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幕墙和门窗的区别

铝合金门窗、幕墙自进入我国以来,从测绘仿制的起步阶段到随后的迅速发展再到今日的自主研发已经走过了30多个年头。什么是幕墙,什么是窗?对于业内人士来说似乎是再简单不过的问题,而且很多人认为不可称其为问题。事实上,通过近几年亲历的幕墙技术咨询和幕墙结构安全性评审发现,有相当多的人对于幕墙和窗的判别并不正确。这种情况不仅仅发生在年轻的幕墙设计师身上,甚至有一些老“幕民”对幕墙和窗也往往混淆和误判。

  那么,如何正确判别一个建筑外围护系统究竟是幕墙还是窗呢?要说明这个问题,我们必须先了解幕墙的定义。《建筑幕墙》(GB/T21086-2007)中3.1 条定义:“建筑幕墙,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一定变形能力、不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙。”这个定义的根据应源于其英文名称 Curtain Wall。从词义上看,Curtain—窗帘、幕,Wall—墙,Curtain Wall—窗帘墙。从名词词意上看幕墙即窗帘墙。既是窗帘,那么就是悬挂的,与其所依附的主体结构有一定的位移能力。因此,建筑幕墙一定是通过悬挂点安装在主体结构上。这就如同北方的冬季,我们通常会看到大的公共场所出入口会挂上厚厚的棉门帘用来遮挡寒风,上端固定下端自由摆动。如果把棉门帘固定在门扇上,随着门扇开启,它就不再是门帘了,只能叫保温门(图1)。幕墙和窗的区别与此类似。


  现在,我们根据幕墙的定义,简要解析常见的几种观点。

  观点一:幕墙是安装在结构外侧的。

  这种说法不能说错误,因为我们平常看到的幕墙大多是安装在主体结构外侧的,但并不是所有的幕墙都是如此。幕墙安装的位置或是在边梁外侧,或是在梁下,这是根据建筑设计的需要来定的(图2)。


  从安装方式来看,幕墙是通过立柱和主体结构连接的,窗是由四边框或对边框用连接件(固定片)固定在主体结构的实体墙上,通过窗框与结构间的间隙连续地连接。因此,无论是安装在主体结构外侧,还是结构梁之下,只要通过立柱采用悬挂方式与主体结构连接,就是幕墙系统(图3)。我们经常看到的条窗也有跨越层间安装的,由于安装方式是采用四周边框固定在结构上的,相对主体结构没有位移能力,因此条窗不是幕墙。

  观点二:幕墙是悬挂在结构上的,窗是坐支在结构内的。


  根据这种说法,坐支在结构内的就一定是窗,幕墙必须是悬挂在结构上的。从幕墙的名词词意和GB20186 中的定义来讲是正确的,但是这只是幕墙安装的方式之一。这一点在上海市《建筑幕墙工程技术规程》(DGJ08-56-2012)中可以得到更明确的理解,其中定义建筑幕墙是“由面板与支承结构组成,相对于主体结构有一定位移能力,除向主体结构传递自身所受荷载外,不承担主体结构所受作用的建筑外围护体系”。这个表述就更加清楚,安装在结构外也好,安装在结构内也罢,幕墙相对主体结构一定是有一定的位移能力的;《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)的5.5.3 条阐明“框支承玻璃幕墙的立柱宜悬挂在主体结构上”,并没有强制要求必须悬挂,也是基于这个道理。所以不管是悬挂还是坐支,幕墙都不承受主体结构所受的作用,在立柱偏心受压不失稳的前提下通过立柱坐支在结构(梁)上,仍然是幕墙。而窗的边框是连续地固定在结构上,相对于主体结构是没有位移能力的。因此,从连接方式上就可以判别幕墙和窗。

  从传力途径来看,不同连接方式就决定了二者传力途径的不同。幕墙的自重和所受的荷载及作用是通过面板→框架(横框 - 竖框)→竖框→连接件→预埋件这样一个途径经过锚接件以点的方式传递给主体结构的;而窗的自重和所受的荷载是通过窗框上的固定片连续地传递给主体结构的。简单而形象地说,幕墙传力是一个点,窗的传力是一条线(图4)。


  建筑竖条窗由于要跨层安装,也是要安装在结构梁外侧,但是安装的形式是采用四周边框固定在结构上,其传力方式也是连续的。因此要判断维护结构是不是幕墙,不是看安装的位置,而是看其与主体结构的连接方式来确定。

  观点三:采用幕墙型材制作的就是幕墙。

  这种说法仅仅是从形式上判断幕墙和窗,显然是不准确的。在上世纪 80 年代,国内幕墙尚处于起步阶段时,还没有比较成熟的幕墙系统。很多幕墙是采用铝合金方管和玻璃嵌条来制作的,在当时我们称之为“简易幕墙”。之所以称作简易幕墙,是因为这种结构不具备较好的气密性能、水密性能和保温性能,但就其安装方式而言,是通过“立柱-连接件-埋件”的方式和主体结构连接的,板块所受的荷载是通过连接件和锚板的连接以点的方式传递到主体结构的。系统本身既不承担主体结构所受作用,相对主体结构又有一定位移能力和变形能力,因此即便简单也是属于幕墙系统的。反之,在一些洞口较大,普通的窗型材无法满足荷载要求和效果需求的情况下,采用幕墙型材来实现也是实际工程中常用的方法。而此时的安装方式则是窗周边框用固定片等间距连接的形式将系统固定在结构上,系统相对于主体结构没有位移能力。从连接方式和传力形式来看,它是窗而不能算是幕墙(这也就是业内通常说的幕墙窗)。

  观点四:幕墙是悬挂在主体结构之外连续的外围护系统,而窗则是支座在主体结构之内间断的外围护系统。

  这种观点的前提有其可接受的方面,但比较片面。幕墙应该是悬挂的,但是并不一定都挂在结构之外,也不一定就是连续的;窗是支座在结构洞口内,但是也可以是连续的,也就是我们行业内所说的“排窗”或者“条窗”。很多建筑幕墙是被结构柱分隔的,每个柱间为一片幕墙,和窗的分隔类似,虽然不是连续大面积的,但仍然是幕墙。许多建筑设计有通长走廊或开敞式办公空间,其外窗是排窗形式,一个面或几个面由开启窗和固定窗等多种形式的窗组合成连续的大排窗,它是连续的,但绝不是幕墙。

  观点五:安装在实体墙外侧的装饰框架(板)也是幕墙。

  之所以会出现这种说法,一个原因是大家对幕墙的名词及概念缺乏正确理解,另一个原因是相关规范中对幕墙概念描述的不严谨导致的。

  前文提到,在《建筑幕墙》(GB/T20186-2007)中对建筑幕墙的定义是“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一定变形能力、不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙”。在《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)中的描述是“由支承结构体系与面板组成的、可相对主体结构有一定位移能力或一定变形能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构和装饰性结构”。JGJ102 的描述更具体一些,它阐明了建筑幕墙包括两种结构形式:一种是具有保温、隔热、防水、隔声等功能的幕墙,我们暂且称其为功能性幕墙;还有一种就是建筑本身有围护结构,仅仅是为了建筑效果需要设计的幕墙,如铝板幕墙、石材幕墙等,另外一些开放式构造的幕墙,都属于装饰性幕墙。但是这也要根据具体的建筑设计要求来区分,如果铝板幕墙或者石材幕墙内侧没有设计实体围护结构,而幕墙构造本身需要具备防水、保温、隔声等功能,那么这样的铝板和石材幕墙也是功能性幕墙。然而在《金属与石材幕墙工程技术规范》(JGJ133-2001)中,对建筑幕墙的定义是“由金属框架与板材组成的,不承担主体结构荷载与作用的建筑外围护结构”。对于这个定义有可能误解为,一个建筑的外围护系统,无论它相对于主体结构有没有位移能力,只要不承担主体结构所受的荷载和作用就是幕墙。这就造成了幕墙和门窗的混淆,也导致了将装饰构件混称为幕墙的现状。

  综上所述,判断一个建筑外维护系统是幕墙还是窗,要从其名称的含义和系统与主体结构的连接方式来判定。建筑幕墙应该具备以下条件:1)由框架和面板组成的独立于主体结构之外的系统;2)通过立柱与主体结构连接;3)不承担主体结构所受的荷载和作用;4)相对于主体结构有一定的位移能力。根据这四点特性并结合幕墙的名词含义,应该这样来定义:建筑幕墙,是由面板与支承结构组成, 通过立柱与主体结构连接,相对于主体结构有一定位移能力或一定变形能力,除向主体结构传递自身所受荷载外 , 不承担主体结构所受的荷载和作用的建筑外围护结构和装饰性结构。在此要强调的是,幕墙必须是通过立柱与主体结构连接的,这一点是区别幕墙和窗的关键。

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