幕墙性能等级
建筑幕墙性能指标及等级的确定
周佩杰
GB/T 21086-2007《建筑幕墙》产品标准已于2008年2月1日开始执行，其各项性能指标采用了阿拉伯数字进行了重新分级，“1级”性能指标为最低性能指标，与原标准相反，又增加了一些指标，性能指标体系发生了较大的变化，由于建筑幕墙的性能对建筑功能的巨大影响，这就要求建筑幕墙对建筑物环境中的每一个因素（热应力、风荷载、气候变化、地震作用等）均有相应抵抗预计环境力量的能力，采用什么样性能的建筑幕墙才能满足其功能要求，这就从客观上要求从事建筑幕墙的设计人员正确掌握和确定性能设计值。
做为由面板与支承结构体系（支承装置与支承结构）组成的、可相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力、不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙的建筑幕墙，做为围护结构，是可以拆换的结构，所以GB/T 21086-2007《建筑幕墙》标准中规定其建筑幕墙结构设计年限不低于25年，而幕墙预埋件属于不容易更换的部件，其设计使用年限应按与主体结构相同的50年考虑，按照在风荷载和多遇地震作用下，幕墙应能正常使用；在设防地震下，幕墙经过修理，应可以继续使用；在罕遇大地震作用下幕墙骨架不应坠落的三阶段设计要求，正确确定建筑幕墙性能设计值及分级等级，不出现性能设计值过低而导致无效设计，性能设计值过高而导致过剩设计，保证建筑幕墙做到安全适用、技术先进、经济合理。
一、抗风压性能确定
幕墙抗风压性能系指幕墙可开启部分处于关闭状态时，在风压作用下，幕墙变形不超过允许值且不发生结构损坏（如裂缝、面板破损、局部屈服、、粘接失效等）及五金件松动、开启困难等功能障碍的能力。幕墙抗风压性能指标应按如下方法确定：
1、幕墙属于围护结构，抗风压性能指标应根据GB50009-001(2006年版)7.1.1-2的规定幕墙所受的风荷载标准值W k=βgzμs1μz W0确定，其指标值不应低于W k，且不应小于1.0kPa。
式中：W k---垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(kN/m2)；
βgz---高度Z处的阵风系数
μz---风压高度变化系数
μsl---局部风压体型系数
W0---基本风压,
2、在抗风压性能指标值作用下，幕墙的支承体系和面板的相对挠度和绝对挠度不应
支承结构类型相对挠度(L跨度) 绝对挠度(mm)
构件式玻璃幕墙单元式幕墙铝合金型材L/180 20（30）a 钢型材L/250 20（30）a 玻璃面板短边距/60 —
石材幕墙金属板幕墙铝合金型材L/180 —钢型材L/250 —
人造板材幕墙
点支承玻璃幕墙 钢结构 L/250 —
索杆结构 L/200 —
玻璃面板 长边孔距/60 — 全玻璃幕墙
玻璃肋 L/200 —
玻璃面板 跨距/60 —
a
：括号内数据适用于跨距超过4500mm 的建筑幕墙产品
3分级代号
1 2 3 4 5 6 7 8 9
分级指标值P 3 (kPa) 1.0≤P 3 ＜1.5 1.5≤P 3＜ 2.0 2.0≤P 3＜2.5 2.5≤P 3＜3.0 3.0≤P 3＜3.5 3.5≤P 3＜4.0 4.0≤P 3＜4.5 4.5
≤P 3＜5.0
P 3≥5.0
注1：9级时需同时标注P 3的测试值。如：属9级（5.5kPa ）
注2：分级指标值P 3为正、负风压测试值绝对值的较小值。 【例】：求北京标高为64.0m 处风荷载变形性能设计值 【解】基本风压W 0
=0.45 kN/m 2
64.0m 高处阵风系数(按B 类区计算)：βgz =0.89×[1+(Z/10)-0.16]=1.551
64.0m 高处风压高度变化系数(按B 类区计算):μz =(Z/10)0.32=(64.0/10)0.32=1.811 局部风压体型系数(墙角区、该处从属面积为：2.70m 2)： μsl (A)=μsl (1)+[μsl (10)-μsl (1)]×log(A) =-{1.8+[0.8×1.8-1.8]×0.431}=-1.645
μsl =-1.645+(-0.2)=-1.845 该处局部风压体型系数μsl =1.845 风荷载标准值:
W k =βgz ×μz ×μsl ×W 0 =1.551×1.811×1.845×0.450 =2.332 kN/m 2
经计算在3级之间，应选择4级进行设计。
二、水密性能确定
幕墙水密性能系指幕墙可开启部分为关闭状态时，在风雨同时作用下，防止雨水渗漏的能力。水密性能指标应按如下方法确定：
1、根据 GB50178-93《建筑气候区划标准》规定下列地区属于ⅢA 和ⅣA 地区，即热带风暴和台风多发地区，水密性能指标按P=1000μz μc w 0计算设计，且固定部分不宜小于区
属号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
标准号及名
称地
区
分
类
建筑层
数、高度
气
密
性
能
分
级
气密性能指标
单位缝
长
m3/
（m·h）
单位
面积
m3/
（㎡·
h）
GB50176-93 民用建筑热工设计规范（居住建筑和公共建筑）在
冬
季
室
外
平
均
风
速
≥
3.0
m/S
1-6
3
2.5≥q
1
＞1.5
7.5≥q
2
＞4.5
7-3
4
1.5≥q
1
＞0.5
4.5≥q
2
＞1.5 ＜
3.0
m/S
1-6 2 -
7-3
3
2.5≥q
1
＞1.5
7.5≥q
2
＞4.5
GB50189-200
5
公共建筑节能设计标准外窗
4
1.5≥q
1
＞0.5
4.5≥q
2
＞1.5
透明幕墙
3
1.5≥q
2
＞0.5
1.2≥q
2
＞0.5
JGJ75-2003 夏热冬暧地区居住建筑节能设计标
准夏
热
冬
暖
地
区
外
窗
及
阳
台
门
1-9层 3
2.5≥q
1
＞1.5
7.5≥q
2
＞4.5
10层
以上
4
1.5≥q
1
＞0.5
4.5≥q
2
＞1.5
JGJ134-2001 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标
准夏
热
冬
冷
地
区
1-6层 3
2.5≥q
1
＞1.5
7.5≥q
2
＞4.5 7层及
7层以
上
4
1.5≥q
1
＞0.5
4.5≥q
2
＞1.5
JGJ26-95 民用建筑建筑节能设计标准（采暧居住建筑部分）采
暧
地
区
1-6层 3
2.5≥q
1
＞1.5
7.5≥q
2
＞4.5 7-30
层以上
4
1.5≥q
1
＞0.5
4.5≥q
2
＞1.5
地区分类建筑层
数、高度
气密性能
分级
气密性能指标小于
开启部
分q L
(m3/m·h)
幕墙整
体q A
(m3/
㎡·h)
夏热冬暖地区10层以
下
2 2.5 2.0 10层及
以上
3 1.5 1.2
其它地区7层以下 2 2.5 2.0 7层及以
上
3 1.5 1.2
L A
分级代号 1 2 3 4 开启部分分级指标
值q
L （m3／m·h）
4.0 ≥
q
L
＞2.5
2.5≥q
L
＞1.5
1.5≥q
L
＞0.5
q
L
≤
0.5
整体分级指标值q
A （m3／m2·h）4.0≥q
A
＞2.0
2.0≥q
A
＞1.2
1.2≥q
A
＞0.5
q
A
≤
0.5
四、热工性能的确定
建筑幕墙的热工性能按幕墙传热系数和玻璃（或其它透明材料）幕墙遮阳系数进行分级。
（一）建筑幕墙传热系数
建筑幕墙传热系数(K)：围护结构两侧空气温差为1K，在单位时间内通过单位面积围护结构的传热量，单位：W／(m2．K)。
1、建筑幕墙传热系数应按《民用建筑热工设计规范（居住建筑和公共建筑）》
地区分类位置
保温性
能分级
保温性能指标 W/
（㎡·K）
严寒地区各朝向窗
户 2 ＞K≥阳台门下
部门芯板
1.35
寒冷地区各朝向窗
户 5 ＞K≥北向
窗户 4 ＞K≥阳台门下
部门肚板
1.72
（1）《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005规定：
●严寒、寒冷地区建筑的体形系数应小于或等于0.40。
围护结构传热系数限值(传热系数K W/(m2·K)) 气候分区严寒地区A区严寒地区B区
代表性城市海伦、博克图、伊春、呼玛、海拉尔、
满洲里、齐齐哈尔、富锦、哈尔滨、
牡丹江、克拉玛依、佳木斯、安达
长春、乌鲁木齐、延吉、通辽、通化、四平、呼和浩特、
抚顺、大柴旦、沈阳、大同、本溪、阜新、哈密、鞍山、
张家口、酒泉、伊宁、吐鲁番、西宁、银川、丹东
围护结构部位体形系数≤0.3 0.3＜体形系数≤0.4体形系数≤0.30.3＜体形系数≤0.4外墙(包括非透明幕墙) ≤0.45≤0.40≤0.50≤0.45
单一朝向外窗(包括透明幕墙) 窗墙面积比
比≤0.2≤3.0≤3.2≤2.8 0.2＜比≤0.3≤2.8≤2.9≤2.5 0.3＜比≤0.4≤2.5≤2.6≤2.2 0.4＜比≤0.5≤2.0≤2.1≤1.8 0.5＜比≤0.7≤1.7≤1.8≤1.6
屋顶透明部分≤2.5≤2.6
围护结构传热系数限值(传热系数K W/(m2·K))
幕墙）墙面积比小于0.40时，玻璃（或其他透明材料）的可见光透射比不应小于0.40。
（2）《夏热冬暧地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2003的规定
●分为北区（考虑夏季空调兼顾冬季采暧）和南区（考虑夏季空调可不考虑冬季采暧）。北区内，单元式、通廊式住宅的体形系数不宜超过0.35，塔式住宅的体形系数不宜超过0.40。
●居住建筑的外窗面积不应过大，各朝向的窗墙面积比，北向不应大于0.45；东、西向不应大于0.30；南向不应大于0.50。居住建筑的天窗面积不应大于屋顶总面积的4%，传热系数不应大于4.00W／(m2．K)，本身的遮阳系数不应大于0.5。
●对南区(包括阳台门透明部分)外窗的传热系数不作规定。
外墙外窗的综合遮阳系数
Sw
外窗的传热系数K[W／(m2．K)]
平均窗墙面积比
≤0.25
＞0.25且≤
0.30
＞0.30且≤
0.35
＞0.35且≤
0.40
＞0.40且≤0.45
K≤2.0 D≥3.0 0.9 ≤2.0
0.8 ≤2.5
0.7 ≤3.0 ≤2.0 ≤2.0
0.6 ≤3.0 ≤2.5 ≤2.5 ≤2.0
0.5 ≤3.5 ≤2.5 ≤2.5 ≤2.0 ≤2.0 0.4 ≤3.5 ≤3.0 ≤3.0 ≤2.5 ≤2.5 0.3 ≤4.0 ≤3.0 ≤3.0 ≤2.5 ≤2.5 0.2 ≤4.0 ≤3.5 ≤3.0 ≤3.0 ≤3.0
K≤2.0 D≥3.0 0.9 ≤5.0 ≤3.5 ≤2.5
0.8 ≤5.5 ≤4.0 ≤3.0 ≤2.0
0.7 ≤6.0 ≤4.5 ≤3.5 ≤2.5 ≤2.0 0.6 ≤6.5 ≤5.0 ≤4.0 ≤3.0 ≤3.0 0.5 ≤6.5 ≤5.0 ≤4.5 ≤3.5 ≤3.5 0.4 ≤6.5 ≤5.5 ≤4.5 ≤4.0 ≤3.5 0.3 ≤6.5 ≤5.5 ≤5.0 ≤4.0 ≤4.0 0.2 ≤6.5 ≤6.0 ≤5.0 ≤4.0 ≤4.0
K≤2.0
D≥3.0
或K≤0.7 0.9 ≤6.5 ≤6.5 ≤4.0 ≤2.5
0.8 ≤6.5 ≤6.5 ≤5.0 ≤3.5 ≤2.5 0.7 ≤6.5 ≤6.5 ≤5.5 ≤4.5 ≤3.5 0.6 ≤6.5 ≤6.5 ≤6.0 ≤5.0 ≤4.0 0.5 ≤6.5 ≤6.5 ≤6.5 ≤5.0 ≤4.5
0.4 ≤6.5 ≤6.5 ≤6.5 ≤5.5 ≤5.0 0.3 ≤6.5 ≤6.5 ≤6.5 ≤5.5 ≤5.0 0.2
≤6.5
≤6.5
≤6.5
≤6.0
≤5.5
● 条式建筑物的体形系数不应超过0.35，点式建筑物的体形系数不应超过0.40。 ● 多层住宅外窗宜采用平开窗。 ● 外窗宜设置活动外遮阳。
2朝向
窗外环境条件
窗墙面积比
≤0.25 ＞0.25 且≤0.30 ＞0.30 且≤0.35 ＞0.35 且≤0.45 ＞0.45且≤0.50 北(偏东60°到偏西60°范围)
冬季最冷月室外平均气温＞5℃ 4.7 4.7 3.2 2.5 冬季最冷月室外平均气温≤5℃ 4.7 3.2 3.2 2.5 东、西(东或西偏北30°到偏南60°范围)
无外遮阳措施
4.7 3.2 有外遮阳(其太阳辐射透过率≤20%) 4.7 3.2 3.2 2.5 2.5 南(偏东30°到偏西30°范围)
4.7
3.2
3.2
2.5
2.5
暖居住建筑节能检验标准》JGJ132-2001要求
● 建筑物的体形系数应控制在0.30及0.30以下。
● 不同朝向的窗(包括阳台门上部透明部分)墙面积比不应超过：北0.25；东、西 0.30；南0.35。
采暧期室外平均温度（℃） 代表性城市
传热系数限值K[W ／(m2．K)]
窗户（含阳台门上部透明部分） 阳台门下部门芯板
外门
2.0-1.0 郑州、洛阳、宝鸡、徐州
4.70(单层塑料窗) 4.00(单框双玻金
属窗)
1.70
0.9-0.0 西安、拉萨、济南、青岛、安阳 -0.1--1.0 石家庄、德州、晋城、天水 -1.1--2.0 北京、天津、大连、阳泉、平凉 -2.1--3.0 兰州、太原、唐山、阿坝、喀什 -3.1--4.0 西宁、银川、丹东
4.00 1.35
-4.1--5.0 张家口、鞍山、洒泉、伊宁、吐鲁番 3.00 -5.1--6.0 沈阳、大同、本溪、阜新、哈密 3.00 2.50
-6.1--7.0 呼和浩特、抚顺、大柴旦 3.00 -7.1--8.0 延吉、通辽、通化、四平 2.50 -8.1--9.0 长春、乌鲁木齐
2.50 -9.1--10.0 哈尔滨、牡丹江、克拉玛依 2.50 -10.1--11.0 佳木斯、安达、齐齐哈尔、富锦 2.50 -11.1--12.0 海伦、博克图
2.00 -12.1--14.5
伊春、呼玛、海拉尔、满州里
2.00
3、幕墙传热系数应按相关规范进行设计计算。
4、幕墙在设计环境条件下应无结露现象。
5、对热工性能有较高要求的建筑，可进行现场热工性能试验。 分级代号 1 2 3 4 5 6 7 8
分级指标
值K （W/m2k）K≥
5.
5.0
＞
K
≥
4.
4.0
＞K
≥
3.0
3.0
＞K
≥
2.5
2.5
＞K
≥
2.0
2.0
＞K
≥
1.5
1.5
＞K
≥
1.0
K<1.
注：8级时需同时标注K的测试值。
玻璃（或其它透明材料）幕墙遮阳系数（Sw）：考虑玻璃幕墙本身和建筑外遮阳装置综合遮阳效果的一个系数，其值为玻璃幕墙本身的遮阳系数（SC）与的建筑外遮阳系数（SD）的乘积。玻璃遮阳系数：透过窗玻璃的太阳辐射得热与透过标准3mm透明窗玻璃的太阳辐射得热的比值。
1、玻璃（或其它透明材料）幕墙遮阳系数应满足GB50189-2005《公共建筑节能设计
外墙
南区外窗的综合遮阳系数Sw
平均窗墙面积比
≤0.25 ＞0.25且≤0.30 ＞0.30且≤0.35 ＞0.35且≤0.40 ＞0.40且≤0.45
K≤2.0,D≥3.0 ≤0.6 ≤0.5 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.3
K≤1.5,D≥3.0 ≤0.8 ≤0.7 ≤0.6 ≤0.5 ≤0.4
K≤1.0,D≥2.5或K≤0.7 ≤0.9 ≤0.8 ≤0.7 ≤0.6 ≤0.5
分级
代号
1 2 3 4 5 6 7 8
分级指标值SC 0.9
≥SC ＞0.8
0.8≥SC ＞0.7 0.7≥SC ＞0.6 0.6≥SC ＞0.5 0.5≥SC ＞0.4 0.4≥SC ＞0.3 0.3≥
SC
＞
0.2
SC ≤0.2
注1：8级时需同时标注SC 的测试值。
注2：()
××1-非透光部分面积玻璃幕墙遮阳系数＝幕墙玻璃遮阳系数外遮阳的遮阳系数玻璃幕墙总面积 空气声隔声性能以计权隔声量作为分级指标，计权隔声量是将测得的构件空气声隔声量频率特性曲线与GBJ121规定的空气声隔声参考曲线按照规定的方法相比较而得出的单值评价量，用R
W 表示，单位为dB ，取整数。
1、建筑幕墙空气声隔声性能应满足室内声环境的需要。
建筑类别
室内允许噪声级（昼间） 房间名称
允许噪声级（A 声级，dB ） 特级 一级 一级 二级
住宅 卧室、书房
≤40 ≤45 ≤50 起居室 ≤45 ≤50 ≤50
学
校
有特殊安静
要求的房间 ≤40
一般教室 ≤50 无特殊安静
要求的房间 ≤55
医
院
病房、医务人
员休息室 ≤40 ≤45 ≤50
门诊室 ≤55 ≤55 ≤60 手术室 ≤45 ≤45 ≤50 听力测听室 ≤25 ≤25 ≤30
旅馆客房≤35 ≤40 ≤45 ≤55 会议室≤40 ≤45 ≤50 ≤50 多用途大厅≤40 ≤45 ≤50
办公室≤45 ≤50 ≤55 ≤55 餐厅、宴会厅≤50 ≤55 ≤60
说
明
夜间室内允许噪声级的数值比昼间小10 dB（A）
分级代号 1 2 3 4 5
分级指标值
R
W （dB）
25≤R
W
＜30
30≤R
W
＜35
35≤R
W
＜40
40≤R
W
＜45
R
W
≥45
注：5级时需同时标注R
W
测试值。
幕墙平面内变形性能是指幕墙在楼层反复变位作用下保持其墙体及连接部位不发生危及人身安全的破损的平面内变形能力，用平面内层间位移角进行度量。在地震作用和风力作用下，建筑物相邻两个楼层间的相对水平位移为层间位移；层间位移值和层高之比值为层间位移角。
a)建筑幕墙平面内变形性能以建筑幕墙层间位移角为性能指标。
●在非抗震设计时，指标值应不小于主体结构弹性层间位移角控制值；
●在抗震设计时，指标值应不小于主体结构弹性层间位移角控制值的3倍。
建筑高度结构类型
建筑高度H（m）
H≤150
150＜H
≤250
H＞250
钢筋混凝土结构
框架1/550 ——
板柱-剪力墙1/800 ——
框架-剪力墙、
框架-核心筒
1/800
线性插
值
—筒中筒1/1000
线性插
值
1/500
剪力墙1/1000 线性插
值
—
框支层1/1000 ——多、高层钢结构1/300
注：1）表中弹性层间位移角=Δ/ h ,Δ为最大弹性层间位移量，h为层高。
2）线性插值系指建筑高度在150 m ~250 m间，层间位移角取1/800（1/1000）与1/500线性插值。
分级代
号
1 2 3 4 5
分级指标值γ
γ＜
1/300
1/300≤
γ
＜1/200
1/200≤
γ
＜1/150
1/150≤
γ
＜1/100
γ≥
1/100
七、耐撞击性能的确定
建筑幕墙耐撞击性能是指撞击物体以撞击能量E= 9.8mh[E——撞击能量（N.m）；m——撞击物体的质量（kg）；h——撞击物体有效下落高度（m）]，以一定高度自由下落，撞击建筑幕墙撞击点，幕墙应能吸收撞击能量，保持原有性能；撞击力消失后，幕墙应能恢复，不应发生永久变形；撞击力不应导致幕墙零部件脱落；幕墙面板应能达到其产品标准规定的耐撞击性能。
1、耐撞击性能应满足设计要求。
2、人员流动密度大或青少年、幼儿活动的公共建筑的建筑幕墙，耐撞击性能指标不应低于下表中2级。
3、建筑幕墙耐撞击性能按撞击能量E和撞击物体的降落高度H进行分级，其指标和
分级指标 1 2 3 4
室内侧撞击能量E
（N.m）
700 900 >900 —降落高度
H(mm)
1500 2000 >2000 —
1、有采光功能要求的幕墙，其透光折减系数（光通过窗框和采光材料与窗相组合的挡光部件后减弱的系数，用符号T r 表示）不应低于0.45。
2、有辨色要求的幕墙，其颜色透视指数（光源（D65）透过过玻璃后的一般颜色指数，用Ra 表示）不宜低于Ra80。
分级
代号
1 2 3 4 5
分级指标值T Τ 0.2≤T Τ＜0.3 0.3≤T Τ＜0.4 0.4 ≤T Τ＜0.5 0.5≤T Τ＜0.6 T Τ≥0.6 注：5级时需同时标注T Τ的测试值。
九、 承重力性能
1、幕墙应能承受自重和设计时规定的各种附件的重量，并能可靠地传递到主体结构。
2、在自重标准值作用下，水平受力构件在单块面板两端跨距内的最大挠度不应超过该面板两端跨距的1/500，且不应超过3mm 。 十、 建筑幕墙抗震性能
1、应满足GB50011的要求建筑幕墙应满足所在地抗震设防烈度的要求。
2、对有抗震设防要求的建筑幕墙，其试验样品在设计的试验峰值加速度条件下不应发生破坏。幕墙具备下列条件之一时应进行振动台抗震性能试验或其他可行的验证试验：
a ）面板为脆性材料，且单块面板面积或厚度超过现行标准或规范的限制；
b ）面板为脆性材料，且与后部支承结构的连接体系为首次应用；
c ）应用高度超过标准或规范规定的高度限制； d) 所在地区为9度以上（含9度）设防烈度。。
室外侧 撞击能量E
（N .m ） 300 500 800 >800
降落高度
H(mm)
700 1100 1800 >1800
注1：性能标注时应按：室内侧定级值/室外侧定级值。例如：2/3 为室内2级，室外3级。
注2：当室内侧定级值为3级时标注撞击能量实际测
试值，当室外侧定级值为4级时标注撞击能量实际测试值。例如：1200/1900室内1200 N.m ，室外1900 N.m 。
对开放式建筑幕墙的抗风压性能、热工性能、空气声隔声性能应符合设计要求；开放式建筑幕墙的水密性能可不作要求；开放式建筑幕墙的气密性能不作要求。
以上是对GB/T 21086-2007《建筑幕墙》新标准的认识和理解，仅供参考。
2008年4月28日