淺論建筑外維護系統(tǒng)的單元式幕墻設(shè)計

1、<p>　　淺論建筑外維護系統(tǒng)的單元式幕墻設(shè)計</p><p>　　摘要：單元式幕墻是國際上近年出現(xiàn)的高檔建筑外維護系統(tǒng)。本文采用了先進、成熟的單元式幕墻結(jié)構(gòu)，通過對其細部構(gòu)造的精心改進，使幕墻在保證建筑立面要求的前提下,不僅具有優(yōu)良的氣密性、水密性、風(fēng)壓變形及平面變形能力，而且達到了較高的環(huán)保節(jié)能要求，充分展示了現(xiàn)代幕墻的建筑技術(shù)。同時通過精心的施工組織，嚴格的過程控制，從而使幕墻達到了很好的效果。

2、</p><p>　　關(guān)鍵詞：幕墻建筑設(shè)計；單元式幕墻；節(jié)能設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　中圖分類號：TU201.5文獻標識碼：A文章編號： </p><p><b>　　1幕墻建筑設(shè)計 </b></p><p>　　1.1 幕墻的換氣和通風(fēng)在幕墻建筑設(shè)計中，過去強調(diào)以人工換氣、通風(fēng)為主，不主張開啟或盡量少設(shè)開啟

3、扇，以降低能耗，防止啟扇破損，也使立面較為美觀，采川雙層通風(fēng)幕墻時，室內(nèi)可以從熱通道取得新風(fēng)，外幕墻有進風(fēng)口進風(fēng)，可不必設(shè)開啟扇，從而在保證自然通風(fēng)的同時，使幕墻保持美觀和安全。 </p><p>　　1.2 防火防煙設(shè)計 </p><p>　　1.2.1防火玻璃在幕墻中的應(yīng)用幕墻采用的防火玻璃應(yīng)為單片防火玻璃及其制品，目前采用單片銫鉀玻璃為多。防火玻璃可以在下列情況下采用：1）防火墻兩側(cè)

4、的玻璃面板；2）樓層間水平隔煙層；日前采川單片銫鉀玻璃為多。3）樓層結(jié)構(gòu)高度小于800mm，未設(shè)實體窗下墻時，樓板上的面板；4）樓層中的透明防火隔斷。 </p><p>　　1.2.2支承防火玻璃的金屬骨架應(yīng)采川鋼結(jié)構(gòu)，不宜采用鋁型材。防火試驗表明，鋁型材在高溫下迅速熔化，會使玻璃失去支承而坍落，使防火墻、防火帶失效；而鋼型材可以維持相當長的時間不會軟化。 </p><p>　　1.2.3

5、雙層通風(fēng)幕墻的防火問題雙層通風(fēng)幕墻通過熱通道中的氣流調(diào)節(jié)熱通道的溫度，減少室內(nèi)溫度與外界的溫差，達到節(jié)能的要求，宜采用多層風(fēng)道的通風(fēng)方式。但目前國內(nèi)消防規(guī)范要求層間設(shè)置封閉隔煙層，因此熱通道只能是一個層高。為避免本層排風(fēng)口排出的空氣又被上層進風(fēng)口吸人，形成氣流短路，可以在滿足防火隔煙要求的前提下，采用下列通風(fēng)方式之一：1）加大排風(fēng)口與上層進風(fēng)口的豎向距離；2）采用本跨進風(fēng)后，在鄰跨排風(fēng)的S形通風(fēng)路線方式。當外幕墻采用透明玻璃、要求高度通

6、透明，層間隔煙層可采用單片銫鉀防火玻璃。深圳電視中心拉索點支外幕墻就采用了這種透明隔煙措施。3）高度很大的內(nèi)天井、內(nèi)庭的防火問題目前有些建筑設(shè)置了很高的內(nèi)庭或內(nèi)天井，如北京電視中心的內(nèi)庭高度達到150m，為防止火災(zāi)和煙霧在層間擴散蔓延，在天井周邊可采用單層銫鉀防火玻璃圍成井筒，并采用型鋼骨架。4）實體墻面上的防火封堵在群房中常有大面積混凝土墻體，塔樓部分也常有連續(xù)多層的混凝土墻體，在實體墻上建造金屬和石材幕墻，層間防煙層難以施工。這時可

7、以在門窗洞口周圍設(shè)置密實的防煙封堵。 </p><p>　　1.3 雙層通風(fēng)幕墻的選用雙層通風(fēng)幕墻可節(jié)能40％～60％，降噪可達35～40dB，表現(xiàn)了良好的建筑性能。全國會計師培訓(xùn)中心北京基地實測結(jié)果：其K值可達1.0和1.1，降噪可達37dB，均提高性能等級l一2級。但是，雙層通風(fēng)幕墻造價高，技術(shù)復(fù)雜，占用建筑面積3％一5％，增大投資；外幕墻還降低了房間私密性和增大相互干擾。因此，雙層通風(fēng)幕墻應(yīng)經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)比較

8、后，選擇應(yīng)用。 </p><p><b>　　2單元式幕墻設(shè)計 </b></p><p>　　單元式幕墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)成原理是：根據(jù)建筑設(shè)計效果分格確定單元板塊的寬度，根據(jù)樓層高度確定單元板塊的高度，并在組裝廠中制成單元組件，一個單元板塊即為一個受力單元。安裝時將單元板塊固定在結(jié)構(gòu)樓板上，采用上掛點設(shè)計，受力形式比較明確、合理。對比其他單元式幕墻,本工程具有如下特點： &l

9、t;/p><p>　　2.1板塊之間的連接。本系統(tǒng)型材插接處為三道膠條密封，形成A、B兩等壓腔。板塊豎向多功能插芯連接定位，安裝可行，易保證板塊豎向拼縫的直線度和整幅幕墻的平整度。等壓腔內(nèi)高外低，既保證幕墻室內(nèi)冷凝水可以順利導(dǎo)向室外，又保證室外雨水不會倒流入室內(nèi)，增加此處的密封性能，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)防水。 </p><p>　　2.2與結(jié)構(gòu)間連接。本工程采用了比較先進的槽形預(yù)埋件，結(jié)構(gòu)施工時同步預(yù)埋。

10、預(yù)埋在結(jié)構(gòu)梁側(cè)面，通過T型螺栓與轉(zhuǎn)接件相連。經(jīng)過現(xiàn)場拉力檢驗，結(jié)果分別達到26.5KN、23.9KN、24.4KN而未見破壞，滿足設(shè)計≥18.0KN要求。該種埋件與平板埋件比較具有特點：1）安全可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，拉拔力破壞荷載可達72KN。2）調(diào)節(jié)性能好，其特殊的連接方式可以吸收較大的土建誤差，具有較大的調(diào)節(jié)余量，而平板埋件調(diào)節(jié)余量相對較小。3）連接靈活：可與多種轉(zhuǎn)接系統(tǒng)直接簡單連接，減少施工工序。平板埋件靈活性差，與系統(tǒng)連接時需搭焊

11、角鋼或鋼板，增加了工序。4）無需焊接：通過T型螺栓連接，現(xiàn)場無需焊接，減少了工序，降低了成本，縮短了工期且無火災(zāi)隱患。5）易于埋設(shè)：體積小，重量輕，加強工字鋼最長110mm且三根成一字排列，易于與主體結(jié)構(gòu)連接。 </p><p>　　2.3轉(zhuǎn)接系統(tǒng)。樓板結(jié)構(gòu)區(qū)域的幕墻板塊采用掛軸掛鉤式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有三維空間調(diào)節(jié)功能，能有效的吸收建筑誤差，以保證單元板塊安裝的平整度。其主要特點：1）該系統(tǒng)受力狀態(tài)合理，能使幕墻

12、與主體結(jié)構(gòu)保持柔性連接，大大提高抗震性能，同時可避免板塊安裝同時的任何焊接工作。2）為防止由于幕墻釋放水平方向的溫度應(yīng)力，而使轉(zhuǎn)接系統(tǒng)發(fā)出摩擦聲，使用一種PVC“防爆聲”裝置，將其裝配在掛鉤上，可以有效地緩沖震動和防止摩擦噪聲。 </p><p>　　2.4幕墻的節(jié)能設(shè)計?，F(xiàn)代幕墻已不再僅僅滿足于抗風(fēng)壓、水密性、氣密性等基本性能，幕墻的環(huán)保節(jié)能越來越成為現(xiàn)代人衡量幕墻品質(zhì)的指標，作為大型公共建筑，噪聲，光污染，熱

13、量損失等都會對建筑及環(huán)境產(chǎn)生較大的影響。建筑幕墻的熱交換途徑主要是熱傳導(dǎo)，因此降低幕墻的熱傳導(dǎo)率是節(jié)能幕墻的最主要課題。 </p><p>　　2.4.1透光部分采用目前熱損失最小的LOW-E中空玻璃，其導(dǎo)熱系數(shù)k值在1.8 w/m2.k以下；不透光部分則在面板后面設(shè)置50mm厚的硬質(zhì)玻璃纖維保溫板（k=0.045w/m2.k），并與面板和建筑主體之間留出空隙，以增加整體熱阻值，經(jīng)計算導(dǎo)熱系數(shù)k=0.77 w/m

14、2.k。 兩種型式幕墻的導(dǎo)熱系數(shù)均在幕墻允許最大導(dǎo)熱系數(shù)（2.45 w/m2.k）之內(nèi)。 </p><p>　　2.4.2隔熱斷橋型材。在以往的幕墻設(shè)計中，通常采用中空玻璃和保溫材料，往往忽視了鋁框的導(dǎo)熱問題。中空LOW-E玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為1.8w/m2.k ，鋁的導(dǎo)熱系數(shù)是玻璃的110倍，高達203w/m2.k ，其優(yōu)良的導(dǎo)熱性能成為幕墻難以繼續(xù)忽視的傳熱途徑，將室內(nèi)的熱量源源不斷地導(dǎo)向室外，加大了取暖負荷。根

15、據(jù)本工程幕墻特點，采用熱阻值較大的聚酰胺尼龍斷熱條，將鋁型材的室外部分與室內(nèi)部分隔開。該材料與鋁材等強，膨脹系數(shù)與鋁型材相近，耐久性好，因此能連同鋁材共同工作。 </p><p>　　選用不同斷橋方案與不用斷橋的方案的型材熱阻值對比 </p><p>　　2.4.3密封性能良好。板塊之間通過插接關(guān)系連成整體，并通過三道密封膠條使其密封，根據(jù)試驗，空氣滲透性能可達到Ⅰ級，保證了幕墻的密閉性，

16、達到了節(jié)能要求。 </p><p>　　2.5方便的獨立更換功能。由于玻璃是易碎品，幕墻工程完工交付使用后，在陽光照射下，清洗過程中均可能損壞。因此能方便、安全地更換玻璃是相當重要的，本工程的解決方案，更換時，只需在室內(nèi)拆下內(nèi)罩板A和B，即可換下玻璃。 </p><p><b>　　3結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題 </b></p><p>　　3.1幕墻設(shè)計

17、的一般要求目前，建筑幕墻類型繁多，構(gòu)造型式多變，無法對其連接構(gòu)造作出太具體的規(guī)定。因此在設(shè)計原則―上要求建筑幕墻應(yīng)有足夠的承載力、剛度、穩(wěn)定性和相對于主體結(jié)構(gòu)的位移能力。其中，相對于主體結(jié)構(gòu)的位移能力通過膠縫、構(gòu)件間的縫隙、可微動連接、可動連接來實現(xiàn)，不一定要求處處連接均為螺栓連接。因此，規(guī)定所有連接均采用螺栓是不盡合理的。只要達到幕墻與主體結(jié)構(gòu)間有一定位移能力的要求，部分節(jié)點采用焊接是可以的。 </p><p>

18、;　　3.2鋼鋁型材的混合使用在跨度較大情況下，采用鋼型材與鋁型材混合構(gòu)件在原則上是允許的，但在實際操作上存在一些難點：1）為保證兩者共同受力，必須保證兩者受力后變形相同，這就要求鋼型材緊密插入鋁型材巾，或者兩者用密排螺栓、鉚釘連接，兩種方法在施工時都較困難。2）型鋼與鋁型材之間電化學(xué)絕緣困難。因此，更方便的方法是采用鋼型材，外包裝飾鋁板。3）結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題現(xiàn)在幕墻支承的跨度越來越大，受壓和受彎構(gòu)件的穩(wěn)定性問題逐漸突出，考慮不周就容易

19、產(chǎn)生穩(wěn)定性破壞，這種破壞很突出，危險性很大。 </p><p>　　3.3全玻幕墻的玻璃肋很薄，在風(fēng)力作用下容易產(chǎn)生受彎梁的平外屈曲。曾有一個工程玻璃肋高16m，自由邊緣全無平面外支承，存在安全隱患。因此，8m以上的玻璃肋應(yīng)考慮穩(wěn)定性問題，必要時采取防止平面外失穩(wěn)的措施。 </p><p>　　3.4單根支承鋼結(jié)構(gòu)在平面外的穩(wěn)定問題應(yīng)予注意，壓桿、壓彎桿件無支承長度不應(yīng)超出長細比入為150

20、的規(guī)定。作為估算，圓鋼管的無支承長度不應(yīng)超過直徑的50倍。平面桁架、張拉索桿結(jié)構(gòu)平面外應(yīng)設(shè)計布置防止失穩(wěn)的撐桿、拉桿或桁架。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　綜上所述，單元式幕墻的開發(fā)和推廣應(yīng)用，把我國建筑幕墻設(shè)計水平、施工技術(shù)推進到一個新臺階。這種產(chǎn)品技術(shù)的開發(fā)，帶動了大截面重型建筑鋁型材生產(chǎn)水平的提高，促進了建筑幕墻生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)改

21、造和設(shè)備更新，一批大型骨干企業(yè)在“九五”期間從德國、意大利、美國引進了一批適應(yīng)單元組合式幕墻加工制造的專用重型設(shè)備和幕墻加工中心，縮小了我國幕墻建造業(yè)與國際先進水平的差距。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]尹秀榮 單元式幕墻施工技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用 大科技 2010 </p><p>　　[2]洪偉