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摘要:通過對玻璃幕墻設(shè)計過程中遇到的一些問題的分析,討論玻璃幕墻設(shè)計過程的原則及相關(guān)注意點。
關(guān)鍵詞:玻璃幕墻,明框,隱框,連接件
當(dāng)今社會經(jīng)濟的高速發(fā)展,給我國的幕墻行業(yè)帶來了翻天覆地的變化。隨著國家城市工業(yè)化的不斷深入,土地資源日趨短缺,高層建筑、地標性建筑越來越多,為了能夠更好的展現(xiàn)現(xiàn)代建筑文化、建筑個性、建筑藝術(shù),建筑幕墻已經(jīng)從最初的建筑外圍護結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計,拓展為結(jié)合建筑美學(xué)、功能設(shè)計、材料理化、系統(tǒng)設(shè)計、機械工藝設(shè)計、熱工、光電、機電控制等多學(xué)科化、集成化的專業(yè)設(shè)計。
一、建筑幕墻的定義及種類:
1、建筑幕墻是由面板和支承結(jié)構(gòu)體系(支承裝置和支承結(jié)構(gòu))組成的、可相對主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力或自身有一定變形能力、不承擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護墻。
2、關(guān)于建筑幕墻的產(chǎn)品分類,《建筑幕墻規(guī)范》(GBT21086-2007)規(guī)定:
。1)按主要支承結(jié)構(gòu)形式分類:構(gòu)件式、單元式、點支承、全玻、雙層、天幕;
。2)按密閉形式分類:封閉式、開放式;
。3)按面板材料分類:玻璃幕墻、金屬板幕墻、石材幕墻、人造板材幕墻、組合面板幕墻;
二、玻璃幕墻的選型
為考慮外裝飾面的美觀、通透感、造價以及節(jié)能等要求,大多數(shù)建筑物采取框架式玻璃幕墻作為外立面的主要裝修方式。
根據(jù)建筑物的藝術(shù)要求(建筑物的造型)、建筑物的功能、當(dāng)?shù)氐牡匦魏蜌夂驐l件以及經(jīng)濟技術(shù)條件,選取不同的玻璃幕墻類型,玻璃幕墻主要有以下幾種類型:
1、全明框玻璃幕墻
“明框”指將玻璃板鑲嵌在明框內(nèi),構(gòu)成四邊都露出鋁框幕墻構(gòu)件,再將其鑲在橫梁、立柱上,橫梁立柱可見,形成了水平和垂直的格線。如圖1所示:
圖1明框玻璃幕墻外視節(jié)點效果圖
2、半隱框玻璃幕墻
“半隱框”是將玻璃兩邊對嵌在鋁框上,另外兩對用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)在鋁礦上,立柱外露橫梁被擋住稱為豎明橫隱,形成垂直的格線;橫梁外露立柱被擋稱為橫明豎隱,形成水平的格線。如圖2、3所示:
圖2橫明豎隱玻璃幕墻外視節(jié)點效果圖圖3豎明橫隱玻璃幕墻外視節(jié)點效果圖
3、隱框玻璃形式
“隱框”是指將玻璃用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)在鋁框上,使鋁框隱藏在玻璃后面,形成大面積的全玻璃鏡面,玻璃之間的間隙形成不太明顯的格線,如圖4所示:
圖4隱框玻璃幕墻外視節(jié)點效果圖
三、玻璃幕墻設(shè)計原則及特點
玻璃幕墻是建筑物的外圍護構(gòu)件,其設(shè)計原則:通過先進節(jié)能的幕墻技術(shù),量身定做的幕墻系統(tǒng),構(gòu)造設(shè)計,材料理化,細部處理,工藝設(shè)計,提供建筑設(shè)計縱深及提高品效,打造合理及舒適的裝飾環(huán)境、光環(huán)境、熱環(huán)境、聲環(huán)境、風(fēng)和空氣環(huán)境,在建筑表皮的功能、結(jié)構(gòu)、細部、材料、成本以及系統(tǒng)性能等各方面提供直接、準確的保障,使其抗風(fēng)壓變形性能、水密性能、氣密性能、熱工性能、空氣聲隔聲性能、平面內(nèi)變形性能和抗震要求以及耐撞擊性能等均滿足規(guī)范要求。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑物所在的地理位置,氣候條件,建筑物的高度,體型和環(huán)境,建筑物的功能和重要性等,對玻璃幕墻的各項性能分別提出等級要求。
框架式玻璃幕墻的主要特點如下:
1、施工手段靈活,工藝較為成熟,經(jīng)過較多工程實踐經(jīng)驗,是目前采用較多的幕墻結(jié)構(gòu)形式。
2、主體適應(yīng)能力強,安裝順序基本不受主體結(jié)構(gòu)的影響。
3、采用密封膠接縫處理,水密性、氣密性好,具有較好的保溫、隔音降噪能力,具有一定的抗層間位移能力。
4、面板材料單元組件工廠制作,結(jié)構(gòu)膠使用性能有保證。
5、大量安裝工序現(xiàn)場進行,要求現(xiàn)場管理工作量大。
6、密封膠施工要求嚴格,前期清洗、打膠過程對工人素質(zhì)要求高,安裝打膠控制點多,工序多,要求工程現(xiàn)場管理質(zhì)量高。
四、玻璃幕墻設(shè)計中的注意點
幕墻的構(gòu)造設(shè)計,直接關(guān)系到幕墻的使用功能,設(shè)計時應(yīng)對以下問題予以注意:
1、玻璃面板應(yīng)選用安全玻璃,盡量采用夾層玻璃、均質(zhì)鋼化玻璃或超白玻璃,降低鋼化玻璃自爆率。
2、合理選擇立柱力學(xué)模型,優(yōu)化選材,降低造價。
3、盡量選擇綠色、環(huán)保節(jié)能建材,在滿足經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上提升工程的檔次,使用壽命、外觀效果。
4、幕墻構(gòu)件的面板與邊框所形成的空腔應(yīng)采用等壓設(shè)計,使空腔內(nèi)氣壓與室外氣壓相同,防止室外空氣壓力將雨水壓人腔內(nèi),以提高幕墻抗雨水滲透的功能。
5、應(yīng)在可能產(chǎn)生滲水的部位或可能產(chǎn)滲水的部位可能產(chǎn)生結(jié)露的部位預(yù)留泄水孔道,集水后由通道排出。
6、板材與邊框連結(jié)處必須用硅酮密封膠進行處理,密封材料應(yīng)能在長期壓力下保持良好的彈性。
7、注意防震縫、伸縮縫處理,通常面板不應(yīng)跨越防震縫和伸縮縫。目前有兩種設(shè)計方法:一是采用活動蓋板,避免連接部位損壞;二是允許縫上的玻璃板局部損壞,只要及時修補既可。后者表面不露痕跡,較為美觀。
8、開啟扇掛鉤入槽要足夠深,且需設(shè)計防脫限位裝置,防止開啟扇脫落事故發(fā)生。
9、由于幕墻位移和溫度變化,幕墻各部位會因磨擦產(chǎn)生噪音,影響建筑物的使用質(zhì)量,所以應(yīng)在磨擦部位設(shè)置墊片以減少磨擦噪音。
10、各種五金件、連接件設(shè)計要防止不同金屬相接觸產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。
11、立柱與主體結(jié)構(gòu)之間需采用螺栓連接,通過三維調(diào)整消除主體結(jié)構(gòu)施工誤差的不利影響。
12、層間防火、隔煙措施,冷橋部位的保溫措施要考慮周全。
五、玻璃幕墻設(shè)計中易疏忽的設(shè)計環(huán)節(jié)
1、連接件的設(shè)計
幕墻的傳力路徑為:面板的自重和所承受的風(fēng)荷載、地震作用等通過連接件傳給橫梁→立柱→通過錨接點以點傳遞方式傳至建筑物主框架。所以,連接件與主體結(jié)構(gòu)的錨固承載力設(shè)計值應(yīng)大于連接件本身的承載力設(shè)計值。幕墻本身變形能力較小,在水平地震或風(fēng)荷載作用下,主體結(jié)構(gòu)梁容易產(chǎn)生側(cè)移。幕墻構(gòu)件與立柱、橫梁的連接要能可靠地傳遞風(fēng)荷載、地震作用、自重作用及主體結(jié)構(gòu)水平位移產(chǎn)生的影響,所以連接件須具有一定的適應(yīng)位移的能力。
2、設(shè)計圖中未交代或不重視連接件的構(gòu)造設(shè)計和措施
。1)風(fēng)荷載作用下,幕墻與主體結(jié)構(gòu)之間的連接件發(fā)生拔出、折斷等嚴重破壞的情況比較少見,只要保證其足夠的活動能力,使幕墻結(jié)構(gòu)避免受主體結(jié)構(gòu)過大位移的影響,一般不會出現(xiàn)這樣的問題。但在地震作用下,幕墻和連接件會受到強烈的動力作用,相對而言更容易發(fā)生破壞。防止或減輕震害的主要途徑是加強構(gòu)造措施、精心設(shè)計、從嚴掌握。特別是甲類和乙類建筑,必須提高一度采取抗震設(shè)防措施。
。2)幕墻結(jié)構(gòu)與主體砼結(jié)構(gòu)通過預(yù)埋件來進行連接,預(yù)埋件應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)砼施工時埋入,且位置應(yīng)準確。當(dāng)無條件采用預(yù)埋件時,應(yīng)采用其他可靠的連接措施,并通過試驗確定其承載力。通常可采用后加化學(xué)錨栓、化學(xué)植筋或后擴底錨栓連接,錨筋或錨栓直徑和數(shù)量應(yīng)通過承載力計算確定,且應(yīng)進行承載力現(xiàn)場試驗,必要時應(yīng)進行極限拉、拔試驗。施工操作時,應(yīng)避開主體結(jié)構(gòu)的受力鋼筋及防止截斷其受力筋。
3、結(jié)構(gòu)膠未進行設(shè)計計算,設(shè)計圖中未標注膠寬度和厚度。
4、設(shè)計計算中,風(fēng)荷載體型系數(shù)取值有些不準確
主要疏忽:未區(qū)分負壓區(qū)墻角,凹凸部位,取值1.2偏小,應(yīng)取1.6。對高度>200m或體型、風(fēng)荷載環(huán)境復(fù)雜時,宜進行風(fēng)洞試驗。
5、玻璃幕墻的防火、隔煙設(shè)計不到位
幕墻四周與主體結(jié)構(gòu)之間的縫隙、與每層樓板、隔墻處的縫隙僅用普通裝飾材料進行封閉,沒有采用防火保溫材料進行填塞,未能滿足消防要求,如樓層發(fā)生火災(zāi)時不能有效對火勢進行隔斷。防火、隔煙設(shè)計應(yīng)分樓面、豎向耐火墻的設(shè)計和層間防煙封堵設(shè)計。一般的做法是通過在縫隙間填塞不燃或難燃材料或由此形成的系統(tǒng),以達到防止火焰和高溫?zé)煔庠诮ㄖ䞍?nèi)部擴散的目的,其耐候時間及寬度、高度均應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。
6、玻璃幕墻的防雷設(shè)計易疏漏
有些幕墻設(shè)計中未作防雷設(shè)計,或雖做了防雷設(shè)計,其設(shè)計和技術(shù)措施不到位。幕墻工程不必單獨設(shè)置接閃器和單獨接地,但必須與主體結(jié)構(gòu)防雷系統(tǒng)可靠連接。立柱要與主體均壓環(huán)連接,連接扁鋼不小于5mmX40mm,圓鋼直徑不小于12mm。立柱每隔10m應(yīng)連通一根,上下柱連接銅線截面積不宜小于25mm2;鋁線截面積不宜小于30mm2。兼作接閃器的女兒墻壓頂板宜用3mm厚的鋁板,截面積不小于50mm2。
六、結(jié)語
隨著社會的不斷發(fā)展以及人們對自然的渴望與追求,玻璃幕墻必將成為建筑物外立面裝飾的主流選擇,在設(shè)計過程中我們不但要考慮它的裝飾效果,更要考慮它的安全性、綠色環(huán)保性等,使其更好的為社會服務(wù),提升城市的整體建筑形象。
參考文獻
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