中美建筑幕墙技术标准和规范对比研究

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  【摘 要】 建筑幕墙技术是我国现代建筑工程中的重要组成部分。建筑幕墙技术标准及规范是确保工程质量的重要内容。由于我国建筑幕墙发展时间相对较短,技术标准及规范同国外存在一定差距。本文对我国建筑幕墙技术标准和规范同美国相关技术标准和规范进行比较,简单分析中美之间的差异。
  【关键词】 建筑幕墙;幕墙技术标准;技术规范
  一、引言
  建筑幕墙在我国历经多年发展,已逐渐成为建筑中的重要组成部分。我国建筑幕墙技术标准和规范随着建筑幕墙的发展而逐渐完善。当前,同国外相比,还存在一定的差距。
  二、国内外建筑幕墙体系
  1.我国的建筑幕墙体系
  建筑幕墙的应用始于19世纪末,初期仅小规模地用于建筑局部。1851年英国伦敦为工业博览会建造的“水晶宫”是最早出现的初级建筑幕墙;到20世纪50年代,随着建筑技术的发展,玻璃幕墙开始大规模应用于建筑外围护结构,宣告建筑幕墙时代的到来;20世纪80年代,随着建筑技术的发展和玻璃生产工艺加工工艺的进步,玻璃幕墙得到更加广泛的应用30多年以来,伴随着我国国民经济的持续快速发展和城市化进程的加快,我国建筑幕墙行业实现了从无到有、从外资一统天下到国内企业主导、从模仿引进到自主创新的跨越式发展,21世纪初我国已經成为世界建筑幕墙生产和使用第一大国。
  我国对建筑幕墙的定义为:由面板与支承结构体系组成,具有规定的承载能力变形能力和适应主体结构位移能力,不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰性结构建筑幕墙体系可划分为:
  (1)按面板材料分类:玻璃幕墙,包括单片玻璃、中空玻璃、夹层玻璃、真空玻璃幕墙;金属幕墙,包括单层铝板、铝复合板、铝蜂窝板、防火板、钛锌铝塑复合板、夹芯保温铝板、不锈钢板、彩涂钢板、珐琅钢板等面板形式;石材幕墙,包括天然花岗岩、大理石、石灰岩、砂岩等材料形式;人造板幕墙,包括陶板、瓷板、微晶玻璃石材、蜂窝板、纤维水泥板以及木纤维板等面板形式;组合幕墙,指由不同材料面板构成的建筑幕墙。
  (2)按面板支承方式分类:包括框支承幕墙(明框幕墙、隐框幕墙、半隐框幕墙等)点支承幕墙。
  (3)按安装方式分类:包括构件式幕墙、单元式幕墙、构件单元式幕墙等。
  (4)按面板支承结构体系分类:包括钢结构支承幕墙(单根型钢或钢管、钢桁架、钢框架等)全玻幕墙(玻璃肋支承)张拉索杆体系支承幕墙(张拉索桁架张弦梁、平面或空间索网等)铝型材支承幕墙等。
  (5)按幕墙倾斜角度分类:竖直幕墙斜幕墙采光顶等。
  (6)按幕墙层数分类:单层幕墙双层幕墙等。
  2.国外幕墙设计体系
  国内幕墙新技术新产品大都来源于国外建筑技术发达的欧美国家,除了幕墙在国外起步早有关外,还有一个很重要的原因就是国外的幕墙设计体系比国内的设计体系要更加科学、更加健全。从建筑项目国际招标的情况来看,国外建筑设计中标的项目与国内设计项目有三大区别:在投标阶段,建筑师在进行建筑方案设计的构思时会专门征询幕墙顾问的意见,也就是在建筑方案阶段幕墙设计就已经开始介入。建筑设计深化阶段都有幕墙顾问的参与,有较完善的幕墙设计方案图;三是幕墙施工单位必须完全服从幕墙顾问的设计要求。另据了解,在建筑师的培养方面,国外部分国家已将建筑幕墙纳入教科书的一个章节,作为建筑师的必修课,让建筑师在基础的学习阶段对幕墙就有较深刻的认识。
  3.国内幕墙设计发展方向
  随着对建筑幕墙认识的深入,对幕墙设计的新要求会促进幕墙设计工作的新变化。这些变化将体现在:
  (1)建筑设计的整体配合
  幕墙作为建筑结构的一个重要元素,与建筑设计中的通风、节能(采暖、空调)、采光、防火、电力配置等都有着密切的关系,随着建筑设计向着节能、环保与可持续发展的方向,建筑幕墙必然成为关注的焦点,建筑师对幕墙的关注与要求将超过以往,幕墙设计也将更加注重与建筑设计的配合。
  (2)幕墙顾问完成幕墙方案设计
  国内建筑设计市场的成熟,以及人们对幕墙认识的提高,幕墙图纸将是建筑图的一个不可缺少的部分。目前幕墙设计单位与施工一体的现状,以及大多数建筑设计院不具备幕墙设计能力的情况下,幕墙方案设计将由幕墙顾问公司承担。监于国内幕墙咨询业务尚未展开,国外幕墙咨询公司将在国内大行其道。国内从事幕墙设计的施工单位其设计的工作重点将是幕墙的施工图深化与制作图设计。
  (3)幕墙设计师参与建筑方案设计
  随着国内建筑师对幕墙在建筑中的作用的充分认识,建筑师对幕墙设计师的依赖感将增加,建筑方案的设计过程中他们开始主动地征询幕墙设计的意见。为便于相互沟通,建筑师开始学习幕墙,幕墙设计师开始学习建筑。
  三、中美建筑幕墙技术标准和规范对比
  1.我国建筑幕墙的相关技术法规
  (1)建设部
  建设部1997年7月8日公布的《加强建筑幕墙工程管理的暂行规定》(建建[19971]167号),第二十条:建设项目法人对已交付使用的玻璃幕墙建筑的安全作用和维护负有全面责任,按照国家现行标准《玻璃幕墙工程技术规范》——JGJ102-2003的规定,定期进行保养,至少每五年进行一次质量安全性检测。
  2003年12月4日,国家发改委、建设部、国家质检总局、国家工商总局四部门联合发布的《建筑安全玻璃管理规定》(发改运行[2003]2116号),第六条:建筑物需要以玻璃作为建筑材料的下列部位必须使用安全玻璃:(二)幕墙(全玻幕除外)。
  建设部2006年12月5日印发的《既有建筑幕墙安全维护管理办法》通知(建质[2006]291号),第十五条:建筑幕墙工程自竣工验收交付使用后,原则上每十年进行一次安全性鉴定,并给出了安全性鉴定的进行程序。   (2)地方性规范(以上海市为例)
  上海市于2012年2月l日起施行《上海市建筑玻璃幕墙管理办法》,该办法适用于上海市新建、改建、扩建工程和立面改造工程中建筑玻璃幕墙的采用、设计、施工和已竣工验收交付使用的建筑玻璃幕墙的使用维护及其相关监督管理活动。该办法在玻璃幕墙使用范围、采用要求、定期检查和安全性鉴定等方面进行了如下规定:
  禁止采用玻璃幕墙的范围:住宅、医院门诊急诊楼和病房楼、中小学校教学楼、托儿所、幼儿园、养老院的新建、改建、扩建工程以及立面改造工程,不得在二层以上采用玻璃。幕墙。在T形路口正对直线路段处,不得采用玻璃幕墙。
  幕墙玻璃的采用要求:有下列情形之一,需要在二层以上安装幕墙玻璃的,应当采用安全夹层玻璃或者其他具有防坠落性能的玻璃:商业中心、交通枢纽、公共文化体育设施等人员密集、流动性大的区域内的建筑;临街建筑;因幕墙玻璃坠落容易造成人身伤害、财产损坏的其他情形。采用前款规定玻璃的,玻璃幕墙设计时应当按照相关技术标准的要求,设置应急击碎玻璃。
  定期检查:业主应当委托原施工单位或者其他有玻璃幕墙施工资质的单位按照下列规定对玻璃幕墙进行定期检查:玻璃幕墙工程竣工验收1年后,每5年进行一次检查;对采用结构粘接装配的玻璃幕墙工程,交付使用满10年的,对该工程不同部位的硅酮结构密封胶进行粘接性能的抽样检查;此后每3年进行一次检查;对采用拉杆或者拉索的玻璃幕墙工程,竣工后每3年检查一次;对超过设计使用年限仍继续使用的玻璃幕墙,每年进行一次检查。定期检查应当按照国家和本市相关技术标准的要求实施。
  2.美国建筑幕墙的相关技术法规
  在美国,建筑法规是地方自治的项目,并非联邦政府所管辖《建筑法规的目的是保证建筑物使用者的环境卫生和安全》制定、管理和实施建筑法规的职权传统上属于各个州。有些州把这个职权的部分或者全部委托给当地的政府。建筑法規的制定方式是由民间组织自发性制定。以往的美国建筑法规体系由美国三大民间团体所推动,并分别制定了三大套美国建筑法规分别在美国三个区域实施。随着国际建筑业市场的发展和竞争的日趋激烈,美国建筑法规体系已从过去的分散型向目前的统一型发展。1994年,上述三大民间团体(ICBO、BOCA和SBCCI)已整合成一个独立统一的美国建筑法规制定机构,即国际法规委员会(Internationl Code Couneil,简称ICC),它是一个致力于制定综合性的、协调性的非营利公共利益机构,其制定的Code应定义为独立法规,被联邦政府或州政府立法采纳后即成为具有法律效率的法规(Regulation)。1980年,纽约市发生了一起建筑物西立面陶土板从高处落下砸死一名路过大学生的事故之后不久,纽约市就出台了地方法律(Local Law 10 of 1980),力争使该类事故再次发生的可能性降到最低。
  目前,在纽约市市政府的网站上可以找到关于既有幕墙维修保养的如下规定:高于6层的建筑物的所有者应对其外墙及附件每隔5年进行一次检查,并向建筑管理部门DOB递交技术报告。关键检查及文件归档有如下要求:
  a)从每一个子周期开始之日起,建筑物的业主应在规定的时间段内对外墙进行检查并递交技术报告;
  b)技术报告只有在被管理部门认可后才被认为是已归档;
  c)若业主不能在规定时间内递交技术报告,则每月需缴纳延迟罚金,直至报告被管理部门接受;
  d)若超过规定期限1年还未进行报告归档的,则业主要接受额外的惩罚;
  e)若检查中发现外墙处于“不安全”状态,则业主必须在报告中标明“不安全”,并立即采取保障公众安全的措施,例如人行道上方设置顶棚、设置安全围栏等;
  f)不安全状态须在30日内进行纠正,在完成维修的15日内向管理部门递交维修报告,也即是在初始“不安全”报告后的45日内完成维修和维修报告;
  g)若没有在上述时间内完成维修工作,则最多允许延长至90日内完成;
  h)若业主递交了一份“不安全”状态的报告并且没有能够在规定时间内完成维修工作及维修报告(同时没有获得延长期宽限),则在“不安全”状态纠正前,业主需每月缴纳罚金。
  在2008纽约市建筑法(2011年补充修订)中,第14章是“外墙”。其中对建筑幕墙提出了如下主要技术规定:a)幕墙的性能要求包括耐候性能。抗水蒸气渗透性能、结构性能、防火性能以及防洪性能。其中,着重对幕墙水密性能作了具体规定:根据ASTME331进行水密试验,试件应具有典型代表性,最小尺寸为1219mmx2438mm,最低水密性测试压力为300Pa,设计应考虑风雨作用下的防水性能。b)幕墙的安装要求在该法规中规定对于金属板幕墙,外部金属面板应通过防腐蚀连接件可靠连接至支承杆件。连接件在竖向及横向的间距不大于610mm,当板块面积大于0.4m,时,一个板块上应至少有4个连接点。连接件所承受的水平风荷载应满足该法规中相应要求,且不低于958Pa。对于玻璃幕墙,在距离人行道及地面以上垂直高度不大于4.572m处,室外用单片结构玻璃的面积不大于0.93m,高度大于4.572m处,则玻璃面积不大于0.56时。室外用单片结构玻璃的应用高度不得大于1住668m。单片用结构玻璃的边长不得大于1219mm,单片用结构玻璃的,只有当背部完全于透且被允许使用的粘结涂层均匀地覆盖在整个表面上,且能有效连接时才能进行安装。玻璃面板面积的50%以上通过粘结剂直接与背板粘结,粘结剂厚度在6.4mm至15.9mm之间,粘结剂的相容性要符合要求。外墙连接应采用铝制、铜制、锌制或镀锌等能防腐的连接件。
  3.对比
  2012年2月1日起公布实行的上海市《建筑玻璃幕墙管理办法》进一步完善了建筑玻璃幕墙的管理维护体制,明确了“政府角色”的职责与责任,管理维护责任的主体进一步明确为“业主”,加强了受委托的物业公司日常管理的职责,规定“既有玻璃幕墙建筑的业主应当于每年12月将当年玻璃幕墙定期检查、安全性鉴定、维修以及采取防护措施等情况的技术资料,报建设行政管理部门备案”。该管理办法明确了业主、物业、建设单位、设计、施工、监理单位和政府的责任和罚则,可以说填补了这一法律责任空白,对贯彻执行玻璃幕墙使用保养、维护与鉴定制度,推动玻璃幕墙普查工作、消除幕墙工程安全隐患起到了不可替代的作用。与国内目前的法律法规相比较,美国纽约市对幕墙验收交付使用后,如不按规定进行维修和保养该如何监管、如何处罚作出了硬性规定,这也避免了使幕墙工程日常维护、保养及检查的规定成为一纸空文。此外,在纽约建筑法中对幕墙检查维修人员的资质(必须是有执业资格的人员)、日常检查的年限提出了要求。由于中美两国法规体系的不同,在纽约建筑法中还对幕墙的性能要求(尤其是对耐久性有重大影响的水密性能)、材料设计要求、安装要求(包括玻璃面积及使用高度的限值等)、风荷载确定、专项检查等都作了详细规定,而在我国,类似的规定一般都只是在国家或行业标准中加以明确的,未上升到法律法规的高度。
  四、结束语
  中美建筑幕墙技术标准和规范存在一定差距,随着我国建筑幕墙施工技术的发展,技术标准和规范将越来越完善。技术标准和规范的提升,将促进建筑幕墙健康、可持续发展,为我国建筑行业发展贡献力量。
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