行的《上海市建筑玻璃幕墙管理办法》（市府令第 77 号）明确了禁止采用玻璃幕墙的范围、采用夹胶安全玻璃范围、玻璃幕墙结构安全性论证和光反射环境影响论证。随后，《上海市城乡建设和交通委员会关于实施建筑玻璃幕墙结构安全性论证的通知》（沪建交〔2012〕100 号）进一步贯彻落实市政府 77 号令，实施建筑玻璃幕墙结构安全性论证。建筑幕墙工程技术规范 DJG 08-56—2012《上海市建筑幕墙工程技术规程》也于同年出版发行，作为玻璃幕墙安评主要依据。

本文从幕墙设计角度分享建筑玻璃幕墙结构安全性论证中专家们关注的要点。其也是玻璃幕墙设计时应考虑的安全方面的几个要点。

1 常规幕墙系统

1.1 玻璃面板

玻璃作为一种建筑材料，有其自身特性和物理性能。建筑幕墙选择玻璃此材质定有很多因素，如通透、采光、美观等。玻璃幕墙设计时玻璃材料的缺点才是关注重点，如脆性、易碎、概率自爆等。设计中如何避免玻璃碎裂洒落伤人是安全采用玻璃的核心问题。主要从以下几个方面考虑。

（1）禁止采用全隐框玻璃幕墙系统。全隐框系统整个玻璃面板由结构胶承受风荷载，结构胶失效会导致玻璃面板脱落。禁止全隐框系统建议采用半隐框或者全明框系统，玻璃面板与龙骨有效机械连接，防止玻璃整块脱落。

（2）要求采用夹胶安全玻璃。夹胶玻璃最大的特点就是玻璃即使碎了也不洒落，不仅提升了玻璃强度还大幅提高了安全性。

（3）控制玻璃最大允许使用面积，例如钢化玻璃控制在 4.5 m2以内，夹层玻璃控制在 9.0 m2以内等一些控制玻璃尺寸的规范条文要求。

（4）对玻璃生产加工工艺的一些要求，如对玻璃原片进行均质处理减少自爆率，采用超白玻璃原片减少自爆率等。不同种类玻璃的安全性能如表1 所示。

表1 不同种类的玻璃及其安全性能表

（5）要引起注意的是建筑玻璃幕墙中的消防救援窗。应急击碎玻璃需要消防救援人员能击碎入户救援，所以规范对其有特别要求。玻璃采用 ≤ 8 mm 钢化玻璃，净宽净高 ≥ 1 m，最大面积 ≤3 m2。所以，立面采用较大玻璃面板的需在救援窗位置增加分格来满足规范要求。

1.2 幕墙防火

幕墙防火封堵要求严格，是专家安全评审和审图单位审图必审核的重点内容之一，主要有以下几点。

（1）DG/TJ 08-56—2019《建筑幕墙工程技术标准》对层间防火封堵明确了上下 2 道厚度 ≥ 200 mm，对幕墙构件与主体结构间隙尺寸较大的防火封堵应设置支承加固措施，确保防火封堵满足耐火时限要求。

（2）GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018年版）黑体字条文要求室内设置有自动喷水灭火系统时边梁实体墙高度 ≥ 800 mm。幕墙设计应确保主体建筑设计单位图纸边梁满足 800 mm 高度要求，才能通过后续安评审图。

（3） 建筑防火分区对幕墙设计影响，有的建筑一个平面楼层内非一个防火分区，有的楼层涉及挑空层等。此类情况下玻璃幕墙可能就涉及跨越防火分区，幕墙跨越防火分区应根据建筑要求，若为乙级防火窗，应采用特殊防火隔热玻璃幕墙系统。也可以让建筑设置防火实体墙或卷帘等，幕墙只做封堵，需要根据情况沟通解决。

1.3 玻璃雨棚

雨棚一般都为悬挑构件，且雨棚都在建筑的主出入口位置，其重要性不言而喻，主要有以下几点需要注意。

（1）玻璃雨棚支承结构体系安全可靠。一般悬挑雨棚的龙骨都为碳钢，碳钢处在室外环境中，表面应做氟碳喷涂防腐处理。悬挑尺寸 ＞ 4.2 m 的雨棚需设置拉杆或压杆。无拉杆或压杆雨棚生根在幕墙预埋件上的悬挑 ≤ 2.8 m，生根在后置埋件上悬挑 ≤ 1.5 m，生根在幕墙钢结构上悬挑长度 ≤ 2.0 m，生根在铝合金龙骨上悬挑长度 ≤ 1.2 m。另外，支承结构需根据情况设置水平横杆等构造措施保证其整体稳定性。

（2）与主体结构连接部位应构造合理，一般根部连接均为现场角焊缝。考虑到悬挑构件根部应力较大，且施工现场焊接质量局限于现场施工条件等，所以在根部连接设计时除了对连接焊缝进行理论计算复核外，还应该采用构造加强措施，设置耳板增加焊缝长度，加强连接。

（3）玻璃面板尺寸及其连接符合规范要求，单块玻璃板块面积 ≤3 m2，单边边长 ≤ 2 m。采用点式玻璃雨棚需注意玻璃边缘悬挑长度 ≤ 150 mm，玻璃 PVB （Polyvinyl Butyral, 聚乙烯醇缩丁醛）胶片外露防护处理。采用全隐框玻璃雨棚注意排水方向结构胶承受剪力，应设置承重托条。

2 几种特殊情况

2.1 大跨度玻璃幕墙

一般建筑师会在首层大堂、主入口部位设计大挑空层，楼板挑空或者层高远远大于标准层高。建筑师构思的是高端大气的入口大堂，提升建筑档次和格调。对于大跨度玻璃幕墙主要注意以下几点。

（1）龙骨的布置及其受力体系应清晰，龙骨截面尺寸应符合受力及变形要求。一般入口位置涉及门厅、雨棚、店招等，其构造较为复杂。因此，图纸须清晰表述龙骨布置、传力路径等，整个骨架受力体系应安全可靠，复杂构架应通过有限元软件建模分析，复核其整体性力学性能。

（2）与主体结构连接部位构造设计与结构计算校核，大跨度龙骨与主体结构宜采用上部铰接下部套芯连接。考虑层间位移以及加工、施工误差等，龙骨与主体结构之间缝隙应满足要求。转接件、连接件、焊缝等应经过结构计算校核，连接应构造加强。

（3）玻璃面板及其连接对变形的适应。对于大跨度玻璃幕墙，其变形相对较大，应复核玻璃面板缝隙对变形适应性能，防止玻璃在变形较大的情况下硬碰硬。

2.2 出屋面悬挑支承玻璃幕墙

很多项目屋顶部位，没有主体结构梁、柱、楼板，幕墙需要完成独立支承体系。如外立面幕墙标高 100 m，主体结构最大标高 96 m，这 4 m 悬挑就需要幕墙单位完成独立支承体系。原则上建议主体建筑设计单位设计楼板、梁、柱等提供支承构件，减少幕墙悬挑尺寸。实际项目情况多种多样，遇到这样悬挑较大出屋面幕墙需注意以下几点。

（1） 根据悬挑高度不同选择不同支承体系。≤ 2.5 m 可采用单柱形式，2.5～4.5 m 采用单柱加支撑形式，＞ 4.5 m 采用桁架形式。

（2）出屋面幕墙系统结构计算校核时，体型系数正负风压取值应 ≥ 2.0，悬挑钢架应复核幕墙系统对支承结构变形适应性。

3 其他需要关注的点

3.1 采光顶

采光顶一般涉及大跨度钢结构支承体系，其主次梁布置以及与主体结构的连接应安全可靠合理。注意雨水导排，防止积水引起的局部荷载发生变化，影响结构安全。单块玻璃板块面积 ≤ 3 m2，单边边长 ≤ 2 m ，与雨棚要求一致。

3.2 幕墙开启窗

几乎所有的幕墙工程都涉及开启窗，而很多设计图纸中往往不太重视开启窗深化设计。对于开启窗，主要有以下几个问题需要注意。

（1）建议使用上悬窗、内开窗，禁止使用外平开窗。

（2）开启窗窗的开启面积 ≤ 1.8 m2，开启距离 ≤ 30°，开启距离 ≤ 300 mm。

（3）采用全隐框玻璃面板应设置有效防脱落构造，即使结构胶失效的情况下此构造措施也能有效支承玻璃面板不脱落。

（4）开启窗玻璃承重托条设置和连接应安全可靠，避免结构胶受剪力（规范强制条文禁止结构胶受到剪力）防止玻璃脱落。

（5）开启窗五金配置应完善。配置合理的五金件，包括合页、滑撑、风撑、执手、锁点等，并须经过结构计算复核。

3.3 主体结构形式与支座反力

主体结构形式直接关系到幕墙设计方案，常见的主体结构形式有框架混凝土、钢框架、钢框架核心筒结构体系等。其中，最需要引起重视的是主体结构为钢结构的情况。当主体结构为钢结构时，根据主体设计单位提供主体层间位移变形数据，幕墙的平面内变形等级可能达到 5 级，幕墙层间位移角 γ≥ 1/100。因为变形大，所以应对幕墙系统缝隙尺寸、玻璃进槽深度、搭接长度等进行结构计算复核，确认其适应主体结构变形。

幕墙受力较大部位，其对主体结构的支座反力应提交主体建筑设计单位复核。主体建筑设计单位复核后为幕墙设计单位提供变形数据，幕墙设计单位再根据主体反馈提供的数据复核系统适应性。尤其是索网幕墙、大跨度幕墙、大悬挑等受力较大、结构形式特殊的部位，均应提供支座反力给主体建筑设计单位复核确认，出具满足要求的变形数据文件和计算过程文件，供安评专家组审核。

3.4 细部连接构造

幕墙系统细部连接构造设计常常有以下几个问题易被忽视。

（1）自攻钉不能作为主要受力构件连接构件，应采用机制螺钉，其连接部位型材壁厚应不小于螺钉公称直径。

（2）室外铝合金装饰条尺寸较大时其连接应加强，结构计算应计算其侧向抗风性能，龙骨结构计算时应考虑装饰条侧向凤荷载对其的不利影响。

（3） 室外铝合金扣盖、扣条应采用机械连接，均要求打螺钉，保证其不会脱落。

（4）玻璃栏板根部连接，一般栏杆采用 10 mm 或者 12 mm 不锈钢板作为其立柱。不锈钢立柱根部与碳钢预埋件建议采用铰接的连接方式，不宜直接焊接。

（5）断桥不能作为主要受力、传力构件，断桥料作为热工性能保证，幕墙系统必不可少。但其不能作为主要受力构件，也不能作为主要传力构件，一般通过螺栓穿过断桥连接，断桥作为隔热垫块使用。

4 结 语

玻璃幕墙由众多幕墙材料组合而成（玻璃、型材、钢材、结构胶等）。每一种材料都有其材料特性，有优点、有缺点，只有了解材料性能，合理使用幕墙材料，规避其缺点，发挥其优点，才能保证玻璃幕墙安全可靠。通过大量过往工程实践、试验，总结经验教训，了解幕墙风险点、控制风险点、规避风险点，才能让玻璃幕墙可持续发展下去。