建筑幕墙技术

　　《建筑幕墙技术》是一本针对广大建筑幕墙行业从业人员的案头书，书中介绍的内容既包含了建筑幕墙的基础知识，又涵盖了建筑幕墙设计和建筑施工技术的实践知识。编者来自高校教师、研究院一线设计人员以及施工企业人员，保证了书中内容理论与实践的完美结合。

　　本书共12章，主要包含建筑幕墙基础知识、建筑幕墙设计和建筑幕墙施工技术三部分内容，书中系统详尽地介绍了建筑幕墙基本概念、分类、常用材料，幕墙的建筑设计、构造与设计、结构设计、光学及热工设计，各类幕墙的施工工艺及施工技术要点等内容。书中既包含了幕墙设计和施工需要的最实用、最基本的内容，又涵盖了建筑幕墙发展的新技术、新材料、新工艺、新系统。
　　本书可以作为建筑幕墙行业及相关行业技术人员、管理人员的参考书，也可以作为建筑幕墙及其相关专业学生的学习用书。

　　阎玉芹，山东建筑大学门窗与幕墙研究所，教授 所长，自1998年开始从事建筑门窗与幕墙技术研究，2002年在山东建筑大学主持设立了国内本科院校“建筑门窗与幕墙专业方向”，对建筑门窗与幕墙技术、铝合金型材结构、铝合金门窗幕墙系统等有系统深入的研究。

版权信息
前言
1 建筑幕墙概述
1.1 建筑幕墙的发展
1.2 建筑幕墙的基本术语
1.3 建筑幕墙的分类
1.3.1 按面板材料分类
1.3.2 按面板支承形式分类
1.3.3 按面板接缝构造形式分类
1.3.4 按面板支承框架显露程度分类
1.4 建筑幕墙的系列
2 建筑幕墙材料
2.1 铝合金材料
2.1.1 铝合金原材料
2.1.2 铝合金建筑型材
2.1.3 铝合金板、带材
2.2 钢材
2.2.1 钢材原材料的性能指标
2.2.2 常用钢材
2.2.3 幕墙用钢材的要求
2.3 石材
2.3.1 花岗石
2.3.2 大理石
2.3.3 石灰石
2.3.4 砂岩
2.3.5 板石
2.3.6 洞石
2.3.7 幕墙用石材面板的要求
2.3.8 石材防护
2.4 玻璃
2.4.1 平板玻璃
2.4.2 安全玻璃
2.4.3 镀膜玻璃
2.4.4 中空玻璃
2.4.5 真空玻璃
2.4.6 其他玻璃
2.4.7 幕墙用玻璃的要求
2.4.8 单银、双银和三银Low-E玻璃
2.4.9 镀膜玻璃膜面的判别
2.5 人造板材
2.6 密封材料
2.6.1 密封胶
2.6.2 密封胶条
2.7 金属连接件与紧固件
2.7.1 螺栓
2.7.2 螺钉
2.7.3 螺母
2.7.4 抽芯铆钉
2.7.5 锚栓
2.7.6 背栓
2.8 其他材料
2.8.1 尼龙
2.8.2 工程塑料
2.8.3 聚氨酯发泡材料
2.8.4 隔热保温材料
2.8.5 双面胶带
2.8.6 泡沫棒
3 幕墙的建筑设计
3.1 幕墙建筑设计的基本原则
3.2 建筑幕墙的分格设计
3.3 建筑幕墙的性能及设计
3.3.1 抗风压性能
3.3.2 水密性能
3.3.3 气密性能
3.3.4 热工性能
3.3.5 空气声隔声性能
3.3.6 平面内变形性能
3.3.7 耐撞击性能
3.3.8 光学性能
3.3.9 承重性能
3.4 建筑幕墙的防雷
3.4.1 常用名词术语
3.4.2 建筑物的防雷设计原理
3.4.3 建筑物的防雷分类
3.4.4 建筑物的防雷措施规定
3.4.5 建筑幕墙的防雷构造设计
3.4.6 建筑幕墙防雷设计图
3.5 建筑幕墙的防火
3.5.1 防火设计要求
3.5.2 幕墙的防火构造设计
3.6 建筑幕墙的抗震
3.6.1 地震震级和烈度
3.6.2 抗震设防烈度与设计基本地震加速度
3.6.3 建筑工程抗震设防分类和设防标准
3.6.4 建筑幕墙的抗震要求及设计
3.7 建筑幕墙的通风
3.8 建筑幕墙的安全设计
4 建筑幕墙的构造与设计
4.1 构件式幕墙的构造
4.1.1 构件式玻璃幕墙
4.1.2 构件式石材幕墙
4.1.3 构件式金属幕墙
4.2 全玻璃幕墙的构造
4.2.1 吊挂式全玻璃幕墙
4.2.2 落地式全玻璃幕墙
4.3 点支承玻璃幕墙的构造
4.3.1 钢结构点支承玻璃幕墙
4.3.2 索结构点支承玻璃幕墙
4.3.3 玻璃肋点支承玻璃幕墙
4.4 单元式幕墙的构造
4.4.1 横滑型单元式幕墙
4.4.2 横锁型单元式幕墙
4.4.3 单元幕墙的防水构造设计
4.5 建筑幕墙构造设计原则
4.5.1 构造设计一般原则
4.5.2 构造设计基本要求
5 建筑幕墙结构设计与计算
5.1 极限状态设计
5.2 结构上的作用
5.2.1 荷载的分类
5.2.2 荷载代表值
5.2.3 荷载组合
5.2.4 幕墙设计时的荷载组合
5.3 荷载计算
5.3.1 风荷载
5.3.2 雪载荷
5.3.3 地震作用
5.3.4 自重与活荷载
5.3.5 温度作用
5.4 材料性能
5.5 面板设计计算
5.5.1 玻璃面板设计计算
5.5.2 金属板设计计算
5.5.3 石材面板设计计算
5.6 杆件设计计算
5.6.1 荷载分布与传递
5.6.2 横梁与立柱的壁厚
5.6.3 横梁的承载力计算
5.6.4 立柱的承载力计算
5.6.5 弯矩、剪力和挠度计算
5.7 连接设计计算
5.7.1 幕墙主杆件之间的连接设计
5.7.2 幕墙主杆件与建筑主体的连接设计
5.7.3 连接计算
5.8 硅酮结构密封胶设计
5.8.1 粘结宽度
5.8.2 粘结厚度
5.9 点支承玻璃幕墙支承结构设计
5.9.1 型钢及钢管桁架支承结构设计
5.9.2 索杆桁架支承结构设计
5.9.3 单层索网及单拉索支承结构设计
6 玻璃幕墙热工设计计算
6.1 玻璃幕墙的传热
6.1.1 热量传递的基本方式
6.1.2 稳定传热过程
6.1.3 周期性不稳定传热
6.2 玻璃幕墙热工计算
6.2.1 基本术语
6.2.2 计算环境边界条件
6.2.3 玻璃幕墙的热工计算步骤
6.2.4 幕墙几何描述
6.2.5 玻璃光学热工性能
6.2.6 框传热计算
6.2.7 幕墙传热系数
6.2.8 幕墙遮阳系数
6.2.9 幕墙可见光透射比
6.3 玻璃幕墙抗结露性能
6.3.1 抗结露计算一般原则
6.3.2 露点温度计算
6.3.3 结露计算与评价
6.4 玻璃幕墙遮阳系统设计
6.4.1 玻璃幕墙遮阳方式
6.4.2 建筑外遮阳系数计算
6.5 常用材料的热工参数
7 幕墙构件加工
7.1 幕墙金属构件加工
7.2 玻璃幕墙构件加工
7.2.1 玻璃及组件加工
7.2.2 明框幕墙组件加工
7.2.3 隐框幕墙组件加工
7.2.4 单元式玻璃幕墙加工
7.3 金属板加工
7.3.1 单层铝板加工
7.3.2 复合铝板加工
7.3.3 蜂窝铝板加工
7.4 石材加工
7.4.1 钢销式安装的石板加工
7.4.2 通槽式、短槽式安装的石板加工
7.4.3 背栓式安装的石板加工
7.5 人造板材加工
7.5.1 瓷板、陶板、微晶玻璃板加工
7.5.2 石材蜂窝板
7.5.3 木纤维板
7.5.4 纤维水泥板
7.6 幕墙构件加工注意事项
8 建筑幕墙工程设计
8.1 建筑幕墙方案设计
8.2 建筑幕墙施工图设计
8.2.1 幕墙工程施工图
8.2.2 和目录
8.2.3 设计说明
8.2.4 材料明细表
8.2.5 平面图
8.2.6 立面图
8.2.7 大样图
8.2.8 节点图
8.2.9 埋件图
8.2.10 加工图
9 建筑幕墙安装施工技术
9.1 幕墙安装施工准备
9.1.1 技术准备
9.1.2 材料准备
9.1.3 机具准备
9.1.4 人员准备
9.1.5 作业条件
9.1.6 施工组织设计内容
9.1.7 技术交底
9.2 玻璃幕墙安装施工
9.2.1 构件式玻璃幕墙安装施工工艺
9.2.2 点支式玻璃幕墙安装施工工艺
9.2.3 全玻璃幕墙安装施工工艺
9.3 金属幕墙安装施工
9.3.1 金属板安装
9.3.2 密封处理
9.4 石材幕墙安装施工
9.5 单元幕墙安装施工
9.6 幕墙安装施工应注意的问题
9.6.1 成品保护
9.6.2 应注意的质量问题
9.7 工程验收
9.7.1 建筑工程验收程序
9.7.2 建筑工程施工质量验收要求
9.7.3 幕墙工程验收
9.8 幕墙的保养与维护
10 其他幕墙简介
10.1 双层幕墙简介
10.1.1 双层幕墙的分类
10.1.2 内通风双层幕墙
10.1.3 外通风双层幕墙
10.1.4 双层幕墙通风量计算
10.1.5 双层幕墙的防火与排烟
10.1.6 双层幕墙的选用
10.2 光电幕墙简介
10.2.1 光电幕墙构造
10.2.2 光电幕墙设计
10.3 木幕墙
10.4 水幕墙
11 采光顶与金属屋面简介
11.1 采光顶的建筑设计
11.2 玻璃采光顶
11.2.1 玻璃采光顶的形式
11.2.2 玻璃采光顶的基本构造
11.2.3 玻璃采光顶的防水设计
11.2.4 采光顶的节能设计
11.3 聚碳酸酯板采光顶
11.4 膜结构采光顶
11.4.1 膜结构采光顶概述
11.4.2 膜结构采光顶构造
11.4.3 膜结构采光顶施工
11.5 压型金属板屋面
12 BIM技术简介
12.1 BIM及其发展历程
12.2 BIM技术的特点
12.3 BIM相关软件
12.3.1 二维软件
12.3.2 三维软件
12.4 BIM技术在建筑幕墙中的应用
12.4.1 项目概况
12.4.2 BIM技术的应用
参 考 文 献

从1984年建筑幕墙在北京饭店出现至今的三十多年，建筑幕墙在我国经历了从无到有的飞速发展时期。近几年来，建筑幕墙行业运用先进技术推进行业结构调整，促进产品更新、结构优化，缩小了与国际先进水平的差距，我国建筑幕墙行业经历了一段辉煌发展的岁月，跨入了高水平发展阶段。如今我国已成为世界建筑幕墙生产和使用大国。
　　由于行业起步晚，大专院校没有相应专业为行业作人力和技术支撑，行业从业的技术人员大部分是从土木、建筑和机械类专业转行过来，对建筑幕墙缺乏系统认识，导致行业高层次、专业化人才紧缺。为了适应行业的需求，我们组织编写了《建筑幕墙技术》一书。
　　本书内容可分为三部分：建筑幕墙基础知识、建筑幕墙设计和建筑幕墙施工技术。建筑幕墙基础知识部分主要包括建筑幕墙基本概念、分类、常用材料；建筑幕墙设计部分主要包括幕墙的建筑设计、各类建筑幕墙的构造与设计、建筑幕墙的结构设计与计算、光学及热工设计计算等；建筑幕墙施工技术主要包括各类建筑幕墙的施工工艺、施工技术要点等。全书对各部分内容均做了详尽阐述，其中既包含了幕墙设计、施工需要的最实用、最基本的内容，又涵盖了建筑幕墙发展的新技术、新材料、新工艺、新系统。
　　本书的编写人员由多年从事建筑幕墙研究与教学的教授、专家以及多年在建筑幕墙生产一线从事设计、生产与施工的高级技术人员、管理人员组成。
　　本书可以作为建筑幕墙及其相关专业学生的学习用书，也可作为建筑幕墙行业及相关行业技术人员、管理人员的参考书。
　　本书由阎玉芹、于海、苑玉振、张新娟担任主编；陈允涛、韩修亮、姜树仁、廖绍景、邵俊祥、于永波担任副主编；参编人员有刁训林、杜敬伟、付树壮、高鹏刚、李宝存、李翠艳、李莎、李晓南、刘阳、马绿洲、孙广彬、孙浩、唐浩晨、王成、王德军、徐峰、徐刚、杨英豪、张昌奇、张如意、赵金强、赵瑞川、赵宗凯。
　　由于编者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，欢迎广大读者批评指正。
　　编者
　　2019年4月
　　于山东建筑大学门窗与幕墙研究所

　　3 幕墙的建筑设计
　　幕墙设计包括建筑设计和结构设计，一般由建筑设计单位和幕墙设计单位共同完成。建筑设计单位的主要任务是确定幕墙立面的线条、色调、构图，确定幕墙与建筑整体、与环境的协调关系，对幕墙的类型、性能、材料和制作提出设计意图和要求。幕墙的详细设计工作则由幕墙设计单位完成。
　　幕墙设计服从于建筑设计，服务于建筑设计。建施图、结施图是幕墙设计的主要依据。幕墙设计还要服从国家法规与行业管理要求，遵守技术标准与规范。
　　幕墙的建筑设计包括幕墙的立面设计、物理性能与功能设计、安全设计等。本章主要介绍幕墙的建筑设计。
　　3.1幕墙建筑设计的基本原则
　　建筑幕墙应与建筑物整体及周围环境相协调。
　　（1）建筑幕墙的选型。选型是幕墙建筑设计的重要内容，设计者不仅要考虑建筑物立面的新颖、美观，而且要考虑建筑的使用功能、立面设计、造价、环境、能耗、施工条件等诸多因素，经综合技术经济分析，选择其型式、构造和材料。
　　（2）建筑幕墙的分格。分格是幕墙立面设计的重要内容，设计时除了考虑立面效果外，必须综合考虑室内空间组合、功能和视觉、建筑尺度、加工条件等多方面的要求。建筑幕墙立面的分格宜与室内空间组合相适应，不宜妨碍室内功能和视觉。在确定玻璃板块尺寸时，应有效提高玻璃原片的利用率，同时应适应钢化、镀膜、夹层等生产设备 的加工能力。
　　（3）建筑幕墙的性能设计应根据建筑物的类别、高度、体型以及建筑物所在地的地理、气候、环境等条件进行。
　　（4）建筑幕墙的构造设计应满足安全、实用、美观的原则，并应便于制作、安装、维护保养和局部更换。
　　（5）幕墙开启窗的设置，应满足使用功能和立面效果要求，并应启闭方便，避免设置在梁、柱、隔墙等位置。开启扇的开启角度不宜大于30°,开启距离不宜大于300mm。
　　（6）建筑幕墙的板块及其支承结构不应跨越主体结构的变形缝。与主体结构变形缝相对应部位的幕墙构造，应能适应主体结构的变形。
　　（7）建筑幕墙应便于维护和清洁。高度超过40m的幕墙工程宜设置清洗设备。
　　3.2建筑幕墙的分格设计
　　幕墙的分格综合了建筑美学、人体工程学、施工工艺、材料规格与性能、同其他专业的配合等因素，是一项较为繁杂的工作。
　　（1）幕墙分格类型
　　1）竖向型。给人以高大、挺拔的感觉。
　　2）横向型。给人以厚实、稳重的感觉。
　　3）自由组合型。活泼自由，给人以韵律和动感。
　　（2）幕墙分格的考虑因素
　　1）建筑设计效果要求；
　　2）建筑设计的性能和功能要求；
　　3）结构设计要求；
　　4）施工工艺技术和水平；
　　5）材料规格和性能。
　　（3）幕墙分格设计原则
　　1）满足幕墙的设计效果要求
　　①设计分格的基本原则。一般不修改原建筑设计的风格，幕墙设计师在不破坏整体建筑设计风格、尊重建筑师的意愿和认可下才能对幕墙分格进行改动。
　　②板块宽高比。根据黄金分割原则（比值0.618=1:1.6），分格比例尽量对称协调。
　　一般竖明横隐幕墙，竖大横小；竖隐横明幕墙，竖小横大。细而高的建筑，横向线条可较少，宽度方向稍大一些，显得挺拔；矮而粗的建筑则相反，分格要兼顾立面的丰富性。
　　③幕墙的胶缝。幕墙在分格时要保证胶缝横平竖直，各立面的水平胶缝要交圈。
　　④土建结构的特征。横向分格的布置与层高相协调，并考虑窗台及踢脚板返台位置；纵向分格的布置要考虑主体结构轴网、柱、门洞及室内隔墙的位置；转角及异形位置，考虑立柱自身长度及两边分格是否对称。建筑的伸缩缝处，必须设置分格，且不宜过大，应结合节点作特殊处理。
　　2）满足幕墙的安全性要求
　　①分格应与结构设计计算相结合。幕墙分格设计不是简单的分格，要考虑结构的安全性、可靠性，在满足结构安全性、可靠性要求的前提下做到美观大方。
　　②满足防火的要求。在幕墙设计中，必须对防火分区之间实行“横向、竖向”的防火封堵。竖向防火是指楼层与楼层之间；横向防火是指一个开间与另一个开间之间。
　　同一幕墙单元不宜跨越建筑物的两个防火分区。
　　幕墙在跨层有梁的位置应设置横向分格，以方便设置横向防火层。在同层横向结构分区处（隔墙、柱位处）应设置竖向分格，以方便设置竖向防火层。
　　3）满足幕墙的使用功能要求
　　①在玻璃幕墙分格设计时，要考虑开启扇的位置、大小等。开启扇的位置应满足使用功能和立面效果要求，启闭方便，避免设置在梁、 柱、隔墙等位置。开启扇高度根据栏杆的高度确定，一般在离地面800~1200mm比较适宜，幼儿园及小学的楼房幕墙的设计要更多考虑到安全因素，可以考虑幕墙的开启扇位置偏高。开启扇大小应注意重量，保证启闭要灵活方便。
　　幕墙开启窗大多数为外开上悬窗，开启扇面积不宜大于1.8m2，超高层幕墙应采用通风换气装置，不宜设置开启扇。
　　②保证室内视线良好。离室内地面1400~1800mm的位置尽量不要设置横向分格，因为此高度正好是人的眼睛离地面的高度，在这个高度设置横向分格会影响人在室内观察室外的效果。
　　③釆光的合理性。为了保证公共场所的良好视线效果，玻璃分格应尽可能加大。应特别注意公共场所功能性，例如火车站站房（参考《铁路旅客车站细部设计》）设计：主入口门洞总高度应在3600mm上，门扇的开启高度不应小于3000mm，每樘门的最小宽度不应小于2100mm；玻璃幕墙从楼地面向上的第一块的玻璃分格高度不应小于2200mm。
　　④与室内空间组合相适应。在柱、墙的位置设立柱。在房间隔墙的位置设置竖向分格，这样有利于室内装修，可以很好地把两个房间分开，隔声效果好。
　　4）满足幕墙的经济性
　　①材料的利用率。分格大小应充分利用材料的常用规格，尽量提高原材料的利用率，最大限度地发挥材料的力学性能，物尽其用（分格不宜太大，但也不是越小越好。非标材料应该详细询问厂家）各种板材常规尺寸如下：
　　玻璃原片的常规尺寸为2440mm×3660mm，分格时尺寸应向1200mm或1800mm靠近(分格大小必须同时考虑能适应钢化、镀膜、夹层等生产设备的加工能力)。
　　铝单板的常规尺寸为1220mm×2440mm、1220mm×3040mm、1220mm×3660mm、1524mm×2440mm、1524mm×3040mm、1524mm×3660mm。长度方向一般可以定尺，但供货周期变长、价格高；考虑经济性，尽量保证板块的一个方向的尺寸小于1500mm。超大尺寸的铝板，厂家可以进行铝焊加工。
　　石材短边尺寸在600mm以内称为工程板，价格是最经济的；短边尺寸为600~800mm的价格是比较适中的；当短边尺寸大于800mm，其价格将会大幅上升，尺寸越大则价格会以几何倍数增长，短边尺寸优先选用600~800mm。花岗石单块面板的面积宜不大于1.5m2，其他石材面板宜不大于1.0m2。
　　陶土板常规宽度为300mm、450mm、600mm，常规长度为300mm、600mm、900mm、1200mm；陶土棒常规尺寸为40mm×40mm、50mm×50mm。
　　蜂窝铝板常规宽度为1000mm、1200mm、2500mm，常规长度为1000mm、2000mm、2500mm、3500mm。最合理的分格规格根据厚度（厚度一般为15mm、20mm、25mm）的不同而不同，通常为1500mm×4000mm。
　　铝型材常规最大尺寸为6000mm（订料长度一般为5850mm以下，切口长度一般为6mm，每支损耗最少为50~80mm）。
　　钢材常规最大尺寸为6000mm、9000mm、12000mm（切口长度一般为10mm，每支损耗最少加50~100mm,弧位两边各加500mm）。
　　②互换性设计。在不破坏立面效果的前提下尽量等分，减少分格尺寸类型，提高加工、安装工作效率，降低工程成本。比如，石材分格应尽量减少品种，有的工地两三千平方米工程量，设计了十几种石材规格尺寸，给现场分类、安装带来很大工作量。
　　③加工工艺要求。如玻璃的钢化、镀膜、夹层、磨边等，铝板的折边、表面喷涂处理，石材的切割、磨光等设备的加工尺寸要求。
　　幕墙的分格形式直接影响着建筑外立面装饰的效果，制作精品建筑时，要多考虑效果。还要注意与周围建筑的协调性，考虑各种不同材料交界、组合的处理方式。
　　3.3 建筑幕墙的性能及设计