提要：幕墙设计中涉及安全方面的问题较多，本文中阐述的几个常见的安全问题，每每随意马虎被忽略或者被误解，需引起幕墙设计职员重视。
关键词：幕墙设计，安全问题
1 序言
在幕墙设计过程中，常常会碰着一些常见的安全问题，而有些问题，每每随意马虎被设计职员忽略或误解，这些安全问题紧张以下：
1) 开口横梁的连接角码抗扭;
2) 临空栏杆立柱打算;
3) 超白钢化玻璃自爆率;
4) 幕墙防火层设计;
5) 玻璃幕墙室内护栏;
6) 石材幕墙的挂件设计。
下面分别对以上这几个常见的安全问题进行阐述。
2 开口横梁的连接角码抗扭
开口横梁是一种常见的幕墙布局形式，横梁通过开口腔内的连接角码固定在立柱上，从前的玻璃幕墙紧张是单层玻璃，自重不大，现在紧张采取中空乃至中空夹层玻璃，玻璃的自重最少增加一倍，但设计时却每每随意马虎忽略连接角码的抗扭强度打算，造成横梁外倾严重，乃至角码涌现剪切毁坏。下面通过一个示例来大略打算一下，连接角码在仅考虑玻璃自重的情形下的最大剪应力，打算参数详见图1。
图1开口横梁连接角码示意图
1) 基本参数：
玻璃幕墙分格假设为1200(宽)x1800(高)mm，玻璃采取6+12A+6mm中空玻璃;
角码采取6063-T6，抗剪强度设计值为85MPa，受扭截面为54x4mm;
玻璃偏幸矩离 e为51mm;
角码固定在立柱上的竖边厚度对开口横梁的抗扭有利，但考虑到加工及安装偏差的影响，角码竖边与开口横梁的搭接量有限，并且打算繁芜，为简化打算，故未考虑。
从以上打算结果可知，在仅考虑纯扭浸染下产生的剪应力的条件下，当玻璃配置为6+12A+6mm，分格为1.2x1.8米的中空玻璃时，连接角码应采取材质6063-T6铝型材，横梁连接角码基本知足打算哀求。
仅考虑玻璃自重的条件下，表1汇总了常见玻璃配置下横梁角码承受的玻璃最大面积临界表，表中数据仅供参考，实际打算中应考虑水平风荷载偏幸浸染下的扭矩，以及在风荷载和自重浸染下的横梁角码承受的剪力等成分。如相应的玻璃配置超过最大面积临界值时，应采取可靠的横梁固定办法，如C形槽或闭口连接型材，以避免横梁外倾下坠乃至可能造成连接角码毁坏。
表1 常见玻璃配置下横梁角码承受玻璃最大面积临界表
3 临空栏杆立柱打算
作为主要的建筑幕墙危险源之一，临空栏杆的立柱打算尤为主要，但设计职员在打算栏杆立柱时，常日只是单独考虑风荷载和栏杆顶部的水平荷载，在两者中取大值，但国家标准《建筑构造荷载规范》GB50009-2012第5.5.3条明确栏杆荷载的组合值系数应取0.7，即应考虑两种荷载组合工况：
由此可见，深圳地区栏杆立柱如采取Q235钢板，则最小截面应不小于100x10mm厚，否则不知足构造打算哀求。如采取不锈钢板，根据打算则最小截面应不小于110x10mm厚。当然，栏杆立柱根部与主体构造的连接至关主要，也应重点打算。
表2中汇总了在不同风荷载标准值浸染下，采取Q235钢板和不锈钢板的栏杆立柱截面尺寸分别见下表，栏杆分格为常用的1200mm(水平分格)x1150mm(高)。其余，表中/前面的尺寸为Q235钢板，/后面的尺寸为不锈钢板，表中尺寸仅供参考，从表中可以看出，不锈钢板截面高度需比Q235钢板大10mm。
表2不同风荷载标准值对应的栏杆立柱截面汇总表
4 超白钢化玻璃自爆率
十年前，超白钢化玻璃一度成为超低自爆率的神话故事，万分之一的自爆率经海内一些著名的玻璃厂家炒作后，成为了掌握钢化玻璃自爆的一个主要手段，在行业标准《玻璃幕墙工程技能规范》JGJ 102修编版中明确“玻璃幕墙的面板，除夹层玻璃外应选用钢化超白浮法玻璃、均质钢化玻璃及其制品”，将超白钢化与均质钢化处理并列利用。当时最著名的依据是普通玻璃约每4~8吨存在一粒NiS，而超白玻璃约每600~800吨才存在一粒NiS，以是，超白钢化玻璃的自爆概率成几何数量级低落。
但是，经由大量的工程实践创造，目前海内的超白钢化玻璃在外不雅观上确实较普通钢化玻璃透明很多，而自爆率却远远没有玻璃厂家宣扬的那样精良。深圳某幕墙工程原设计采取的普通钢化玻璃，培植单位认为钢化玻璃的自爆数量比较高，且有安全隐患，在听取了超白钢化玻璃的干系先容后，将原钢化玻璃全部改换为海内一线品牌的超白钢化玻璃，并没有再进行均质处理，以为可以办理绝大部分问题了，极个别钢化玻璃再自爆也就认了，未曾想完成超白钢化玻璃的改换后，经物业几年的统计，超白钢化玻璃的自爆数量与钢化玻璃基本相同，乃至还超过了钢化玻璃的自爆数量。同期，其它几个幕墙工程也陆续创造了相同的情形，涉及海内绝大部分的一线玻璃品牌。通过这些幕墙工程实践总结，才真正意识到超白钢化玻璃的自爆概率远没有以前传说中的那样低。
根据海内一线品牌玻璃厂家供应的超白钢化玻璃在做均质处理时的统计数据，也从另一个方面验证了这一点，表中对5家海内一线品牌玻璃生产厂家的超白钢化玻璃均质热浸处理过程中，对钢化玻璃自爆进行永劫光跟踪的统计汇总，不过，支持表中数据的干系信息如玻璃厚度、玻璃面积等均缺失落，因些仅供参考。详细见表3。
表3超白钢化玻璃均质处理中自爆统计汇总表
常日，玻璃行业内普遍认可钢化玻璃自爆率的正常水平一样平常为3‰，当然，这只是笼统的进行比较，并不科学，但从表3可以看，统计样板中超白钢化玻璃的均匀自爆率基本与钢化玻璃附近，只有一个玻璃厂家的超白钢化玻璃的自爆率较低，但也远远达不到万分之一的水平，而按标准哀求经由均质处理的钢化玻璃是能够达到万分之一自爆率的水平。
从以上剖析可以得出，目前以海内现有原片、工艺生产的绝大部分超白钢化玻璃并不能办理降落自爆率的问题，只有通过均质处理的钢化玻璃才能真正实现大大降落自爆率。国外幕墙工程常日都是采取均质处理的玻璃作为钢化玻璃降落自爆率的唯一的技能哀求，而不是也可采取超白玻璃。
以是，降落钢化玻璃的自爆率，以目前的行业状况，只能采纳均质处理的钢化玻璃，而不是选用超白的钢化玻璃，当然，条件是均质热浸处理的钢化玻璃必须严格按照国标《建筑用安全玻璃第四部分：均质钢化玻璃》GB15763.4-2009的干系规定实行，并且严格掌握升温速率和炉内温度的均匀性。其余，如果海内钢化玻璃的标准能象国外标准那样，将钢化玻璃的表面应力降到69MPa，我想能办理很大一部分钢化玻璃自爆的问题。
5 幕墙防火层设计
幕墙防火层关系到幕墙构造乃至全体建筑的安全，但在幕墙防火层设计中，一些设计职员每每对幕墙防火层的设计事理理解不清，导致布局设计存在安全隐患。如图2所示，某幕墙项目的防火层节点设计就具有较普遍的代表性，紧张有以下几个方面的问题：
图2幕墙防火层常见问题示意图
1) 梁底部防火层黄色部位的局部防火层厚度小于100mm，局部应进行加厚;
2) 如楼板部位不设计防火封堵层，一旦层间梁位置的幕墙玻璃面板受热炸裂后，下层的烟火将沿着箭头方向窜到上一层楼面，除非层间梁位置的背板也采取镀锌钢板加100mm厚防火岩棉。以是，幕墙防火设计应设置两道防火封堵层，确保幕墙防火安全。
3) 悬挑超过300mm以上的防火层，如支撑在铝合金横梁上，一旦横梁遭受失火软化失落效，将直接导致梁底部防火层垮塌。以是，梁底部防火层应设置独立的支承构造，并直接与主体构造连接固定。
4) 当主体构造不燃烧墙体高度小于800mm时，幕墙防火层底部至构造顶面的有效高度应不小于800mm，同时，幕墙防火层构件系统的耐火极限应不低于1小时。幕墙防火层构件可采取国家标准《建筑设计防火规范》GB50016-2014附录中的附表1“各种非木构造构件的燃烧性能和耐火极限”非承重墙部分供应的构件，如采取两块8mm厚硅酸钙板中间填厚度为75mm以上，容重为100kg/m3的岩棉等，也可采取经国家级干系威信机构认可的其它防火构件。
以是，当主体构造不燃烧墙体高度大于800mm时，且防火层悬挑间隔小于300mm时，幕墙宜设置两道防火封堵层;当主体构造不燃烧墙体高度小于800mm时，且防火层悬挑间隔大于300mm时，幕墙应设置两道防火层，防火层构件系统的耐火极限应知足不小于1小时哀求。
图3幕墙防火层设计示意图
6 玻璃幕墙室内安全护栏
在玻璃幕墙设计中，建筑师每每哀求玻璃幕墙应设置室内安全护栏，设置的依据是《民用建筑设计统一标准》GB50352-2019、《住宅设计规范》GB50096-2011以及《建筑玻璃运用技能规程》JGJ113-2015等，这些标准里是否有哀求设置室内安全护栏的干系规定呢?下面紧张针对这三部标准分别进行解读。
1) 《民用建筑设计统一标准》里关于栏杆的内容紧张是在第6.7.3条、第6.11.6条和第6.12.4条。6.7.3条“阳台、外廊、室内回廊、内天井、上人屋面及室外楼梯等临空处应设置防护栏杆”，这条指的是临空处的栏杆，显然与幕墙室内护栏无关;6.12.4条“建筑幕墙设置的防护举动步伐应符合本标准第6.11.6条的规定”，以是紧张看6.11.6条;6.11.6条“窗的设置应符合下列规定：3公共建筑临空外窗的窗台距楼地面净高不得低于0.8m，否则应设置防护举动步伐，防护举动步伐的高度由地面起算不应低于0.8m。4居住建筑临空外窗的窗台距楼地面净高不得低于0.9m，否则应设置防护举动步伐，防护举动步伐的高度由地面起算不应低于0.9m”，从这条可以看出，应设置防护举动步伐的前期条件是临空外窗，也便是说只有幕墙上设置了可开启外窗的部位且防护高度不知足标准哀求时，才须要设置防护举动步伐，而不是所有玻璃幕墙都必须设置室内安全护栏作为安全举动步伐。
2) 《住宅设计规范》的6.1节“窗台、栏杆和台阶”里也有与《民用建筑设计统一标准》类似的规定，但都是指外窗部分。
3) 《建筑玻璃运用技能规程》第7.3.2条规定“根据易发生碰撞的建筑玻璃所处的详细部位，可釆取在视线高度设能干标志或设置护栏等防碰撞方法。碰撞后可能发生高处人体或玻璃坠落的，应采取可靠护栏”。首先在易发生碰撞的建筑玻璃的部位，是“可”釆取能干标志“或”设置护栏，“可”是严格程度最低的用词，换句话说便是也可不采取，或采取能干标志，不一定非要设置护栏;其次，玻璃幕墙的可碰撞部位的玻璃都为双层，乃至三层玻璃，纵然撞碎室内侧玻璃，可能发生高处人体或玻璃坠落的概率也极低，以是也没有哀求必须采取安全护栏。
其它标准尚未找到干系哀求，以是，玻璃幕墙应在室内设置安全护栏的哀求没有标准依据，但可能发生碰撞的玻璃应严格按《建筑玻璃运用技能规程》第7章“建筑玻璃防人体冲击规定”中安全玻璃最大许用面积的干系规定实行。
7 石材幕墙的挂件设计
石材幕墙采取背栓连接办法是常用做法，石材通过背栓与铝型材挂件连接，详见图4。铝型材挂件一样平常分为双挂勾和单挂勾，双挂勾由于高下两个挂勾与铝型材转接件挂接，故能抵抗正、负风压下的浸染，而单挂勾只与铝型材角码上部进行挂接，在石材承受负风压时，挂件A截面会产生一定的弯矩，需对该截面进行强度校核。
图4石材幕墙背栓式双挂勾、单挂勾挂件节点
下面通过示例来大略打算一下铝型材挂件在负风压浸染下的A截面的受力情形。
以是，石材幕墙采取单挂勾进行挂接时，每每随意马虎忽略A截面处的强度打算，在风荷载不大的条件下，通过上述打算可以看出，单挂勾挂件存在一定的安全隐患，需根据石材分格、风荷载以及挂件的厚度、偏幸距等的详细情形进行强度复核，避免涌现设计安全问题。当然，其它人造板幕墙如采取相同的布局设计时，也同样应引起重视。
8 结束语
住房城乡培植部、国家安全监管总局联合发布的《关于进一步加强玻璃幕墙安全防护事情的关照》建标[2015]38号中规定“新建玻璃幕墙应依据国家法律法规和标准规范，加强方案设计、施工图设计和施工方案的安全技能论证，并在竣工提高行专项验收”，对玻璃幕墙在方案设计和施工图设计都提出了应进行安全技能论证的哀求，便是希望加强事前掌握，加强在幕墙设计期间的设计质量掌握，避免涌现重大幕墙设计安全隐患而影响到后序的工程施工及验收。
幕墙设计中常见的安全问题还很多，例如广东省的幕墙工程风荷载取值应按广东省《建筑构造荷载规范》DBJ15-101-2014干系规定实行，风荷载比相应的国家标准高约10~15%，特殊是阵风系数和局部体型系数比国标的哀求提高不少;还有石材和人造面板的挂接固定，外装饰条连接件强度打算等安全问题。由于受篇幅所限，本文不能逐一阐述，但文中所提到的常见安全问题具有一定的代表性，随意马虎被忽略或误解，需引起行业干系人士的重视。
[参考文献]
[1]《建筑构造静力打算手册》编写组主编. 建筑构造静力打算手册.北京：中国建筑工业出版社，1999.
[2]金新阳主编. 建筑构造荷载规范GB50009.北京：中国建筑工业出版社，2012.
作者单位：深圳市建筑门窗幕墙学会
