【初遇幕墙】幕墙分类与性能——GB/T 21086-2007《建筑幕墙》学习心得
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【初遇幕墙】幕墙分类与性能——GB/T 21086-2007《建筑幕墙》学习心得

来源:CABR幕墙设计咨询 所属类型:业界动态 浏览量:2206 日期:2023-05-23
GB/T 21086-2007《建筑幕墙》作为基础类的产品标准规定了建筑幕墙的术语和定义、分类、标记、通用要求和专项要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输与贮存。
GB/T 21086适用于玻璃、石材、金属板、人造板材为饰面材料的构件式幕墙、单元式幕墙、双层幕墙,还适用于全玻幕墙、点支承幕墙。采光顶、金属屋面、装饰性幕墙和其他建筑幕墙可参照使用。
GB/T 21086不适用于混凝土板幕墙、面板直接粘贴在主体结构的外墙装饰系统,也不适用于无支承框架结构的外墙干挂系统。
随着建筑行业高质量发展,更高节能和安全性能的需求及各种新材料的应用使得幕墙系统更加完善,而GB/T 21086目前仍为2007年发布版本,因此本文以GB/T 21086为基础,在学习幕墙分类和性能的同时,将梳理2007年后建筑幕墙相关新标准的要求。



1、术语和定义


GB/T 21086对19个幕墙术语进行定义,将相关术语以面板材料、支承形式、通风方式、密闭形式进行分类。
与GB/T 21086相比,GB/T 34327-2017《建筑幕墙术语》规定的建筑幕墙术语和定义较GB/T 21086更为广泛,适用于各种类型的建筑幕墙。

GB/T 21086与GB/T 34327中幕墙分类方法和分类具体见表1和表2。

表1 分类方法

表2 按面板材料、支承形式、通风方式、密闭形式分类 


                                                   

2、幕墙性能


2.1 建筑幕墙性能分类


《建筑幕墙》将性能分为抗风压性能、水密性能、气密性能、热工性能、空气声隔声性能、平面内变形性能和抗震要求、耐撞击性能、光学性能、承重力性能。其中平面内变形性能现已修改为层间变形性能,而GB/T 41336-2022 《建筑幕墙防火性能分级及试验方法》也补充了防火性能的要求。
参考《建筑幕墙产品标准应用实施指南》、GB/T 41336-2022 《建筑幕墙防火性能分级及试验方法》、GB/T 38264-2019《建筑幕墙耐撞击性能分级及检测方法》等,幕墙性能可分为安全性、适用性和耐久性三类。
建筑幕墙性能分类、选用及试验方法详见表3。

表3 建筑幕墙性能分类及选用

2.2 建筑幕墙性能介绍


本文从幕墙定义、检测和分级指标角度进行介绍,其中定义、检测参考GB/T 34327-2017《建筑幕墙术语》和性能试验标准,分级参考GB/T 31433-2015《建筑幕墙、门窗通用技术条件》。
涉及的幕墙物理性能有:抗风压性能、层间变形性能、抗震性能、耐撞击性能(软重物体)、抗风携碎物冲击性能、抗爆炸冲击波性能、防火性能、水密性能、隔声性能、气密性能、热工性能、光热性能和耐久性。

2.2.1 抗风压性能


建筑幕墙抗风压性能是“幕墙可开启部分处于关闭状态时,在风压作用下幕墙主要受力构件变形不超过允许值且不发生结构性损坏及功能障碍的能力”。
结构性破坏和功能障碍在GB/T 15227-2019《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》和GB/T 34327-2017《建筑幕墙术语》的内容上有所出入,见表4。

表4 结构性破坏和功能障碍的内涵

2.2.2 层间变形性能


层间变形性能是指“在建筑主体结构发生反复层间位移时,幕墙保持其自身及与主体连接部位不发生损坏及功能障碍的能力”。
具体包括三个方向的层间变形性能和一个组合方向的层间变形性能:①幕墙平面内变形性能,X轴方向;②幕墙平面外变形性能,Y轴方向;③幕墙垂直方向变形性能,Z轴方向;④幕墙层间组合变形性能,即楼层在X、Y、Z轴三个维度中同时产生两个或三个维度的反复位移时的层间变形性能。

2.2.3 抗震性能


幕墙的抗震性能根据GB/T 34327-2017《建筑幕墙术语》 是指“在规定的地震作用下,建筑幕墙自身及其与主体结构连接不发生破坏或功能障碍的能力”。可用幕墙所能承受的最大层间变形表征。
具体分为两种方法:
①拟静力法——按照GB/T 18250-2015《建筑幕墙层间变形性能分级及检测方法》,对幕墙足尺试件进行的低周反复加载试验,用一定的荷载控制或变形控制模拟地震作用或风荷载,对楼层进行低周反复加载,试验幕墙在楼层反复层间位移时的受力和变形过程。
②振动台法——按照GB/T 18575-2017《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》,对幕墙足尺试件及其安装用模拟框架进行的至少两个水平主轴方向地震作用的动态加载试验,测试幕墙在动态下所能承受的最大层间变形。
建筑幕墙(振动台)抗震性能由GB/T 18575-2017《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》定义,即“在规定的作用下,建筑幕墙抵抗地震作用的性能,通常包括幕墙承载能力、变形能力和破坏能力”。

2.2.4 耐撞击性能(软重物体)


耐撞击性能(软重物体)是指“幕墙面板、构件及其相互连接等部位抵抗室内侧或室外侧规定质量的软物或硬物撞击,而不发生危及人身安全的破损的能力”。
幕墙耐撞击性能以撞击能量E为分级指标。撞击能量是指将撞击物体提升一定降落高度时,撞击物体的重力势能。
其中GB/T 38264-2019《建筑幕墙耐撞击性能分级及检验方法》与GB/T 21086-2007《建筑幕墙》规定的撞击物体不同,区别见图1。

图1 建筑幕墙耐撞击性能试验装置区别

2.2.5 抗风携碎物冲击性能


幕墙抗风携碎物冲击性能是指“在风暴中由气流所携带物体的冲击及波动压力作用后,幕墙不发生超过规定破损的能力”。
幕墙抗风携碎物冲击性能以发射物的质量m和速度V为分级指标。

2.2.6 抗爆炸冲击波性能


幕墙抗爆炸冲击波性能根据GB/T 34327-2017《建筑幕墙术语》是指幕墙在正常使用状态下(可开启扇关闭)抵抗爆炸冲击波的能力,与GB/T 29908-2013《玻璃幕墙和门窗抗爆炸冲击波性能分级及检测方法》有所出入,区别见表5。

表5 GB/T 29908和GB/T 34327中抗爆炸冲击波性能定义区别


分级指标包括空气冲击波等级和危险等级,空气冲击波等级又包括汽车炸弹级和手持炸药包级。

2.2.7 防火性能


防火性能是指“在标准试验条件下,建筑幕墙防火构造满足耐火完整性E、耐火隔热性I或降辐射热性W要求的能力”。防火位置包括幕墙、裙墙、层间、隔墙。


2.2.8 水密性能


建筑幕墙水密性能为“可开启部分为关闭状态时,在风雨同时作用下,建筑幕墙阻止雨水向室内侧渗漏的能力”。水密性能采用未发生严重渗漏时的最高压力差值作为分级指标。
建筑幕墙水密性能分为静态风压(稳定风压、波动风压)水密性能和动态风压(螺旋桨法、轴流风机法)水密性能两大类。
①静态风压水密性能:按GB/T 15227-2019《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》试验确定:
稳定加压法——定级检测和工程所在地为非热带风暴和台风地区的工程检测采用;波动加压法——工程所在地为热带风暴和台风地区的工程检测采用。
②动态风压水密性能:按GB/T 29907-2013《建筑幕墙动态风压作用下水密性能检测方法》检测确定:
螺旋桨法——使用飞机螺旋桨作为动压供风系统检测幕墙动压水密性能;轴流风机法——使用轴流风机作为动压供风系统检测幕墙动压水密性能。

2.2.9 空气声隔声性能


空气声隔声性能是指“建筑幕墙阻隔空气声通过其传播的能力”。空气声隔声性能包括:①建筑幕墙空气声直接传声隔声性能;②建筑幕墙空气声侧向传声隔声性能。
①建筑幕墙空气声直接传声隔声性能:建筑幕墙阻隔空气声从室外空间透过建筑幕墙本身直接传播至室内空间的能力。用隔声量R表征,分级指标为空气计权隔声量和交通噪声频谱修正量之和(Rw+Ctr)。
②建筑幕墙空气声侧向传声隔声性能:建筑幕墙阻隔空气声从室内空间通过建筑幕墙传播至相邻室内空间的能力。用规范化侧向声压级差Dn,f,w表征,分级指标为计权规范化侧向声压级差与粉红噪声频谱修正量之和(Dn,f,w+C)。


2.2.10 气密性能


建筑幕墙气密性能即“幕墙可开启部分在关闭状态时,阻止空气渗透的的能力”。
采用压力差为100Pa时可开启部分的单位开启缝长空气渗透量qL和包含可开启部分的单位面积空气渗透量qA作为分级指标。

2.2.11 保温性能


保温性能是指“建筑幕墙在冬季阻止热量从室内高温侧向室外低温侧传递、并阻抗其内表面结露的能力”,用传热系数和抗结露因子表征。
传热系数(K)表示“在稳定传热条件下,幕墙门窗两侧空气温差为1K,单位时间内通过单位面积的传热量”。
抗结露因子是表征玻璃幕墙阻抗表面结露能力的参数,即“在稳定传热状态下,幕墙玻璃(或框架)热侧表面与室外空气温度差和室内、外空气温度差的比值”。

2.2.12 隔热性能


隔热性能是“建筑幕墙在夏季阻隔太阳辐射得热和室外高温得热的能力”,用太阳得热系数SHGC(或遮阳系数SC)和夏季传热系数表征。
由于夏季室内外平均计算温差仅6℃左右,且夏季传热系数小于冬季传热系数,故温差得热比例小,因太阳辐射产生的热量远比因温差产生的热量大,通常采用太阳得热系数表征隔热性能。
隔热性能是对透光幕墙的热工性能要求,包括:①玻璃幕墙太阳得热系数;②遮阳系数;③双层玻璃幕墙隔热性能。
太阳得热系数:通过透光幕墙进入室内的太阳得热量与投射在其表面的太阳辐射能通量之比值,也称太阳能总透射比,是衡量透光玻璃幕墙隔热性能的主要指标。
遮阳系数:在给定条件下,幕墙的太阳能总透射比(太阳得热系数),与相同条件下相同面积的标准玻璃(3 mm厚透明玻璃)的太阳能总透射比(太阳得热系数)的比值。
③双层玻璃幕墙隔热性能:双层玻璃幕墙阻隔太阳辐射热的能力,以其空气间层(热通道)通风量和内层幕墙室内侧表面温度表征。
双层玻璃幕墙隔热性能应按照《双层玻璃幕墙热性能检测  示踪气体法》GB/T 30594-2014检测确定。
该检测方法的原理是,太阳辐射照射到双层玻璃幕墙空气间层(热通道)内,使其内部空气温度升高而产生流动,利用示踪气体测试空气流动状态,根据空气间层(热通道)内的通风量和温度分布评价双层玻璃幕墙隔热性能。

2.2.13 光热性能


《建筑幕墙术语》没有对光热性能的相关定义,而《玻璃幕墙光热性能》GB 18091-2015规定,玻璃幕墙光热性能,是与太阳辐射有关的玻璃幕墙光学及热工性能。以可见光透射比、透光折减系数、太阳能总透射比、遮阳系数、光热比、色差及颜色透射指数表征。
采光性能:在漫射光照射下幕墙透光的能力,以透光折减系数和颜色透射系数表征。
a)透光折减系数Tr——可见光通过玻璃幕墙后减弱的系数为透射漫射光照度与漫射光照度之比,透光折减系数Tr应按照《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T 11976-2015检测确定。
b) 颜色透射指数Ra——太阳辐射透过玻璃后的一般显色指数。《玻璃幕墙光热性能》GB 18091-2015规定了颜色透射指数分级,颜色透射指数应按照《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T 11976-2015检测确定。
光热比:玻璃幕墙可见光透射比与太阳能总透射比(太阳得热系数)的比值。
《玻璃幕墙光热性能》GB 18091-2015规定了光热性能分级,光热比应按照《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JG/T 151-2008的规定计算确定。

2.2.14 耐久性


耐久性是“幕墙抵抗自然气候环境长期作用和人的长期使用的不利影响,保持其性能水平的能力”,主要包括:①热循环耐久性;②可开启部分反复启闭耐久性。
①热循环耐久性:幕墙抵抗自然气候条件周期性变化过程的不利影响,保持其性能水平的能力。以模拟建筑幕墙室内外一年以上自然气候条件(包括室外气候空气干球温度、太阳热辐射照度、室内温湿度)周期变化过程的热循环试验前后,气密、水密性能的变化和是否发生使用功能障碍、部件损坏和低温结露等表征。
②可开启部分反复启闭耐久性:幕墙可开启部分(开启窗)承受长期反复启闭操作使用后保持其正常使用功能的能力,以不发生影响正常启闭使用的变形、故障和损坏的反复启闭次数表征。

3、小结


随着行业发展和标准化工作的进一步完善,建筑幕墙相关新标准不断立项和旧标准持续修订,建筑幕墙物理性能也在动态更新中,例如节能、防火等。
相关标准对新人入门而言过于庞杂,本文以GB/T 21086-2007《建筑幕墙》为指引,梳理完善了幕墙分类及相关性能,供各位新人们学习交流。

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