幕墙钢横梁和钢立柱的焊接问题.doc

幕墙钢横梁和钢立柱的焊接问题赵西安（中国建筑科学研究院北京100013）提要《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001是90年代针对铝合金型材而编制的，第5.6.6条的规定不适用于钢结构。幕墙钢结构采用焊接已有十多年历史，并经历了2006年汶川大地震的考验。目前许多大型公共建筑和高层建筑的幕墙都在采用焊接钢结构。实践表明幕墙钢结构采用焊接是没有问题的。新修订的幕墙规范已经对幕墙钢结构焊接问题作出相应规定。关键词幕墙规范钢结构焊接1问题的提出进入二十一世纪，钢结构在幕墙工程中大量应用，这是2000年以前根本没估计到的。随之而来就产生了幕墙工程中钢横梁和钢立柱可否采用焊接的现实问题。因为现行《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001第5.6.6条规定“横梁应通过角码、螺钉或螺栓与立柱连接”，由此而来在许多工程中引发争议，被迫停工的事件也时有发生。如何理解JGJ133-2001规范中第5.6.6条规定的实际含义，如何在幕墙钢结构中合理应用焊接连接，已经成为不可回避的问题。22JGJ133规范编制的时代背景《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001颁布于2001年，编制于1996~1997年，是上一个世纪九十年代的产物，距离今天已经有十四五年的历史了。理解和应用JGJ133规范，不能离开当时的历史背景和技术水平。我国从上个世纪八十年代开始出现幕墙，九十年代初形成幕墙行业。但是最初进入这一行业的并不是建筑公司，而是飞机制造公司。当时幕墙公司几乎全是军转民的飞机制造厂，它们熟悉铝合金材料，但对钢结构比较陌生。当时幕墙主要应用于办公楼和酒店，层高一般3m~4m，采用铝合金型材完全可以满足受力要求。因此幕墙行业的共识是幕墙只用铝合金结构，不采用钢结构。当时幕墙的普遍称呼是“铝合金建筑幕墙”、“铝合金玻璃幕墙”。1993~1995年编制《玻璃幕墙工程技术规范》102-96期间，经过努力，终于去掉了“铝合金”三个字，但是在幕墙中采用钢结构并没有被行业的大多数人接受。因此JGJ102-96和JGJ133-2001两本规范就是针对铝合金结构编制的，仅仅因为连接件不能不涉及钢材，所以才列入一些有关钢材的内容。正因为如此，规范许多条文的规定不适用于钢结构。十五年前的技术条件下，铝合金结构现场焊接还很难实现；而螺栓和螺钉连接对飞机制造厂来说轻车熟路，非常习惯。所以JGJ102-96、JGJ133-2001两本规范很自然规定“横梁应通过角码、螺钉或螺栓与立柱连接”。这对当时的铝合金结构是万无一失的可靠作法，自然得到幕墙厂家的肯定。十五年前编制JGJ133规范时，并没有幕墙设计审查制度，对黑体字条文的理解是“强调、提醒、着重”，提醒幕墙厂家“无特殊理由不要违反”。那时谁也没有预料到后来会出现审查单位，会演变成今天的按条审查，“一条否决”。所以黑体字的强制性条文列得比较多，为了引起重视，甚至连一些并非唯一的具体做法也写成黑体字，产生了后来强制性条文管得过宽的结果。十五年过去了，客观现实已经发生了巨大变化，完全不同于上一个世纪的情况。但是规范一直没有修订，已经远远滞后于当前的技术水平，也不适应当前的技术管理制度。这就是问题和矛盾产生的历史原因。《钢结构设计规范》是幕墙钢结构设计的基本依据既然JGJ102、JGJ133规范是针对铝合金结构编制的，不完全适用于钢结构，那么在规范的新修订版本颁布之前，幕墙钢结构设计的基本依据就应该是现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017-2003。《钢结构设计规范》GB50017适用于主体钢结构和围护钢结构。幕墙钢结构是钢结构的一部分，是处于《钢结构设计规范》的适用范围。GB50017规范对普遍适用的钢结构焊接作出了详细明确的规定，幕墙钢结构是钢结构的一部分，当然可以采用焊接。时代在发展，技术在进步。十五年前铝合金结构现场难以焊接的问题现已经不再是不可解决的困难。新颁布的《铝合金结构设计规范》GB50429对铝合金结构的焊接作出了明确的规定。现在，即使是铝合金型材也不是非要螺栓连接不可，也可以采用焊接了。4幕墙钢结构采用焊接已经有十多年历史规范JGJ133是在1996年开始编制的，由于它是针对铝合金型材编制，所以没有涉及钢结构如何设计的问题。于是九十年代有一些工程不接受规范JGJ133的约束，直接按照《钢结构设计规范》JGJ17-87的规定，设计和建造了钢结构支承的幕墙，而且是采用焊接。1996~1998年间，笔者参与了广州的广东省公安厅、广东省交通大厦、广东省建设银行大厦幕墙工程，其石材幕墙部分均采用了焊接钢结构（图1）。至今已经十多年过去，中间还经历了多次强台风的考验，使用情况一直良好。广东省公安厅（1997）广东交通大厦（1998）广东省建行大厦（1998）图1石材幕墙采用焊接钢结构支承最令人难