引言
按照《建筑幕墻（詞條“建筑幕墻”由行業(yè)大百科提供）術(shù)語(yǔ)》(GB/T34327-2017)第7.3條，建筑幕墻的抗風(fēng)壓性能是指幕墻可開啟部分處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，在風(fēng)荷載作用下，主要受力構(gòu)件變形不超過允許值且不發(fā)生結(jié)構(gòu)性損壞(如裂縫、面板破損、局部屈服、粘結(jié)失效等)及五金件松動(dòng)和開啟功能障礙的能力。可見受力構(gòu)件的變形是十分重要的指標(biāo)。而對(duì)于最為常見、存量最多的框支承幕墻，作為受力桿件的立柱和橫梁的變形量(撓度)控制就顯得非常重要，因此世界各國(guó)均以立柱和橫梁的撓度值來衡量建筑幕墻抗風(fēng)壓性能高低。對(duì)框支承幕墻的受力構(gòu)件進(jìn)行撓度控制，是保證結(jié)構(gòu)安全的需要，也是保證幕墻功能性的需要，其意義主要有：
(1)給面板以足夠的支撐
建筑幕墻除了鋁板等金屬幕墻外，其它諸如玻璃、石材、人造板等大多數(shù)幕墻面板都是脆性材料，需要對(duì)受力構(gòu)件進(jìn)行合理的撓度控制，以保證其有足夠的剛度（詞條“剛度”由行業(yè)大百科提供）來保證這些脆性面板不會(huì)因?yàn)?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>支承體系過大的撓度變形而受到破壞。
(2)幕墻性能和壽命的保障
在風(fēng)荷載的作用下，受力構(gòu)件與面板的變形是不一致的，過大的相對(duì)位移可能會(huì)超出密封膠的變位適應(yīng)能力，導(dǎo)致膠縫撕裂，影響幕墻的氣密性、水密性，甚至?xí)䦟?dǎo)致連接件發(fā)生腐蝕（詞條“腐蝕”由行業(yè)大百科提供），乃至影響幕墻的使用壽命。
(3)舒適的使用環(huán)境
建筑幕墻作為隔絕室內(nèi)人員與惡劣的室外環(huán)境的安全屏障，過大的變形會(huì)導(dǎo)致受力構(gòu)件隨著風(fēng)壓的波動(dòng)出現(xiàn)目視可見的振動(dòng)，即使此時(shí)幕墻構(gòu)造是安全的，也會(huì)給室內(nèi)人員帶來不安全的感覺。
1 國(guó)內(nèi)外建筑幕墻及其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程
上世紀(jì)50年代，隨著建筑施工技術(shù)和建筑材料的發(fā)展，玻璃幕墻開始大規(guī)模應(yīng)用于建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，宣布建筑幕墻時(shí)代的到來。七十年代末八十年代初，玻璃生產(chǎn)工藝和深加工技術(shù)的進(jìn)步使得玻璃幕墻在世界各地得到更加廣泛的應(yīng)用，并開始邁入我國(guó)國(guó)門（詞條“門”由行業(yè)大百科提供）出現(xiàn)在廣大大人民面前。40年來，我國(guó)建筑幕墻行業(yè)經(jīng)歷從模仿追隨到各領(lǐng)風(fēng)騷的發(fā)展，跨入本世紀(jì)，我國(guó)已經(jīng)成為世界建筑幕墻生產(chǎn)和使用第一大國(guó)。與此同時(shí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也實(shí)現(xiàn)了從無到有、從引進(jìn)到重新修編。目前，我國(guó)的幕墻行業(yè)，無論是設(shè)計(jì)水平、施工能力還是年工程總產(chǎn)值，都處于國(guó)際領(lǐng)先水平。我國(guó)幕墻行業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在這樣一種局面，除了國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提高，設(shè)計(jì)人員、一線施工人員多年來的努力之外，也離不開我國(guó)幕墻行業(yè)因應(yīng)行業(yè)發(fā)展而不斷完善的標(biāo)準(zhǔn)體系。
回顧我國(guó)建筑幕墻施工技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展史，從建筑幕墻進(jìn)入我國(guó)到1995年，是我國(guó)建筑幕墻行業(yè)的起步階段，形成了第一代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——《建筑幕墻》(JG3035)和《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ102)，它們對(duì)進(jìn)入國(guó)門以來的建筑幕墻進(jìn)行歸納總結(jié);從1996年到2008年，幕墻行業(yè)飛速發(fā)展，萌生了許多新型幕墻，創(chuàng)新了許多幕墻施工技術(shù)，期間制定了《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ133)，修編了《玻璃幕墻工程（詞條“玻璃幕墻工程”由行業(yè)大百科提供）技術(shù)規(guī)范》(JGJ102)，以及升級(jí)版的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)《建筑幕墻》(GB/T20186)成為第二代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)記;進(jìn)入本世紀(jì)10年代，我國(guó)的建筑幕墻施工技術(shù)得到極大的升華，眾多的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也陸續(xù)開始修編，隨著2016年《人造板材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ336)的頒布實(shí)施，意味著建筑幕墻類第三代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的來臨。三代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，抗風(fēng)壓變形性能作為最主要的物理性能，其核心的控制參數(shù)——撓度控制值也發(fā)生了相應(yīng)的變化。以撓度控制值來比較和分析這三代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能很好地印證國(guó)內(nèi)幕墻施工技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程。
環(huán)顧歐美日經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)，其建筑幕墻類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也是經(jīng)歷了三代發(fā)展，且其在不同時(shí)期對(duì)框支承幕墻受力構(gòu)件撓度控制的要求也各有不同。本文將結(jié)合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、日本標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)對(duì)建筑幕墻框受力構(gòu)件撓度控制的變化歷程與國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)在三個(gè)發(fā)展時(shí)期下的差異，對(duì)國(guó)內(nèi)外規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行橫向、縱向分析對(duì)比，深入研究建筑幕墻框受力構(gòu)件的撓度控制理論。
2 第一代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
2.1 歐洲標(biāo)準(zhǔn)解讀分析
歐洲是建筑幕墻的發(fā)源地，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定也較早，但歐盟成立于1993年，當(dāng)時(shí)歐洲各國(guó)還沒有統(tǒng)一的幕墻行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本文以英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)作為歐洲標(biāo)準(zhǔn)的早期版本來進(jìn)行對(duì)比分析。英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)建筑幕墻的撓度控制可追溯出兩個(gè)源頭。
一是從門窗以及玻璃裝配要求演變而來。英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS6262-1982《英國(guó)建筑玻璃工業(yè)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)》(原CP152)規(guī)定：對(duì)四邊支承玻璃，單片玻璃邊緣撓度應(yīng)該限制在玻璃跨度L/125;中空玻璃邊緣撓度應(yīng)該限制在玻璃跨度L/175。(撓度控制曲線見圖1)
二是從鋁合金結(jié)構(gòu)規(guī)范的要求演變而來。英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS8118-1991《鋁合金結(jié)構(gòu)規(guī)范》規(guī)定：對(duì)建筑幕墻的立柱和橫梁，裝配單層玻璃時(shí)撓度控制值為跨度的L/175;裝配雙層玻璃時(shí)撓度控制值為跨度的L/250。(撓度控制曲線見圖2)
從撓度控制曲線可見，BS8118的撓度控制較BS6262要嚴(yán)格得多。幕墻的跨度畢竟比門窗（詞條“窗”由行業(yè)大百科提供）大，對(duì)于立柱橫梁出現(xiàn)較大的變形時(shí)將會(huì)對(duì)幕墻產(chǎn)生如何的影響，標(biāo)準(zhǔn)制定者還沒有足夠的信心和把握，故選擇了比較嚴(yán)格的撓度控制值，且撓度限值也沒有對(duì)大跨度建筑幕墻作深入的考慮。
2.2 日本標(biāo)準(zhǔn)解讀分析
第一代日本標(biāo)準(zhǔn)JASS14-85《幕墻工程》規(guī)定：建筑幕墻框受力構(gòu)件的最大允許撓度為L(zhǎng)/150，且不得超過20mm。(撓度控制曲線見圖3)
從相對(duì)撓度控制的數(shù)值來看，日本標(biāo)準(zhǔn)的撓度控制比較寬松，這與日本本土資源短缺所形成的物盡其用的精益思想有一定的關(guān)系。從JSSS14給出的“L/150”這個(gè)相對(duì)撓度限制的取值原則：“在設(shè)計(jì)風(fēng)荷載下，不會(huì)引起幕墻構(gòu)件有害變形或是永久變形，幾乎沒有修補(bǔ)的必要就可以繼續(xù)使用”可以看出，日本標(biāo)準(zhǔn)在制定“L/150”的相對(duì)撓度限制時(shí)，是直接以產(chǎn)品的極限試驗(yàn)數(shù)據(jù)來作為依據(jù)，而沒有進(jìn)行過多的安全系數(shù)考慮。
同時(shí)，日本標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為，雖然L/150的相對(duì)撓度控制能能保證構(gòu)件上的應(yīng)力（詞條“應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供）在允許應(yīng)力以內(nèi)，也不會(huì)在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)中，給室內(nèi)人員帶來因目視到的構(gòu)件變形而產(chǎn)生不安全感。但是，如果僅實(shí)施L/150的相對(duì)撓度控制，那么當(dāng)受力構(gòu)件跨度變大時(shí)，其撓度也會(huì)變大，而過大的撓曲變形，會(huì)導(dǎo)致幕墻構(gòu)造與窗簾盒等的連接部件產(chǎn)生不合適的現(xiàn)象，所以JSSS14在“L/150”的相對(duì)撓度限制基礎(chǔ)上附加了20mm的絕對(duì)撓度限制。
2.3 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)解讀分析
第一代美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)AAMA TIR-A11-96《設(shè)計(jì)風(fēng)荷載作用下的建筑幕墻框受力構(gòu)件最大允許撓度》是世界上最早對(duì)大跨度幕墻有深入考慮，也是第一個(gè)對(duì)框支承幕墻受力構(gòu)件撓曲變形進(jìn)行分段控制的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)提出的撓度控制要求為：“在設(shè)計(jì)風(fēng)荷載下，當(dāng)建筑外圍護(hù)構(gòu)造的龍骨跨距不大于4115mm時(shí)，其撓度應(yīng)不大于L/175;當(dāng)跨度大于4115mm且小于12m時(shí)，設(shè)計(jì)風(fēng)荷載下的撓度應(yīng)不大于L/240+6.35mm這個(gè)更保守的限值”。(撓度控制曲線見圖4)
美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)“L/175”的相對(duì)撓度限制源于玻璃行業(yè)對(duì)中空玻璃的撓度限制。并參考了現(xiàn)行的美國(guó)和英國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和建筑規(guī)范中涉及玻璃幕墻框受力構(gòu)件撓度限制的條文，有以下幾條：
1 .英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS6262-1982《英國(guó)建筑玻璃工業(yè)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)》(原CP152)規(guī)定：對(duì)四邊支承玻璃，單片玻璃邊緣撓度應(yīng)該限制在玻璃跨度L/125，中空玻璃邊緣撓度應(yīng)該限制在玻璃跨度L/175。
2. ASTM E 1300-94《決定玻璃最少厚度和類型來抵抗規(guī)定荷載的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)》，假設(shè)了裝有玻璃的框架系統(tǒng)能夠保證玻璃邊緣在設(shè)計(jì)荷載下的水平撓度不超過L/175。
3 .1994《建筑統(tǒng)一規(guī)范》，2404.2章“框架”規(guī)定：每一玻璃分格的框架構(gòu)件都應(yīng)該經(jīng)過設(shè)計(jì)并保證垂直玻璃面板的撓度在正負(fù)荷載下的均不超過玻璃邊長(zhǎng)的L/175或者3/4英寸(19mm)。
4. 1994《建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》，2406.1章“撓度” 規(guī)定：玻璃的受力構(gòu)件如框在設(shè)計(jì)荷載下的撓度不超過L/175時(shí)可認(rèn)為是牢固的。
2.4 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)解讀分析
國(guó)內(nèi)第一代標(biāo)準(zhǔn)JG3035-96《建筑幕墻》和JGJ102-96《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》對(duì)框支承建筑幕墻受力構(gòu)件撓度進(jìn)行了相同的限制：橫梁和立柱的最大撓度為跨度L/180，并且不大于20mm。(撓度控制曲線見圖5)
這兩本國(guó)內(nèi)第一代的標(biāo)準(zhǔn)都提出了L/180的相對(duì)撓度控制和20mm的絕對(duì)撓度控制，但對(duì)這兩個(gè)控制尺度的取值是如何考慮的，并未有進(jìn)一步說明，但JG3035在編制是以當(dāng)時(shí)建筑裝飾（詞條“建筑裝飾”由行業(yè)大百科提供）協(xié)會(huì)鋁制品委員會(huì)的協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《玻璃幕墻》為藍(lán)本，該標(biāo)準(zhǔn)也是參考國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來制定。從相對(duì)撓度控制公式和絕對(duì)撓度的限制數(shù)值來看，該標(biāo)準(zhǔn)“L/180”的相對(duì)撓度限制與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)AAMA TIR-A11-96“L/175”的相對(duì)撓度限制十分近似，而20mm的絕對(duì)撓度限制又與日本標(biāo)準(zhǔn)JASS14-85的絕對(duì)撓度限制相同。當(dāng)年的玻璃幕墻基本上都是小跨度，材料都是鋁合金型材，所以標(biāo)準(zhǔn)中沒有單獨(dú)對(duì)鋼型材（詞條“鋼型材”由行業(yè)大百科提供）的受力構(gòu)件作出特殊的要求。總體來講這一代的幕墻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)算是以追隨、引用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)為主，還沒有形成獨(dú)立的見解。
2.5 各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析
對(duì)比各國(guó)第一代標(biāo)準(zhǔn)對(duì)建筑幕墻框受力構(gòu)件撓度的限制，當(dāng)時(shí)的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是最先進(jìn)的。在那個(gè)建筑幕墻跨度基本上都在3～4m高的年代，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)有在大跨度幕墻的撓度限制上作出考慮：既沒有像歐洲標(biāo)準(zhǔn)一樣采用線性的控制方式，也沒有像日本標(biāo)準(zhǔn)一樣采用絕對(duì)撓度控制，而是采取了分段控制的方法，對(duì)較大跨度的幕墻受力構(gòu)件進(jìn)行更嚴(yán)格的撓度控制。這能夠較好地平衡幕墻材料（詞條“幕墻材料”由行業(yè)大百科提供）的利用率與幕墻構(gòu)造的安全性，使得幕墻跨度較小時(shí)的材料利用率盡量高，幕墻跨度較大時(shí)的幕墻構(gòu)造安全系數(shù)盡量高。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)借鑒了日本標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)大跨度幕墻采取了20mm的絕對(duì)撓度控制，盡管在當(dāng)時(shí)的建筑環(huán)境下，這種一刀切的絕對(duì)撓度控制方式，沒有體現(xiàn)出其局限性，但是，隨著國(guó)內(nèi)建筑設(shè)計(jì)逐漸向大跨度幕墻發(fā)展，在追求成本效益最大化的工程行業(yè)，這種控制方式逐漸成為幕墻行業(yè)發(fā)展的阻礙。
3 第二代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
3.1 日本標(biāo)準(zhǔn)解讀分析
日本的第二代標(biāo)準(zhǔn)JASS14-96對(duì)撓度的控制作出了大幅度的調(diào)整：當(dāng)跨度不大于4m時(shí)，建筑幕墻框受力構(gòu)件的最大允許撓度為L(zhǎng)/150，且不得超過20mm;當(dāng)跨度大于4m時(shí)，建議按L/200的相對(duì)撓度控制受力構(gòu)件撓曲變形。(撓度控制曲線見圖6)
日本標(biāo)準(zhǔn)原來的絕對(duì)撓度控制方式，會(huì)導(dǎo)致大跨度幕墻的材料利用率降低，這在越來越向大跨度幕墻發(fā)展的建筑設(shè)計(jì)趨勢(shì)中，已經(jīng)逐漸成為了幕墻發(fā)展的阻礙。重新修訂的JASS14取消了對(duì)4m以上受力構(gòu)件的絕對(duì)撓度限制，只提出了當(dāng)跨度大于4m時(shí)，按L/200的相對(duì)撓度來控制的建議。這種變化，其實(shí)是舊版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)行業(yè)發(fā)展的一種妥協(xié)。而在3m～4m區(qū)間，不變撓度控制值使得整條撓度控制曲線略顯不合理。
3.2 歐洲標(biāo)準(zhǔn)解讀分析
歐洲標(biāo)準(zhǔn)13830-2003作為第一本歐盟成立后對(duì)幕墻受力構(gòu)件允許撓度進(jìn)行規(guī)定的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，是參照德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)制訂的，所以，其對(duì)幕墻受力構(gòu)件允許撓度的限制也體現(xiàn)著德國(guó)工業(yè)一貫的嚴(yán)格傳統(tǒng)，該標(biāo)準(zhǔn)要求：建筑幕墻框受力構(gòu)件的最大允許撓度為L(zhǎng)/200，且不得超過15mm。絕對(duì)撓度值的制定，是這一版技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較大的變化。(撓度控制曲線見圖7)
3.3 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)解讀分析
雖然AAMA TIR-A11在2004年也推出了修訂版本，成為美國(guó)的第二代標(biāo)準(zhǔn)，但是其對(duì)框支承幕墻受力構(gòu)件撓度控制的規(guī)定并沒有變化，這更顯示出了第一代美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在當(dāng)時(shí)的先進(jìn)性。(撓度控制曲線見圖8)
3.4 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)解讀分析
從1996年到2008年，國(guó)內(nèi)建筑幕墻行業(yè)高速發(fā)展，對(duì)受力構(gòu)件撓度進(jìn)行限制的國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也不斷推陳出新，《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133-2001、《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003、《建筑幕墻》GB/T21086-2007作為我國(guó)的第二代幕墻標(biāo)準(zhǔn)，依次對(duì)受力構(gòu)件撓度控制進(jìn)行了不同的規(guī)定。
1、JGJ133-2001對(duì)撓度的限制要求如下：(撓度控制曲線見圖9)
鋁合金型材：最大撓度為跨度L/180，并且不應(yīng)大于20mm;
鋼 型 材：當(dāng) L≤7500 時(shí)，最大撓度為跨度L/300，并且不應(yīng)大于15mm;
當(dāng) L>7500 時(shí)，最大撓度為跨度L/500。
JGJ133-2001對(duì)鋁合金受力構(gòu)件的撓度限制沿用了JGJ102-96數(shù)據(jù)，而對(duì)鋼型材受力構(gòu)件的撓度控制則是從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度入手，而不是從標(biāo)準(zhǔn)幕墻其他物理性能的角度來設(shè)定撓度控制曲線，作出了十分嚴(yán)格的控制。不過若不考慮幕墻是建筑外圍護(hù)構(gòu)造而非主體結(jié)構(gòu)這一點(diǎn)，按照鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的要求衡量，JGJ102-96對(duì)鋼型材受力構(gòu)件“L/180”的相對(duì)撓度控制確實(shí)稍寬松。
2、JGJ102-2003對(duì)撓度的限制要求如下：對(duì)鋁合金型材，最大撓度為跨度L/180;鋼型材，最大撓度為跨度L/250。(撓度控制曲線見圖10)
JGJ102-2003分別對(duì)鋁合金型材和鋼型材的受力構(gòu)件進(jìn)行不同的撓度控制的方法，同時(shí)取消了絕對(duì)撓度限制。新的JGJ102作這兩處修訂，原因如下：試驗(yàn)表明，橫梁撓度達(dá)到跨度的L/180時(shí)，幕墻玻璃的工作仍是正常的。因此，對(duì)鋁型材的撓度控制值定為L(zhǎng)/180。鋼型材強(qiáng)度較高，其撓度控制則可以稍嚴(yán)一些。原規(guī)范JGJ102-96對(duì)撓度附加了不超過20mm的限值，這是針對(duì)當(dāng)時(shí)幕墻的工程多為高層旅館和辦公樓，層高一般不大于4m的情況而制定的。目前，幕墻應(yīng)用范圍已大大擴(kuò)展，情況多變，有時(shí)跨度超過4m較多，因此不宜、也不必要再規(guī)定撓度控制的絕對(duì)值，這與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中撓度控制采用相對(duì)值的方法是一致的。
3、GB/T21086-2007對(duì)撓度的限制要求如下：(撓度控制曲線見圖11)
鋁合金型材：當(dāng) L≤4500 時(shí)，最大撓度為跨度L/180，并且不應(yīng)大于20mm;
當(dāng) L>4500 時(shí)，最大撓度為跨度L/180，并且不應(yīng)大于30mm;
鋼 型 材：最大撓度為跨度L/250，并且不應(yīng)大于30mm;
作為國(guó)內(nèi)第二代標(biāo)準(zhǔn)中最晚推行的標(biāo)準(zhǔn)，《建筑幕墻》GB/T21086-2007對(duì)受力構(gòu)件的撓度控制已經(jīng)體現(xiàn)出我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)十分有針對(duì)地對(duì)大跨度幕墻的撓度進(jìn)行考慮。對(duì)跨度大于4500mm的鋁合金型材受力構(gòu)件，絕對(duì)撓度限制由20mm放寬到30mm，這提高了4500mm以上鋁合金框支承幕墻的材料利用率。曲線中3.6m～4.5m間的不變的撓度控制值以及4.5m處曲線不連續(xù)的斷口成為一個(gè)缺陷，也可能導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)在使用過程中重新紛爭(zhēng)。
3.5 各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析
環(huán)顧各國(guó)第二代的標(biāo)準(zhǔn)，有兩個(gè)比較明顯的趨同變化。
第一，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)不再對(duì)玻璃的種類差異來作不同的撓度控制。這主要是因?yàn)椋钤缙诘氖芰?gòu)件撓度控制，參考了玻璃行業(yè)對(duì)不同種類玻璃裝配的一些要求，而隨著多年來的工程經(jīng)驗(yàn)以及試驗(yàn)證明，對(duì)受力構(gòu)件的撓度控制，不需要按玻璃的種類來作不同的考慮。
第二，除歐洲標(biāo)準(zhǔn)外，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)大跨度的受力構(gòu)件撓度控制有了考慮。在當(dāng)時(shí)建筑幕墻行業(yè)高速發(fā)展的階段，不但大跨度的幕墻工程原來越多，鋁型材廠的生產(chǎn)能力也在不斷提高，很多鋁型材廠都能夠生產(chǎn)單支型材長(zhǎng)度達(dá)7～8m的鋁型材。各規(guī)范放寬了對(duì)大跨度受力構(gòu)件的撓度限制，是一種適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的進(jìn)步。
4 撓度控制的研究
隨著我國(guó)建筑幕墻行業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，當(dāng)前世界上更高、更大、更難、更先進(jìn)的建筑幕墻大部分都由我們?cè)O(shè)計(jì)和施工，除了以鋼結(jié)構(gòu)和索結(jié)構(gòu)支承為主的點(diǎn)支式玻璃幕墻外，框支承幕墻的跨度也屢創(chuàng)新高，如超過10米高的單元式幕墻和長(zhǎng)度達(dá)12米的玻璃幕墻橫梁。面對(duì)如此大跨度的幕墻，如何對(duì)撓度進(jìn)行控制往往會(huì)令設(shè)計(jì)及施工單位束手無策。
根據(jù)我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論，撓度控制屬于正常使用極限狀態(tài)范疇，荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值，而進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算則是屬于承載力極限狀態(tài)的范疇，荷載采用設(shè)計(jì)值。對(duì)于大跨度的結(jié)構(gòu)，剛度的要求往往遠(yuǎn)比強(qiáng)度的要求高，盡管《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003只采用相對(duì)撓度值控制，取消了絕對(duì)撓度的限值，但在2007年頒布的《建筑幕墻》GB/T1086-2007中，再次設(shè)定了絕對(duì)撓度控制值，使得大跨度幕墻的設(shè)計(jì)陷入困境，如廣州白云機(jī)場(chǎng)T2航站樓，橫梁寬度12米，結(jié)構(gòu)計(jì)算的力學(xué)模型為：重力方向采用多點(diǎn)吊掛(多跨梁)，風(fēng)荷載采用簡(jiǎn)支梁（詞條“簡(jiǎn)支梁”由行業(yè)大百科提供）。按照《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003的要求，橫梁風(fēng)荷載方向的撓度限值為66.67mm，而按照《建筑幕墻》GB/T21086-2007的要求，撓度限值只有30mm，盡管橫梁截面的深度尺寸接近500mm，壁厚也達(dá)8～12mm，此時(shí)強(qiáng)度的富余量已經(jīng)很大，但撓曲變形量仍然接近50mm，可見為滿足撓度控制的要求而無限增加用料是不客觀和不科學(xué)的。
大跨度框支承幕墻的應(yīng)用是行業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物，為保證幕墻的安全性和舒適性，對(duì)幕墻受力構(gòu)件進(jìn)行合理的撓度控制成為十分迫切的需求。設(shè)計(jì)出合理的可操作性強(qiáng)的建筑幕墻撓度控制曲線，核心問題在于大跨度幕墻的撓度控制。在這方面，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)AAMA TIR-A11是最早考慮大跨度幕墻的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，日本標(biāo)準(zhǔn)JASS14是最早提出按三段控制撓度(建議)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，歐洲標(biāo)準(zhǔn)也緊隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的步伐，率先在第三代標(biāo)準(zhǔn)中采用連續(xù)無間斷的三段控制曲線。不難看出，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)均十分重視大跨度幕墻的撓度控制，一致地通過分段控制的方式對(duì)超過常規(guī)跨度的幕墻受力構(gòu)件進(jìn)行更加嚴(yán)格的撓度控制。結(jié)合建筑幕墻在設(shè)計(jì)技術(shù)、材料科學(xué)、施工手段和使用環(huán)境等因素，覺得對(duì)幕墻受力構(gòu)件進(jìn)行分段控制是必須的，且應(yīng)根據(jù)跨度的不斷增大而采取更加嚴(yán)格的控制曲線，即對(duì)幕墻受力構(gòu)件的撓度實(shí)施 “跨度越大控制越嚴(yán)”控制理念。
根據(jù)“跨度越大控制越嚴(yán)”控制理念，形成了相對(duì)合理可行的三段撓度控制曲線方案如下：(理想的撓度控制曲線方案如圖12)
1、第一段 當(dāng)0
2、第二段 當(dāng)3600
3、第三段 當(dāng)6000< L時(shí)，d=H/300+10;撓度控制斜率從1/240提高到1/300,分母增量仍然為60，并通過調(diào)節(jié)常量(+10)使得曲線連續(xù)，充分體現(xiàn)了“跨度越大控制越嚴(yán)”的理念，該跨度的幕墻材料基本上需要采用特殊生產(chǎn)的鋁合金型材或鋼型材。
“跨度越大控制越嚴(yán)”的理念和理想的撓度控制曲線方案曾經(jīng)提交予《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》、《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》和《人造板材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》三個(gè)工程技術(shù)規(guī)范編制組及主編人。“跨度越大控制越嚴(yán)”這一理念得到充分的認(rèn)同，但強(qiáng)調(diào)作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)除了自身的因素外還需要與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)，于是，理想的撓度控制曲線被修改調(diào)整成為新的曲線并被JGJ336-2016采納和應(yīng)用。
5 第三代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
5.1 日本標(biāo)準(zhǔn)解讀分析
日本標(biāo)準(zhǔn)JASS14-2012是第一本面世的第三代幕墻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其撓度控制要求如下：當(dāng)跨度不大于4m時(shí)，建筑幕墻框受力構(gòu)件的最大允許撓度為L(zhǎng)/150，且不得超過20mm;當(dāng)跨度大于4m時(shí)，最大允許撓度為L(zhǎng)/200。(變形控制曲線見圖13)
2012版的JASS14撓度控制曲線沒有發(fā)生改變，只是將95版JASS14建議性的第三段曲線改變成實(shí)行的曲線。1995年到2012年這17年間的工程經(jīng)驗(yàn)表明了，舊規(guī)范對(duì)較大跨度幕墻實(shí)行的相對(duì)嚴(yán)格的撓度控制建議，既能夠保證設(shè)計(jì)的安全，也一定程度上提高了材料的利用率，所以，日本標(biāo)準(zhǔn)將原來建議性的條文修訂為規(guī)定性條文，更加有力而合理地對(duì)幕墻受力構(gòu)件的撓度進(jìn)行控制。
5.2歐洲標(biāo)準(zhǔn)解讀分析
第三代的歐洲標(biāo)準(zhǔn)，《幕墻產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》EN13830-2015也緊隨日本標(biāo)準(zhǔn)之后，采用連續(xù)無間斷的三段控制曲線來限制受力構(gòu)件的撓曲變形，規(guī)范且量化了大跨度幕墻的撓度控制指標(biāo)，其撓度控制要求如下：
當(dāng)L≤3000時(shí)，最大撓度不大于L/200;
當(dāng)3000
當(dāng)L>7500時(shí)，最大撓度不大于L/250。(變形控制曲線見圖14)
從撓度控制曲線可見，第一段的控制曲線沿用了2003版標(biāo)準(zhǔn)的曲線;第二段控制曲線取消了絕對(duì)值的限值而采用斜率降低了50%的控制曲線(較嚴(yán));第三段控制曲線卻采用了較第二段寬松的控制線，不知是何緣故。
5.3 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)解讀分析
美國(guó)也在2015年推出了再一次修訂的AAMA TIR-A11版本，但是，其對(duì)撓度的控制依然沒有變化。(變形控制曲線見圖15)
在建筑技術(shù)日新月異，大跨度幕墻越來越受到建筑師喜愛并不斷向更大跨度方向發(fā)展的這20年間，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的撓度控制曲線一直未顯示出有任何不合理之處，它將一如既往地繼續(xù)去規(guī)范和約束美國(guó)的建筑幕墻行業(yè)。
5.4 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)解讀分析
國(guó)內(nèi)第一本第三代的幕墻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JGJ336-2016《人造板材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》對(duì)受力構(gòu)件撓度的控制要求如下：(變形控制曲線見圖16)
當(dāng)L≤4500時(shí)，最大撓度不大于L/180;
當(dāng)4500
當(dāng)L>7000時(shí)，最大撓度不大于L/200。
如上面所提及，JGJ336實(shí)際上是“理想撓度控制曲線”衍生出來的曲線，其中第一段仍然采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù);第二段的雖然屬于大跨度幕墻的范圍，但還是十分常見的，故此采取了較為嚴(yán)格的控制值L/250，而7mm是為了調(diào)節(jié)該段控制范圍的常量;第三段則是與《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017相協(xié)調(diào)的結(jié)果。
5.5 各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析
各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過三代的發(fā)展，盡管在撓度控制的尺度上，各個(gè)國(guó)家或因?yàn)橘Y源條件、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)文化等等的差異，對(duì)框支承幕墻受力構(gòu)件的撓度限制尺度會(huì)略有不同。如日本標(biāo)準(zhǔn)受日本本土資源短缺所形成的物盡其用的精益思想影響，對(duì)受力構(gòu)件撓度的控制較為寬松;而歐洲標(biāo)準(zhǔn)則秉承一貫嚴(yán)謹(jǐn)保守的傳統(tǒng)思想，對(duì)受力構(gòu)件撓度的控制較為嚴(yán)格。無論如何，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)受力構(gòu)件的撓度控制都體現(xiàn)了一種共同的理念——跨度越大控制越嚴(yán)。這種控制理念，能夠較好地平衡幕墻材料的利用率與幕墻構(gòu)造的安全性這兩個(gè)矛盾體之間的關(guān)系，使得幕墻跨度較小時(shí)的材料利用率盡量高，幕墻跨度較大時(shí)的幕墻構(gòu)造安全系數(shù)盡量高。
從JGJ336的控制曲線可見，第三段較第二段稍有放松，令曲線略顯不合理，其歸根結(jié)底原因除與現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)的結(jié)果外，還與作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的建筑幕墻至今未形成獨(dú)立的結(jié)構(gòu)計(jì)算理論體系有關(guān)。期望隨著建筑幕墻結(jié)構(gòu)理論研究的深入，形成獨(dú)立的結(jié)構(gòu)計(jì)算理論體系，生成并實(shí)施更新更合理的撓度控制曲線，充分體現(xiàn)“跨度越大控制越嚴(yán)”的撓度控制理念。
6 結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)的建筑幕墻行業(yè)經(jīng)過近四十年的發(fā)展，通過行業(yè)同仁的不斷努力，已經(jīng)成為世界幕墻行業(yè)的大國(guó)和強(qiáng)國(guó)，同時(shí)我國(guó)的建筑幕墻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，目前已經(jīng)處于領(lǐng)先的地位。新一代幕墻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的頒布和實(shí)施，將會(huì)更有力地促進(jìn)建筑幕墻行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，也更容易適應(yīng)和滿足世界不同地區(qū)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，在“一帶一路”的春風(fēng)推動(dòng)下在世界市場(chǎng)做得更大，走的更遠(yuǎn)。
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