第一节　建筑幕墙节能工程概述

幕墙工程按照帷幕饰面材料不同，可以分为玻璃幕墙、石材幕墙、金属幕墙、人造板材幕墙和组合幕墙等，在实际工程中最常见的有玻璃幕墙。幕墙技术的应用为建筑装饰提供了更多的选择，它新颖耐久、美观时尚、装饰感强，具有施工速度快、工业化和装配化程度高、便于维修等特点，它是融建筑技术、建筑功能、建筑艺术、建筑结构为一体的建筑构件。

一、建筑幕墙的基本概述

玻璃幕墙的透明部分也称为透明幕墙。对于透明幕墙，节能设计标准中对其有遮阳系数、传热系数、可见光透射比、气密性能等相关要求。为了保证幕墙的正常使用功能，在热工方面对玻璃幕墙还有抗结露要求和通风换气要求等。

玻璃幕墙的不透明部分，以及金属幕墙、石材幕墙、人造板材幕墙等，都属于非透明幕墙。对于非透明幕墙，建筑节能的指标要求主要是传热系数。同时，考虑到建筑节能问题，还需要在热工方面有相应的要求，包括避免幕墙内部或室内表面出现结露，冷凝水污染和损坏室内装饰或功能构件等。

虽然在建筑工程中大量使用玻璃幕墙对建筑节能非常不利，但如果能结合使用金属幕墙、石材幕墙、人造板材幕墙等，就能很好地解决节能问题，也能达到既轻质、美观，又满足建筑节能的目的。

二、建筑幕墙的主要特点

从20世纪80年代起，我国的建筑幕墙行业开始兴起，经过了40多年，实现了跨越式的发展。从完全依靠外资、仿照引进到国内企业自主创新，越来越多的企业已经研发出很多具有自主知识产权的幕墙产品。现在，我国幕墙占据世界市场总量的50%以上，是世界上生产和使用建筑幕墙的大国。建筑幕墙发展如此迅猛，主要是具有如下特点和优势。

（1）具有完整的结构体系。建筑幕墙通常是由支承结构和面板组成的，支承结构可以是钢桁架、单索、平面网索、自平衡拉索（拉杆）体系、鱼腹式拉索（拉杆）体系、玻璃肋、立柱、横梁等，面板可以是玻璃板、石材板、铝板、陶瓷板、陶土板、金属板、彩色混凝土板等。整个建筑幕墙体系通过连接件挂在建筑主体结构上。

（2）建筑幕墙不仅自身能承受风荷载、地震荷载和温差作用，而且还可以将以上荷载传递到主体结构上。

（3）建筑幕墙应能承受较大的自身平面外和平面内的变形，并具有相对于主体结构较大的变形能力。

（4）建筑幕墙虽然通过连接件挂在建筑主体结构上，但并不分担主体结构所受的荷载和作用，设计中只考虑自身荷载和与主体结构连接的可靠性。

（5）抵抗温差作用能力强。当外界温度发生变化时，建筑结构将随着环境温度的变化发生热胀冷缩。如果不采取措施，在炎热的夏天，气温非常高，建筑物大量吸收环境热量，建筑结构会因此伸长，而建筑物的自重压迫建筑结构，使建筑结构无法自由伸长，结果会将建筑结构挤弯、压碎；在寒冷的冬天，气温非常低，建筑结构会发生收缩，由于建筑结构之间的束缚，使得建筑结构无法自由收缩，结果会把建筑结构拉裂、拉断。所以，长的建筑物要用膨胀缝把建筑物分成几段，以此来满足温度变化给建筑结构带来的热胀冷缩要求。长的建筑物可以设立竖向膨胀缝，将建筑物分成数段；可是高的建筑物不可能用水平膨胀缝将建筑物分成几段，因为水平分缝后的楼层无法连接起来。

由于不能采用水平分段的办法解决高层建筑结构热胀冷缩的问题，就只能采用建筑幕墙将整个建筑结构包围起来，使建筑主体结构不暴露于室外空气中，因此由于建筑主体结构一年四季变化引起的热胀冷缩非常小，不会对建筑主体结构产生损害，保证了建筑主体结构在温差作用下的安全。

（6）抵抗地震灾害能力强。测试结果表明，砌体填充墙抵抗地震灾害能力是很差的，在平面内产生1/1000位移时就开裂，产生1/300位移时就破坏，一般在小地震下就会产生破损，中震下会产生严重破坏。其主要原因是砌体填充墙被填充在主体结构内，与主体结构不能有相对位移，在自身平面内变形能力很差，与主体结构一起震动，最终导致破坏。

建筑幕墙的支承结构一般采用铰连接，面板之间留有宽缝，使得建筑幕墙能够承受1/100～1/60的大位移、大变形，尽管主体结构在地震波的作用下摇晃，但建筑幕墙一般都能保证安全无恙。

（7）节省基础和主体结构的费用。玻璃幕墙的自重只相当于传统砖墙的1/10，相当于混凝土墙板的1/7，铝合金单板幕墙更轻。370mm砖墙为760kg/m2，200mm空心砖墙为250kg/m2，而玻璃幕墙仅为35～40kg/m2，铝合金单板幕墙只有20～25kg/m2。极大地减少了主体结构的材料用量，也减轻了基础的荷载，从而降低了基础和主体结构的造价。

（8）可用于旧建筑物的更新改造。由于建筑幕墙是挂在主体结构的外侧，因此可用于旧建筑物的更新改造，在不改动主体结构的前提下，通过外挂幕墙，内部重新装修，则可比较简便地完成旧建筑物的更新改造。改造后的建筑如同新建筑一样，充满现代化气息，光彩照人，不会留任何陈旧的痕迹。

（9）安装速度快，施工周期短。建筑幕墙是由钢型材、铝型材、钢拉索和各种面板材料构成，这些型材和板材都能工业化生产，安装方法简便，特别是单元式幕墙，其主要部件的制作安装工作都是在工厂完成的，现场施工安装工作工序非常少，因此安装速度快，施工周期短。

（10）维修更换非常方便。建筑幕墙构造规格统一，面板材料单一、轻质，安装工艺简便，因此维修更换十分方便。特别是对那些可独立更换单元板块和单元幕墙的构造，维修更换更加简单易行。

（11）建筑效果非常好。建筑幕墙依据不同的面板材料和结构形式，可以产生实体墙无法达到的建筑效果，如色彩艳丽、多变，充满动感；建筑造型轻巧、灵活；虚实结合，内外交融，是现代化建筑的特征之一。

三、幕墙对建筑材料的要求

建筑幕墙是由金属构架与面板组成的，不承担主体结构的荷载与作用，可相对于主体结构有微小位移的建筑外围护结构，应当满足自身强度、防水、防风沙、防火、保温、隔热、隔声等要求。因此，幕墙工程所使用的材料有四大类，即骨架材料、板材、密封填缝材料、结构黏结材料。

（一） 幕墙对材料的一般要求

（1）幕墙所选用的材料应当符合国家产品标准，同时应有出厂合格证。其物理力学及耐候性能应符合设计要求。

（2）由于幕墙在建筑结构的外围，经常受到各种自然因素的不利影响，因此应选用耐候性和不燃烧性（或难燃烧性）材料。

（3）幕墙所用的金属材料和零附件除不锈钢外，钢材均应进行表面热浸镀锌处理。铝合金材料应进行阳极氧化处理。

（4）幕墙所用的硅酮结构密封胶和耐候密封胶，必须有与所接触材料的相容性试验报告，橡胶条应有成分化验报告和保质年限证书。

（5）当玻璃幕墙风荷载大于1.8kN/m2时，宜选用中等硬度的聚氨基甲酸乙酯低发泡间隔双面胶带；当玻璃幕墙风荷载小于或等于1.8kN/m2时，宜选用聚乙烯低发泡间隔双面胶带。幕墙所使用的低发泡间隔双面胶带应符合行业标准的有关规定。

（6）当幕墙的石材含有放射性物质时，应符合国家标准《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566—2010）的规定，应当选用A类石材产品，而B、C类石材产品不能应用于家庭、办公室的室内装修。

（二） 对金属材料的质量要求

（1）幕墙采用的不锈钢宜采用奥氏体不锈钢，不锈钢材的技术要求应符合国家标准《不锈钢冷轧钢板和钢带》（GB/T 3280—2015）、《不锈钢热轧钢板和钢带》（GB/T 4237—2015）、《不锈钢棒》（GB/T 1220—2007）、《不锈钢冷加工钢棒》（GB/T 4226—2009）、《冷顶锻用不锈钢丝》（GB/T 4232—2009）和《形状和位置公差　未注公差值》（GB/T 1184—1996）中的有关规定。

（2）幕墙采用的碳素结构钢和低合金结构钢，其技术要求应当符合国家标准《碳素结构钢》（GB/T 700—2006）、《优质碳素结构钢》（GB/T 699—2015）、《合金结构钢》（GB/T 3077—2015）、《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591—2008）、《结构用冷弯空心型钢》（GB/T 6728—2017）和《冷拔异型钢管》（GB/T 3094—2012）中的有关规定。

（3）钢材（包括不锈钢）的性能试验方法，应符合国家标准《金属材料　弯曲试验方法》（GB/T 232—2010）和《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》（GB/T 228.1—2010）等中的有关规定。

（4）幕墙采用的非标准五金件应符合设计要求，并应有出厂合格证书，同时符合国家标准《紧固件机械性能　不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》（GB/T 3098.6—2014）和《紧固件机械性能　不锈钢螺帽》（GB/T 3098.15—2014）中的有关规定。

（5）当幕墙高度超过40m时，钢构件应当采用高耐候性结构钢，并应在其表面涂刷防腐涂料。钢构件采用冷弯薄壁型钢时，除应符合国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB 50018—2002）的有关规定外，其壁厚不得小于3.5mm。

（6）幕墙采用的铝合金型材，应符合国家标准《铝合金建筑型材　第1部分：基材》（GB/T 5237.1—2008）中的有关高精级的规定；铝合金的表面处理层厚度和材质，应符合国家标准《铝合金建筑型材》（GB/T 5237.2～GB/T 5237.5—2008）的有关规定。

幕墙采用的铝合金板材的表面处理层厚度和材质，应符合行业标准《建筑幕墙》（JB/T 21086—2007）中的有关规定。

（7）铝合金幕墙应根据幕墙的面积、使用年限及性能要求，分别选用铝合金单板（简称单层铝板）、铝塑复合板、铝合金蜂窝板（简称蜂窝铝板）。根据幕墙防腐、装饰及建筑物的耐久性年限的要求，对以上铝合金板材表面进行氟碳树脂处理，但氟碳树脂的含量不应低于75%；海边及有酸雨地区的铝合金幕墙，可采用三道或四道氟碳树脂涂层，其厚度应大于40μm；其他地区的铝合金幕墙，可采用二道氟碳树脂涂层，其厚度应大于25μm；氟碳树脂涂层应不出现起泡、裂纹和剥落等现象。

当铝合金幕墙分别采用铝合金单板、铝塑复合板和铝合金蜂窝板时，对幕墙所用材料应当注意以下事项。

1）幕墙用铝合金单板时，其厚度不应小于2.5mm。铝合金单板的技术指标应符合国家标准《一般工业用铝及铝合金板、带材　第1部分：一般要求》（GB/T 3880.1—2012）、《变形铝及铝合金牌号表示方法》（GB/T 16474—2011）和《变形铝及铝合金状态代号》（GB/T 16475—2008）中的规定。

2）普通型铝塑复合板由两层0.5mm厚的铝板中间夹一层2～5mm的聚乙烯塑料（PE），经过热加工或冷加工而制成。防火型铝塑复合板由两层0.5mm厚的铝板中间夹一层难燃（或不燃）的材料而制成。

铝合金板的性能应符合国家标准《建筑幕墙用铝塑复合板》（GB/T 17748—2016）中规定的外墙板的技术要求；铝合金板与夹心层的剥离强度标准值应大于7N/mm2。

3）根据幕墙的使用功能和耐久年限的要求，铝合金蜂窝板的厚度可分别选用10mm、12mm、15mm、20mm和25mm。厚度为10mm的铝合金蜂窝板由1mm厚正面铝合金板、0.5～0.8mm厚的背面铝合金板及铝合金蜂窝板黏结而制成；厚度在10mm以上的铝合金蜂窝板，其正面和背面铝合金板的厚度均为1mm。

（8）与玻璃幕墙配套用的铝合金门窗，应当符合国家标准《铝合金门窗》（GB/T 8478—2008）中的有关规定。

（9）玻璃幕墙采用的标准五金件种类很多，应当符合轻工行业标准《地弹簧》（QB/T 2697—2013）、《铝合金门插销》（QB/T 3885—1999）、《平开铝合金窗执手》（QB/T 3886—1999）、《铝合金窗撑挡》（QB/T 3887—1999）、《铝合金窗不锈钢滑撑》（QB/T 3888—1999）、《铝合金门窗拉手》（QB/T 3889—1999）、《铝合金窗锁》（QB/T 3890—1999）、《铝合金门锁》（QB/T 3891—1999）、《推拉铝合金门窗用滑轮》（QB/T 3892—1999）和《闭门器》（QB/T 2698—2013）中的规定。

（三） 对幕墙玻璃的质量要求

（1）当幕墙使用钢化玻璃时，其外观质量和技术性能应符合国家标准《建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃》（GB/T 15763.2—2005）中的规定。

（2）当幕墙使用夹层玻璃时，应当采用聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶片干法加工合成的夹层玻璃，其外观质量和技术性能，应当符合国家标准《建筑用安全玻璃第3部分：夹层玻璃》（GB 15763.3—2009）中的规定。

（3）当幕墙使用中空玻璃时，除外观质量和技术性能应当符合国家标准《中空玻璃》（GB/T 11944—2012）中的有关规定外，还应符合下列要求。

1）幕墙的中空玻璃应当采用双道密封，以确保玻璃的密封效果。明框幕墙中空玻璃的密封胶，应当采用聚硫密封胶和丁基密封腻子；半隐框和隐框幕墙的密封胶，应采用硅酮结构密封胶和丁基密封腻子。

2）幕墙的中空玻璃的干燥剂宜采用专用设备进行装填，以保证所装填干燥剂的密实度和干燥度。

（4）当幕墙使用夹丝玻璃时，其外观质量和技术性能应符合建材行业标准《夹丝玻璃》（JC 433—1996）中的规定。

（5）当幕墙使用热反射镀膜玻璃时，应采用真空磁控阴极溅射镀膜玻璃或热喷涂镀膜玻璃。用于热反射镀膜玻璃的浮法玻璃，其外观质量和技术性能，应符合国家标准《平板玻璃》（GB 11614—2009）中优等品或一等品的规定。

根据国家标准中的有关规定，热反射镀膜玻璃尺寸的允许偏差应当符合表2-1中的要求，热反射玻璃的外观质量应当符合表2-2中的要求，热反射玻璃的光学性能应当符合表2-3中的要求。

注：表中针眼（孔洞）是指直径在100mm2面积内超过20个针眼为集中。

（6）当幕墙使用吸热玻璃时，其厚度偏差、尺寸偏差（包括偏斜）、弯曲度、边角缺陷等外观质量和技术性能，应符合现行国家标准《平板玻璃》（GB 11614—2009）中的有关规定。吸热玻璃的光学性能应符合表2-4中的要求。

注：表中的数值均是将二者的透射率换算为5mm标准厚度的数值。

（四） 对幕墙石材的质量要求

（1）幕墙在建筑结构的最外层，长期经受风雨、腐蚀介质、温差和湿度变化的侵蚀，宜选用火成岩（即花岗石）作为幕墙材料，石材的吸水率应小于0.8%。工程实践证明，花岗石主要结构物质是长石和石英，其质地坚硬、耐酸碱、耐腐蚀、耐高温、耐日晒雨淋、耐冰雪霜冻、耐磨性好，是幕墙优良的材料。

（2）用于幕墙花岗石板材的弯曲强度不应小于8.0N/mm2；花岗石板材的体积密度不小于2.5g/cm3；花岗石板材的干燥压缩强度不小于60.0MPa。

（3）幕墙石材的技术要求，应符合建材行业标准《天然花岗石荒料》（JC/T 204—2011）中的规定；幕墙石材的主要性能试验方法，应当符合国家标准《天然饰面石材试验方法第1部分：干燥、水饱和、冻融循环后压缩强度试验方法》（GB/T 9966.1—2001）、《天然饰面石材试验方法第2部分：干燥、水饱和弯曲强度试验方法》（GB/T 9966.2—2001）、《天然饰面石材试验方法第3部分：体积密度、真密度、真气孔率、吸收率试验方法》（GB/T 9966.3—2001）、《天然饰面石材试验方法第4部分：耐磨性试验方法》（GB/T 9966.4—2001）、《天然饰面石材试验方法第5部分：肖氏硬度试验方法》（GB/T 9966.5—2001）、《天然饰面石材试验方法第6部分：耐酸性试验方法》（GB/T 9966.6—2001）、《天然饰面石材试验方法第7部分：检测板材挂件组合单元挂装强度试验方法》（GB/T 9966.7—2001）和《天然饰面石材试验方法第8部分：用均匀静态压差检测石材挂装系统结构强度试验方法》（GB/T 9966.8—2008）中的规定。石板的表面处理方法应根据环境和用途决定。

（4）石板经过火烧后，在其表面会出现细小不均匀的麻坑，不仅影响石板厚度，而且影响石板强度。为满足等强度计算的要求，火烧石板的厚度应比抛光石板厚3mm。

（5）为确保石材表面的加工质量和提高生产效率，石材的表面应采用机械进行加工，加工后的表面应用高压水冲洗或用水、刷子清理，严禁用溶剂型的化学清洁剂清洗石材，防止清洁剂对石材产生腐蚀。

（五） 对密封材料的质量要求

密封材料在玻璃幕墙装配中起到密封的作用，同时兼有缓冲、黏结的功效，它是一种过渡材料。橡胶密封条嵌在玻璃的两侧主要起密封的作用。

（1）幕墙采用的橡胶制品宜采用三元乙丙橡胶、氯丁橡胶；橡胶密封条应为挤出成型；橡胶块应为压模成型。橡胶密封条的技术要求，应符合标准《工业用橡胶板》（GB/T 5574—2008）、《橡胶与乳胶命名法》（GB/T 5576—1997）、《中空玻璃用弹性密封胶》（GB/T 29755—2013）、《建筑窗用弹性密封剂》（JC/T 485—2007）中的规定；橡胶密封条的性能试验方法，应符合国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定（裤形、直角形和新月形试样）》（GB/T 529—2008）、《硫化橡胶或热塑性橡胶　压入硬度试验方法　第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）》（GB/T 531.1—2008）和《硫化橡胶或热塑性橡胶　密度的测定》（GB/T 533—2008）中的规定。

（2）幕墙用的双组分聚硫密封胶，应具有良好的耐水、耐溶剂和耐大气老化性，并应具有低温弹性、低透气率等特点，其性能应符合建材行业标准《中空玻璃用弹性密封胶》（GB/T 29755—2013）中的规定。

（3）玻璃幕墙采用的氯丁密封胶的性能，应符合表2-5中的要求。

（4）幕墙应采用中性硅酮耐候密封胶，其性能应符合表2-6中的要求。

（六） 对结构密封胶的质量要求

（1）幕墙应采用中性硅酮结构密封胶，这种结构密封胶可分为单组分和双组分两种，其性能应符合国家标准《建筑用硅酮结构密封胶》（GB 16776—2005）中的规定，也应符合表2-7中的要求。

（2）同一幕墙工程应当采用同一品牌的单组分或双组分的硅酮结构密封胶，并应有保质年限的质量证书；用于石材幕墙的硅酮结构密封胶，还应有证明无污染的试验报告。

（3）同一幕墙工程应采用同一品牌的硅酮结构密封胶和硅酮耐候密封胶。硅酮结构密封胶和硅酮耐候性密封胶，应当在有效期内使用，过期者不得再用于工程。

（七） 对其他材料的质量要求

（1）根据幕墙风荷载大小选用低发泡间隔双面胶带。

①当幕墙风荷载大于1.8N/m2时，宜选用中等硬度的聚氨基甲酸乙酯低发泡间隔双面胶带，其性能应符合表2-8中的要求。

②当幕墙风荷载大于1.8N/m2时，宜选用聚乙烯低发泡间隔双面胶带，其性能应符合表2-9中的要求。

（2）幕墙采用聚乙烯发泡材料作为填充材料时，其密度不应大于0.0037g/cm3，其性能应符合表2-10中的要求。

（3）幕墙宜采用岩棉、矿棉、玻璃棉、防水板等不燃性或难燃性材料作隔热保温材料，同时应采用铝箔或塑料薄膜包装的复合材料，作为防水和防潮材料。

（4）在主体结构与幕墙构件之间，应加设耐热的硬质有机材料垫片。幕墙立柱与横梁之间的连接处，宜加设橡胶片，并应安装严密。