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。
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
3
【】
【解】基本风压W 0= kN/m 2
64.0m 高处阵风系数(按B 类区计算)：βgz =×[1+(Z/10)]=
64.0m 高处风压高度变化系数(按B 类区计算):μz =(Z/10)=10)= 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)
=-{+[× μsl =+= 该处局部风压体型系数μsl = 风荷载标准值:
W k =βgz ×μz ×μsl ×W 0 =××× = 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
z c 0不宜低于700Pa ，可开启部分与固定部分同级。
式中：
P — 水密性能指标；
μz — 风压高度变化系数，应按GB50009的有关规定采用； μc — 风力系数，可取；
w 0 — 基本风压（kN/m 2），应按GB50009的有关规定采用；
3、按上述公式计算值，在下面建筑幕墙水密性能分级表中按固定部分选择大于计算
【解】P=1000μzμc w0×75%=1000××××=
经计算在2级之间，应选择3级进行设计。
三、气密性能确定
幕墙气密性能系指幕墙可开启部分在关闭状态时，可开启部分以以及幕墙整体阻止空气渗透的能力。气密性能指标应按如下方法确定：
1、气密性能指标应符合下表标准的有关规定（门窗气密性能按2003门窗标准规定
L A
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 ／(m 2．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）》GB50176-93的规定确定，
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 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
2、建筑幕墙传热系数并满足下列标准的要求。
（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。
根据建筑所处城市的建筑气候分区,围护结构的热工性能
围护结构传热系数限值(传热系数K W/(m 2
·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≤ ＜体形系数≤ 体形系数≤ ＜体形系数≤ 外墙(包括非透明幕墙) ≤ ≤ ≤ ≤
单一朝向外窗(包括透明幕墙) 窗墙面积比
比≤
≤ ≤ ≤ ＜比≤
≤ ≤ ≤ ＜比≤ ≤ ≤ ≤ ＜比≤ ≤ ≤ ≤
＜比≤ ≤ ≤ ≤
屋顶透明部分 ≤ ≤
围护结构传热系数限值(传热系数K W/(m 2
·K))
气候分区 寒冷地区 夏热冬冷地区 夏热冬暖地区
代表性城市 兰州、太原、唐山、阿坝、喀什、北京、
天津、大连、阳泉、平凉、石家庄、德州、
晋城、天水、西安、拉萨、康定、济南、
青岛、安阳、郑州、洛阳、宝鸡、徐州
南京、蚌埠、、南通、合肥、九江、武汉、黄石、岳阳、汉中、上海、杭州、宁波、宜昌、长沙、南昌、株洲、永州、赣州、桂林、重庆、、成都、贵阳、遵义、 福州、梅州、兴宁、英
德、河池、柳州、贺州、
泉州、厦门、广州、深
圳、湛江、汕头、海口、
南宁、北海、梧州
围护结构部位 体形系数≤ ＜体形系数≤ 外墙(包括非透明幕墙) ≤ ≤ ≤ ≤
单一朝向外窗(包括透明幕墙) 窗墙面积比 传热系数 传热系数 传热系数 传热系数
比≤
≤ ≤ ≤ ≤ ＜比≤
≤ ≤ ≤ ≤ ＜比≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ＜比≤ ≤ ≤ ≤ ≤
＜比≤ ≤ ≤ ≤ ≤
屋顶透明部分 ≤ ≤ ≤ ≤
幕墙）墙面积比小于时，玻璃（或其他透明材料）的可见光透射比不应小于。
（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，塔式住宅的体形系数不宜超过。
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；东、
西向不应大于；南向不应大于。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／(m2．K)，本身的遮阳系数不应大于。
对南区(包括阳台门透明部分)外窗的传热系数不作规定。
北区外窗的传热系数K[W／(m2．K)] 和综合遮阳系数Sw 应符合下表规定：
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
≤＞且≤＞且≤＞且≤＞且≤
K≤D≥≤
≤
≤≤≤
≤≤≤≤
≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤
K≤D≥≤≤≤
≤≤≤≤
≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤
K≤
D≥
或K≤
≤≤≤≤
≤≤≤≤≤
≤≤≤≤≤
≤≤≤≤≤
≤≤≤≤≤
≤≤≤≤≤
≤≤≤≤≤
≤≤≤≤≤条式建筑物的体形系数不应超过，点式建筑物的体形系数不应超过。
多层住宅外窗宜采用平开窗。
外窗宜设置活动外遮阳。
外窗的传热系数K[W／(m2
朝向窗外环境条件
窗墙面积比
≤
＞
且≤
＞
且≤
＞
且≤
＞且≤
北(偏东60°到偏西60°范围) 冬季最冷月室外平均气温＞5℃冬季最冷月室外平均气温≤5℃
东、西(东或西偏北30°到偏南60°范围) 无外遮阳措施
有外遮阳(其太阳辐射透过率≤20%)
南(偏东30°到偏西30°范围)
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及以下。
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；东、西
；南。
外窗的传热系数K[W ／(m2．K)]应符合下表规定：
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
郑州、洛阳、宝鸡、徐州
(单层塑料窗) (单框双玻金属窗)
西安、拉萨、济南、青岛、安阳 石家庄、德州、晋城、天水 北京、天津、大连、阳泉、平凉 兰州、太原、唐山、阿坝、喀什 西宁、银川、丹东
张家口、鞍山、洒泉、伊宁、吐鲁番 沈阳、大同、本溪、阜新、哈密
呼和浩特、抚顺、大柴旦 延吉、通辽、通化、四平 长春、乌鲁木齐
哈尔滨、牡丹江、克拉玛依 佳木斯、安达、齐齐哈尔、富锦 海伦、博克图
伊春、呼玛、海拉尔、满州里
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/m 2
k ）
K ≥
＞K ≥ ＞K ≥
＞K ≥
＞K ≥
＞K ≥
＞K ≥
K<
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《公共建筑节能设计遮阳系数SC （东、南、西向/北向） 气候分区 寒冷地区 夏热冬冷地区 夏热冬暖地区
围护结构部位
体形系数≤ ＜体形系数≤
单一朝
向外窗
(包括透
明幕墙)
窗墙面积比
遮阳系数SC 遮阳系数SC 遮阳系数SC
遮阳系数SC
比≤
— — — — ＜比≤
— — ≤— ≤ ＜比≤
≤— ≤— ≤ ≤ ＜比≤ ≤— ≤— ≤
≤