幕墙规范的新解读（五）——幕墙钢结构设计

　　六、 幕墙规范新版本相应条文已经修改

　　规范是成熟经验的总结，只有在工程中广泛采用、技术成熟的内容才能列入规范的条文。因此，总是先有实践，后有规范。实践已经向前推进了，规范就必须进行修订。

　　正因为老规范的规定不是为钢结构编制的，许多规定不适用于钢结构。所以修改老的幕墙规范是大势所趋。《玻璃幕墙工程（词条“玻璃幕墙工程”由行业大百科提供）技术规范》 JGJ 102-2003 已经将原规定“横梁应通过角码、螺钉或螺栓与立柱连接”修改为“横梁可通过角码、螺钉或螺栓与立柱连接”，意味着钢横梁与钢立柱“可不”用螺栓连接，可以采用焊接。“应”改为“可”，一字之差为幕墙钢结构采用焊接打开了口子。

　　JGJ 133 规范和JGJ 102规范的新版本已经进行新的修订。修订后的条文将统一表达为：“钢结构可以采用焊缝连接、螺栓或螺钉连接，也可以部分节点采用焊缝连接、部分节点采用螺栓或螺钉连接。焊缝连接的设计应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017 和《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB 50018 的规定;焊接的施工应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81 的规定。”

　　七、 小结

　　1. JGJ 133-2001 第5.6.6 条的规定是针对铝合金型材编制的，是16年前历史的产物，许多针对铝合金结构的规定不能直接套用到钢结构中。

　　2. 焊接是钢结构的基本连接方法，同样也是幕墙钢结构的基本连接方法。幕墙钢结构的设计应遵照《钢结构设计规范》 GB 50017 规定和幕墙规范新版本的规定执行。其连接可以采用螺栓、焊缝或者两者在同一工程中混合使用。

　　3. 已建工程的经验和多次振动台试验结果，以及2008年汶川大地震的考验，都表明了幕墙采用焊接钢结构是没有问题的。

　　4.目前，许多大型公共建筑和大量的高层建筑的幕墙工程都在采用焊接钢结构。

　　5.JGJ 102和JGJ133 的新版本对幕墙钢结构的焊接问题已经做出了明确的规定，设计和施工应按规定执行。

　　第二部分 幕墙钢结构的分段问题

　　一、 铝型材骨架应当分段

　　铝型材立柱层层分段，横梁与立柱通过螺栓铰接，这是常规的做法。铝型材骨架这种做法，是为了减少温度变化时在骨架中产生的温度应力，这对铝合金型材是必要的，因为：

　　1) 铝的温度线胀系数为2.35X10-5/oC，远远大于钢材的线账系数1.2X10-5/oC ， 更远大于混凝土的线胀系数1.0X10-5./oC。无论铝型材骨架固定在钢结构上还是固定在混凝土结构上，温度变化时都要产生很大的变形（词条“变形”由行业大百科提供）差，从而出现很大的温度应力。

　　2) 铝合金的弹性模量为0.7X105MPa，在端部不可位移时，温度变化1oC将在铝型材中产生1.6MPa的应力;温度变化50OC，温度应力将达到80MPa。而铝合金的强度较低，难以承受如此大的温度应力。

　　因此，铝合金骨架采用层层分段的方式来减少温度变化的影响是合理的。

　　二、 分段不是解决温度问题的唯一`方法

　　1. 解决温度问题的两种方法

　　钢骨架是不是也要按照铝合金骨架的方式来做呢，是不是一定要竖向层层分段，水平三米一段?我们的回答是：不一定要切得这么碎。

　　切碎是设计最省事的办法，尺寸越小，温度的影响就小，这是尽人皆知的常识。把构件切碎，弄成短短的，当然就不用费心去做温度应力计算，不用专门考虑抗温度变化措施。由于最初做幕墙的不是建筑结构行业，而是飞机制造行业，所以历史地形成了通通切断的行业习惯。

　　对付温度影响不一定要断开，断开是一种方法，但不是唯一方法。解决温度的影响可以有两条途径：

　　1) 构件断开，支点自由，结构随温度变形，减少或消除温度应力这。称为“有变形，无应力”;

　　2) 构件连续，支点约束，结构温度变形受到限制，甚至不准变形，温度应力由钢结构自己的强度承受。称为“有应力，无变形”。

　　解决温度变化问题的两种办法在实际中都有应用：

　　1) 有温度变形，无温度应力：

　　常规幕墙的骨架;老式低速铁路的铁轨(长度13.2m);用许多温度缝分 开的厂房;带活动接头的管道;

　　2) 约束温度变形，承受温度应力：

　　巨型航空母舰;巨型油轮;大型油罐;超大跨公共建筑;超高层建筑;核 反应堆;大容量炼铁高炉;高速铁路的超长钢轨(长度一般超过1000m，甚至几百公里无缝隙);大量焊接钢结构。

　　1. 钢结构有能力承受温度应力

　　结构钢Q235（词条“Q235”由行业大百科提供） 强度设计值为 215N/mm2;Q345 强度设计值 315 N/mm2。 在完全固

　　定，不能变形的情况下，温度每变化 1 oC，钢构件中产生的温度应力为2.4 N/mm2。即使温度变化50oC，也就产生120N/mm2的温度应力，远小于钢的强度设计值。况且，通常幕墙骨架连接在主体结构上，温度变化时，支座随主体结构位移，钢骨架受到变形约束很小，温度应力远小于这个按支座固定考虑的数值。

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