幕墻鋼橫梁和鋼立柱的焊接問題

1、幕墻鋼橫梁和鋼立柱的焊接問題趙西安（中國建筑科學(xué)研究院北京100013）提要《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ1332001是90年代針對鋁合金型材而編制的，第5.6.6條的規(guī)定不適用于鋼結(jié)構(gòu)。幕墻鋼結(jié)構(gòu)采用焊接已有十多年歷史，并經(jīng)歷了2006年汶川大地震的考驗(yàn)。目前許多大型公共建筑和高層建筑的幕墻都在采用焊接鋼結(jié)構(gòu)。實(shí)踐表明幕墻鋼結(jié)構(gòu)采用焊接是沒有問題的。新修訂的幕墻規(guī)范已經(jīng)對幕墻鋼結(jié)構(gòu)焊接問題作出相應(yīng)規(guī)定。關(guān)鍵詞幕墻規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)焊接

2、1問題的提出進(jìn)入二十一世紀(jì)，鋼結(jié)構(gòu)在幕墻工程中大量應(yīng)用，這是2000年以前根本沒估計(jì)到的。隨之而來就產(chǎn)生了幕墻工程中鋼橫梁和鋼立柱可否采用焊接的現(xiàn)實(shí)問題。因?yàn)楝F(xiàn)行《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ1332001第5.6.6條規(guī)定“橫梁應(yīng)通過角碼、螺釘或螺栓與立柱連接”，由此而來在許多工程中引發(fā)爭議，被迫停工的事件也時有發(fā)生。如何理解JGJ1332001規(guī)范中第5.6.6條規(guī)定的實(shí)際含義，如何在幕墻鋼結(jié)構(gòu)中合理應(yīng)用焊接連接，已經(jīng)成為不可

3、回避的問題。22JGJ133規(guī)范編制的時代背景《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ1332001頒布于2001年，編制于1996~1997年，是上一個世紀(jì)九十年代的產(chǎn)物，距離今天已經(jīng)有十四五年的歷史了。理解和應(yīng)用JGJ133規(guī)范，不能離開當(dāng)時的歷史背景和技術(shù)水平。我國從上個世紀(jì)八十年代開始出現(xiàn)幕墻，九十年代初形成幕墻行業(yè)。但是最初進(jìn)入這一行業(yè)的并不是建筑公司，而是飛機(jī)制造公司。當(dāng)時幕墻公司幾乎全是軍轉(zhuǎn)民的飛機(jī)制造廠，它們熟悉鋁合金材料，

4、但對鋼結(jié)構(gòu)比較陌生。當(dāng)時幕墻主要應(yīng)用于辦公樓和酒店，層高一般3m~4m，采用鋁合金型材完全可以滿足受力要求。因此幕墻行業(yè)的共識是幕墻只用鋁合金結(jié)構(gòu)，不采用鋼結(jié)構(gòu)。當(dāng)時幕墻的普遍稱呼是“鋁合金建筑幕墻”、“鋁合金玻璃幕墻”。1993~1995年編制《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》10296期間，經(jīng)過努力，終于去掉了“鋁合金”三個字，但是在幕墻中采用鋼結(jié)構(gòu)并沒有被行業(yè)的大多數(shù)人接受。因此JGJ10296和JGJ1332001兩本規(guī)范就是針對鋁合金結(jié)

5、構(gòu)編制的，僅僅因?yàn)檫B接件不能不涉及鋼材，所以才列入一些有關(guān)鋼材的內(nèi)容。正因?yàn)槿绱?，?guī)范許多條文的規(guī)定不適用于鋼結(jié)構(gòu)。十五年前的技術(shù)條件下，鋁合金結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊接還很難實(shí)現(xiàn)；而螺栓和螺釘連接對飛機(jī)制造廠來說輕車熟路，非常習(xí)慣。所以JGJ10296、JGJ1332001兩本規(guī)范很自然規(guī)定“橫梁應(yīng)通過角碼、螺釘或螺栓與立柱連接”。這對當(dāng)時的鋁合金結(jié)構(gòu)是萬無一失的可靠作法，自然得到幕墻廠家的肯定。廣東省公安廳（1997）廣東交通大廈（1998）廣東

6、省建行大廈（1998）圖1石材幕墻采用焊接鋼結(jié)構(gòu)支承最令人難忘的是發(fā)生在1998年的關(guān)于幕墻采用焊接鋼結(jié)構(gòu)的大辯論。四川成都地區(qū)在九十年代初期已經(jīng)采用焊接鋼結(jié)構(gòu)建造了大批鋁板和石材幕墻，1998年《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133進(jìn)入送審階段，送審稿傳到四川后，根據(jù)第5.6.6條關(guān)于應(yīng)采用螺栓連接的規(guī)定，省里有關(guān)部門下令全部拆除鋼橫梁立柱焊接的已建幕墻，這引起成都市有關(guān)部門的激烈反對，雙方展開了長時間的爭論。鋼橫梁與鋼立柱能不能

7、焊接，現(xiàn)有大批幕墻要不要拆除成為針鋒相對的焦點(diǎn)問題。最后吵到了北京，會議上雙方都拍了桌子。在從事鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)人員的勸和下，這批幕墻幸存了下來，靜靜地度過了整整十年。誰也沒有想到，1998年雙方都不服的“技術(shù)訴訟”，終于在十年后由2008年汶川大地震給出了判決。5實(shí)踐證明幕墻完全可以采用焊接鋼結(jié)構(gòu)幕墻鋼結(jié)構(gòu)采用焊接不僅符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，而更重要的是，十多年的科學(xué)試驗(yàn)和工程經(jīng)驗(yàn)都表明：幕墻鋼結(jié)構(gòu)不許采用焊接是毫無道理的。實(shí)踐是檢

8、驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。十多年來，我國已建的采用焊接鋼結(jié)構(gòu)支承的鋁板和石材幕墻，從未因采用焊接鋼結(jié)構(gòu)而發(fā)生過安全事故；廣州、深圳等地的這類工程甚至經(jīng)歷了多次12級到14級強(qiáng)臺風(fēng)的吹襲而完好無損。十年來，國內(nèi)進(jìn)行過多次石材幕墻的振動臺試驗(yàn)，僅筆者參與的實(shí)驗(yàn)就有五個。為了挑戰(zhàn)極限，支承結(jié)構(gòu)都采用了柔性的焊接鋼結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)地震加速度大大超過設(shè)防烈度7、8度，達(dá)到相當(dāng)于9度，甚至10度。幕墻試件的位移角達(dá)到170~150。在這樣的位移下，實(shí)際房屋的主體

9、結(jié)構(gòu)早已倒塌；而而幕墻試件的焊接鋼結(jié)構(gòu)和面板都保持完好。這些振動臺試驗(yàn)結(jié)果表明：幕墻采用焊接鋼結(jié)構(gòu)完全可以滿足抗震要求。2008年5月12日發(fā)生了汶川大地震，成都地區(qū)的幕墻經(jīng)歷了空前的大考驗(yàn)。1998年備受爭議、但幸運(yùn)地得以保存達(dá)十年之久的焊接鋼結(jié)構(gòu)幕墻，如同那些螺接鋼結(jié)構(gòu)幕墻一樣，在7度區(qū)的成都、8度區(qū)的德陽、9度區(qū)的都江堰、綿陽都保持完好。震害調(diào)查表明：采用焊接鋼結(jié)構(gòu)的金屬和石材幕墻具有優(yōu)良的抗震性能。我們可以列舉大量例子證明幕墻采