1、建筑幕墙设计计算、试验、制作安装及工程验收孙文迁建筑幕墙是建筑的外围护结构，承载着风荷载、自重荷载及地震和温度应力等作用，围护着主体结构，具有完整的结构体系，并通过与主体结构的连接悬挂于建筑外表面，相对于主体结构可以活动。建筑幕墙GB/T21086-2007 产品标准中对建筑幕墙进行了分类。按支承结构形式分为：构件式、单元式、点支承、全玻和双层幕墙；按面板材料分为：玻璃幕墙、金属幕墙、石材幕墙、人造板幕墙和组合板幕墙等。建筑幕墙由于集建筑技术、建筑功能、建筑艺术于一体，通过对建筑幕墙的设计可以使得整个建筑产生强烈的建筑艺术效果。目前被广泛应用于公共建筑、高层建筑及各种特殊功能建筑的外装饰。因此
2、，建筑幕墙工程质量对整个建筑工程质量和人身、财产安全有着重要的影响。本文就建筑幕墙的设计计算、试验、加工安装、工程验收以及相互之间的关系进行简述。1 设计计算1.1 设计设计是人们根据建筑物的使用功能预先设想、计划要安装的建筑幕墙将达到什么样的要求，并以此要求为目标进行规划、选材。JGJ102-2003玻璃幕墙工程技术规范及 JGJ133-2001金属与石材幕墙工程技术规范规定：建筑幕墙应根据建筑物的使用功能、立面设计，经综合经济分析，选择其形式、构造和材料；幕墙应与建筑物整体及其周围环境相协调等。幕墙的设计一般由建筑设计单位和幕墙设计单位共同完成。建筑设计单位主要负责确定幕墙立面的线条、色调
3、、构图、玻璃类别、虚实组合和协调幕墙与建筑整体、与环境的关系，并对幕墙的材料和制作提供设计意图和要求。幕墙的具体设计工作一般由幕墙设计单位（幕墙公司）完成。幕墙的建筑设计包括性能设计、结构设计和安全设计。幕墙的性能包括：抗风压性能、水密性能、气密性能、平面内变形性能、热工性能、空气声隔声性能、耐撞击性能、光学性能及承重力性能等。由于幕墙的性能对建筑功能的影响巨大，因此，幕墙的性能设计应根据建筑物的类别、高度、体型及建筑物所在地的地理、气候、环境等条件进行。建筑幕墙应按围护结构设计，幕墙的结构应具有足够的承载力、刚度、稳定性和相对于主体结构的位移能力。因此，幕墙的结构设计应满足安全、实用、美观的
4、原则，并应便于制作、安装、维修保养和局部更换。幕墙的安全设计应考虑放火、防雷及防坠落等要求。JGJ102-2003玻璃幕墙工程技术规范及 JGJ133-2001金属与石材幕墙工程技术规范对此有明确的规定。幕墙设计单位应严格按照幕墙的结构形式及建筑物所处位置及用途进行幕墙的安全设计。因此，幕墙的设计人员应依建筑物的使用功能、周围建筑环境、建筑物整体艺术等要求对建筑幕墙的物理性能、构造、安全性能进行设计。1.2 计算幕墙计算主要是对建筑幕墙的结构设计进行计算。在非抗震设计时，应计算重力荷载和风荷载效应；在抗震设计时，除重力荷载和风荷载效应外，还应考虑地震荷载效应。玻璃幕墙是依据 JGJ102-20
5、03玻璃幕墙工程技术规范计算，金属与石材幕墙是依照 JGJ133-2001金属与石材幕墙工程技术规范计算。即根据建筑物所处地区基本风压、风压高度变化系数、风荷载体型系数及阵风系数确定本地的风载荷标准值 Wk，并依此 Wk 值对幕墙进行结构计算，以确定幕墙的各板块及结构体系在所受荷载效应作用下能否满足设计要求。在建筑幕墙性能检测过程中，我们发现个别企业在设计、计算方面做的不够好。如试验委托时部分企业提供不出物理性能的设计值或个别企业根本就未做结构计算。2 试验幕墙的物理性能应由检测来决定。幕墙设计定型时应进行性能检测，并与性能设计值比较，验证其是否达到设计性能要求。检验时，要求试件的规格、型号和
6、材料等应与现场施工图一致，试件的安装应符合设计要求。2.1 气密性能检测气密性能指幕墙试件可开启部分在关闭状态下，可开启部分及幕墙整体阻止空气渗透的能力。气密性能指标分为可开启部分和幕墙整体两部分。气密性能检测时，首先充分密封幕墙试件上的可开启缝隙和镶嵌缝隙，分别分级施加正负压风荷载，记录各压力差作用下的附加空气渗透量，即通过试件本身以外部位的空气渗透量；然后分别将镶嵌缝隙和开启缝隙的密封除去，按上述步骤分别测得固定部分空气渗透量和总的空气渗透量，分别计算出开启部分空气渗透量和整体幕墙试件的空气渗透量，并通过计算求得开启部分的单位缝长空气渗透量和整体幕墙试件的单位面积空气渗透量。幕墙的气密性能
7、检测分为正、负压两种状态下进行，并分别求出正、负压下的气密性能。幕墙的气密性能指标分为开启部分和整体幕墙试件两部分。2.2 水密性能检测水密性能指幕墙试件开启部分为关闭状态时，在风雨同时作用下，阻止雨水渗漏的能力。水密性能分为固定部分和可开启部分两部分。水密性能检测分为稳定加压法和波动加压法，分别对应于非热带风暴和台风地区的工程检测和定级检测与热带风暴和台风地区的工程检测。试验时以 3L/（.min） （稳定加压法）或 4L/（.min） （波动加压法）的喷水量均匀对试件喷水，在稳定淋水的同时，逐渐稳定加压/波动加压至试件出现严重渗漏。以发生严重渗漏时所受压力差值的前一级检测压力差值作为试件水
8、密性能检测值，并以此检测值作为评价指标进行评级。2.3 抗风压性能检测抗风压性能指幕墙试件可开启部分关闭状态时，在风压作用，试件变形不超过允许值且不发生结构损坏及五金件松动、开启困难等功能障碍的能力。抗风压性能检测分为变形检测、反复加压检测和安全检测三部分。变形检测分为定级检测时的变形检测和工程检测时的变形检测，二者的检测压力差值 P1的确定不同。定级检测时，P 1值为相对面法线挠度达到幕墙试件的主要构件在风荷载标准值作用下的最大允许相对面法线挠度 f0/2.5 时的压力差值。而工程检测时，P 1值为风荷载标准值的 40%，以在40%风荷载标准值作用下，相对面法线挠度与 f0/2.5 的大小来
9、评价幕墙能否满足工程使用要求。反复加压检测为以 1.5 P1作为反复加压检测压力差值 P2，检查在风荷载 P2/4 作用下幕墙试件是否出现损坏或功能障碍。安全检测分为定级检测和工程检测。定级检测时，以 2.5 P1作为定级检测压力差值 P3，检测在正负风荷载 P3作用下幕墙试件是否出现损坏或功能障碍。工程检测时，P 3值为设计要求的风荷载标准值，检测在风荷载标准值作用下，幕墙试件是否出现功能障碍或损坏来判断能否满足工程设计要求。2.4 平面内变形性能检测平面内变形性能指幕墙在楼层反复变位作用下保持其墙体及连接接部位不发生危及人身安全的破损的平面内变形能力，用平面内层间位移值与层高之比值即层间位
10、移角进行度量。通过对幕墙平面内变形性能的检测，验证幕墙满足所在地抗震设防烈度的要求的能力。检测时，从层间位移角最低分级开始逐级加载。定级检测时，进行到幕墙或其连接部位出现危及人伸安全的破损为止，以前一级位移角值为平面内变形性能的定级值；工程检测时，逐级加载到幕墙设计值为止，以幕墙不出现危及人身安全的破损为满足工程设计要求。2.5 其它性能幕墙的其它性能检测应依幕墙使用功能和安全设计要求进行。通过建筑幕墙物理性能的试验发现对物理性能影响的几点因素：幕墙安装质量对气密性能、水密性能影响较大，幕墙的结构形式、型材规格对抗风压性能和平面内变形性能影响较大。3 制作安装建筑幕墙在完成设计选型及结构计算后
11、就进入了加工制作及施工安装环节。制作安装是保证幕墙质量及性能的关键。3.1 加工制作加工制作环节是保证幕墙产品质量的关键，其对生产企业的设备加工能力、人员素质、检测能力及质量保证体系有着严格的要求。首先，把好原材料质量关。幕墙生产所选用的原材料必须符合相关标准要求。玻璃幕墙选用的硅酮结构密封胶、硅酮接缝密封胶及金属、石材幕墙用密封胶必须在有效期内使用，且硅酮结构密封胶、硅酮密封胶同相粘接的基材、附件等应具有相容性，即必须在施工前做硅酮密封胶和与之接触材料的相容性试验，只有相容性试验合格，才能进行幕墙板块的制作加工。这一点往往被施工企业所忽视。其次，幕墙板块的加工制作应在专用的加工车间进行。加工
12、车间的环境、温度及湿度应符合相关规定要求，这是因为生产环境及温、湿度对幕墙板块质量影响很大。第三，应严格按照幕墙板块的加工工艺进行制作。幕墙板块的生产工艺中，下料和注胶是关键工序，必须进行严格控制，注胶时应严格按照注胶工艺进行。 玻璃幕墙工程技术规范JGJ102 第 9.1.4 条明确规定：除全玻幕墙外，不应在现场打注硅酮结构密封胶。关于这一点要说一下，我们在检测试验中发现有个别施工企业在施工现场打注结构胶，还有部分幕墙企业加工制作的幕墙板块质量较差，主要有胶缝气泡较多或注胶不饱满、不密实。这些都对幕墙安全埋下了严重的质量隐患。3.2 安装施工安装施工是建筑幕墙质量的重要环节，它决定着幕墙能否
13、完全发挥出设计功能及能否完好的交到用户手中。不同形式的幕墙安装工艺不同。在安装施工过程中，应严格按照安装工艺进行，特别对于安装过程中的关键工序，应进行严格的质量控制并做好施工质量记录。由于这些工序决定着整个幕墙的安装质量，决定着整个幕墙的性能能否达到设计要求。目前幕墙企业的安装施工主要存在着安装工人素质较差的情况，不能严格按照安装工艺要求进行施工。4 工程验收工程质量验收在幕墙工程施工结束后进行。由于建筑幕墙工程大多为隐蔽工程，工程验收时很多施工项目无法现场查看，只能通过查看各种资料如施工图、结构计算书、加工制作和安装施工记录及各种检测报告的方式进行。这就要求质量验收部门和验收人员对幕墙施工单
14、位提交的各种检测报告及报告内容有一个较清楚的认识。首先，查验检测报告的检验项目是否满足工程验收的要求。幕墙工程验收时施工企业应提供的由检测单位出具的检测报告有：硅酮结构胶、硅酮密封胶和与之接触的材料的相容性报告，石材密封胶的耐污染性检测报告，后置埋件的现场拉拔强度检测报告，幕墙的抗风压性能、气密性能、水密性能及平面内变形性能检测报告及硅酮结构密封胶的邵氏硬度、拉伸粘结性能、铝塑复合板的剥离强度、石材的弯曲强度及冻融性和放射性等复检报告。如果对幕墙的节能性能有要求，还应有保温性能检测报告。对于不同形式、不同功能的的幕墙，要求检测的项目不同。其次，查验检测报告的合法性。要求检测报告必须具有“CMA
15、”标志，其中“CMA”为实验室计量认证标志，即出具报告的检验机构通过了国家规定的计量认证。如果检验报告上还具有“CNAL ”标志则表明该检验机构通过了中国实验室国家认可，即该检验机构出具的检验报告在国际上得到了相互承认。同时要求检验机构检测能力认可范围中必须包括有相应的试验项目。这些证明资质及相关资料可以通过施工单位向检验单位索要。如果检验单位不具有相应的试验能力和资质证明，则其提供的检测报告不具有法律效力，是无效的检测报告；第三，查验检测报告的有效性。检测报告应包括以下主要内容：委托单位、施工单位、工程名称、监理单位、委托时间、试验时间及生产单位等基本信息及试验报告编号、检验依据、检验项目和
16、检验结果、检验报告的检验、审核、批准人员签字及报告的签发日期等试验信息。一份检验报告这么多信息，就要求验收人员在工程质量验收时认真、仔细按照实际工程一一核对。特别是工程名称、委托时间及试验时间、检验产品的规格型号应与工程实际相符合；验收人员要查验检验项目是否与工程要求相一致，检验结果是否满足要求等。如果工程质量验收人员对检验报告的真实性产生怀疑，可以与报告提供单位联系，通过反馈报告编号等基本试验信息与检验单位存档信息比对来验证检测报告中各项信息的真实性。第四，查验检验报告的时效性。有些检验报告应在幕墙相应的施工阶段之前进行。如密封胶相容性试验报告的试验完成日期应在幕墙板块的施工之前完成等。我们
17、发现有很多质量验收单位和施工单位对此重视不够。5 相互之间的关系幕墙工程是一项系统的综合工程，设计是前提，材料是基础，制作安装是关键，管理是保证。设计是建筑幕墙能否满足使用性能要求的前提。设计人员应依建筑物的使用功能、周围建筑环境、建筑物整体艺术等要求对建筑幕墙的形式、物理性能、构造、安全性能进行设计；原材料质量是整个幕墙质量的基础；有了良好的设计、质量可靠的材料，那么幕墙的生产制作及施工安装则是关键。企业的生产设备能力、人员素质及管理水平对幕墙质量有至关重要的影响。一流的设备，一流的人员，配上一流的管理，才能生产出一流的产品。而良好的施工安装组织是建筑幕墙性能最大发挥的保证。施工监理人员作为
18、工程质量见证人应对建筑幕墙设计计算、施工资料和相关产品标准加强熟悉。总之，若想取得良好的幕墙产品质量及性能指标，要求从设计、生产制作、施工安装及质量验收各环节之间相互密切配合。6 结语在建筑幕墙的试验检测过程中，我们了解到很多幕墙企业对幕墙的各项试验的重要性认识不够，幕墙工程施工之前进行项目试验的意识不是很强；在幕墙施工过程中监理人员由于对建筑幕墙专业知识的欠缺而不能对幕墙施工质量进行有效的监督。目前，我国建筑幕墙在建筑外装饰中占有很大的比例，也是很多高层建筑外墙装饰装修的首选。而目前已有建筑幕墙中出现的质量事故主要是由于施工质量差而引起的，在此，希望在幕墙的生产加工及施工安装过程中的各有关部
19、门共同努力，切实提高建筑幕墙工程质量。参考文献：1孙文迁,幕墙工程中硅酮结构密封胶之设计计算、试验、施工及工程 验收,新型建筑材料 ,2007.4.2玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003，中国建筑工业出版社，2003 。3建筑用硅酮结构密封胶GB16776-2005，中国标准出版社出版发行，2005。4建筑幕墙GB/T21086-2007 ，中国标准出版社出版发行，2008。5建筑幕墙气密、水密、抗风压变 形性能检测方法GB/T15227-2007，中国标准出版社出版发行，2008。6建筑装饰装修工程质量验收规范GB50210-2001，中国建筑工 业出版社出版发 行， 20027玻璃幕墙工程质量验收规范GB50210-2001，中国建筑工业出版社出版发行，20028金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001，中国建筑工业出版社出版发行，2001
