淺談構件式玻璃幕墻設計

杜波

前言：

構件式玻璃幕墻是應用最廣、發展最早一種幕墻形式。雖然技術并不復雜，但是在玻璃幕墻系統的多樣性、各工程的特殊性或者技術交流的保守性等原因面前，一些工程仍會出現各種大大小小的問題甚至事故，這不利于我國幕墻技術的傳承發展，不利于我國幕墻發展水平的提高。細節決定成敗，構件式玻璃幕墻是由許許多多的環節共同決定，本文根據多個工程的實踐經驗，歸納分析構件式玻璃幕墻設計技術。

關鍵詞：構件式 玻璃幕墻 設計

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

一、區別于單元式幕墻的專屬構造共性

構件式玻璃幕墻是“在現場依次安裝立柱、橫梁和玻璃面板的框支承玻璃幕墻，而單元式玻璃幕墻的立柱和橫梁及玻璃面板均在工廠組裝，這使構件式玻璃幕墻表現出以下不同于單元式幕墻的專屬構造共性:

1、立柱與主體結構連接需考慮立柱受力的平面外穩定性，多采用側面夾持式、背壁夾持式和配合緊密的插芯三種形式。而單元式幕墻與主體結構連接不需要考慮立柱的平面外穩定，常采用單系點或多系點連接方式;

2、立柱型材基本上采用閉合構造，單元式立柱型材則不一定;

3、上下立柱多依靠配合緊密的長度不小于250mm插芯傳力，且上下立柱間應留不小于15mm的縫隙;單元式幕墻的橫滑式不采用插芯傳力;

4、橫梁與立柱間多通過轉接件機械連接，即采用螺栓或自攻配合角鋁轉接使用，單元式幕墻多通過型材上的開口“O”形構造直接用螺釘或自攻釘連接;

5、構件式隱框玻璃幕墻采用定距壓塊方法固定玻璃面板，單元式幕墻不采用;

6、由于水密性氣密性要求，構件式玻璃幕墻用硅酮耐侯密封膠封縫，而單元式幕墻板塊之間依靠空間構造關系封縫。

二、作為幕墻的一般構造共性

構件式玻璃幕墻作為框支承玻璃幕墻的一個分支，具有如下一般構造共性:

1、明框的接縫部分應設置排水路徑最短的泄水孔，封縫用膠條密封膠中的一種或二種組合使用，且采用雨幕原理防水；

2、明框的玻璃進槽深度與玻璃邊緣至槽底的間隙應符合規范的規定，玻璃進槽深度一般情況下取15~18mm可符合要求，玻璃邊緣至槽底間隙一般情況下取5mm可符合要求;

3、隱框時縫寬不宜小于l 0mm，一般取15mm;

4、幕墻玻璃表面周邊與建筑內外裝飾物間的縫隙不宜小于5mm;

5、框支承玻璃幕墻單片玻璃厚度不應小于6mm，夾層玻璃的單片厚度不宜小于5mm，夾層玻璃和中空玻璃的單片玻璃厚度相差不宜大于3mm，玻璃板塊應便于更換;

6、隱框玻璃幕墻每塊玻璃下端宜設置托條，明框玻璃幕墻的玻璃下應采用硬橡膠墊塊襯托；

7、避雷網上的隔熱型材，前后型材應防雷導通;避雷網上的立柱、橫梁應縱橫導通，并與主體均壓環連接點不超過l0x l0m2或8x 12m2的避雷網;

8、幕墻橫梁跨度不大于1.2m時，鋁型材的壁厚不應小于2.0mm，橫梁跨度大于1.2m時，鋁型材的壁厚不應小于2.5mm;

9、幕墻立柱鋁型材截面開口部位的壁厚不應小于3.0mm，閉口部位的壁厚不應小于2.5mm，鋼型材壁厚不應小于3.0mm;

10、橫梁設置位置需與吊頂、地面及窗臺配合;

11、立柱設置位置需與主體柱、隔墻配合設計;

12、幕墻構件連接處的受力螺栓，鉚釘不應少于2個，與主體結構間采用后加錨栓連接時，每個連接點不應少于2個錨栓;

13、每層設兩個支承點時，上支承點宜采用圓孔，下支承點宜采用長圓孔條;

14、不銹鋼以外的其它不同金屬間應采取防腐隔離措施;

15、梁部位玻璃一般設置保溫棉，保溫棉與玻璃間隙宜不小于50mm ;

16、幕墻與主體結構間需配合建筑防火分區要求，設置與室內防火隔墻(防火隔斷)之間的豎向耐火帶，與樓而梁、板相交的水平耐火帶及幕墻洞口防火封堵。

三、常見設計誤區分析

構件式玻璃幕墻常見設計誤區基本上有以下幾條:

1、設計說明中未寫明鋼材和焊縫的質量等級、結構的設計使用年限、玻璃膜面位置、熱工性能等級指標及對避雷方面交代不夠系統全面等;隱框中空玻璃訂單未注明最大風荷載值;

2、防雷包括防側擊雷和防頂擊雷，應有完善的防雷系統平面布置圖及節點圖，且幕墻本身應縱橫連網、型材外內導通，并與主體結構均壓環成網狀可靠連接。防頂擊雷無圖或未配有必要的文字說明是常見的設計誤區之一。2004年6月20日晚廣州市大河區黃浦大道海業路一大廈玻璃幕墻曾經被驚雷炸出一個大洞;

3、保溫材料應采用GB 8624-2006《建筑材料及制品燃燒性能分級》中的A1級或A2級，采用擠塑聚苯板、鋁塑板或其他保溫型夾芯面板時，應注明燃燒性能分級。行業標準JG 149-2003((膨脹聚苯板薄抹灰外墻保溫系統》第5.3條用黑體字規定“膨脹聚苯板應為阻燃型。所有裝修材料的使用均應嚴格按GB 50222-95《建筑內部裝修設計防火規范》(2001年修訂版)的要求采用A級材料，B1級材料不宜大量使用，尤其是不能用在建筑幕墻防火帶上。2009年2月央視北配樓大火、2008年7月和11月濟南奧體中心大火、2007年8月上海環球金融中心無明火濃煙、2006年3月烏魯本齊城市大酒店鋁塑板大火、2005年10月上海世貿國際廣場失火、2005年1月南京青少年科技活動中心大火等事故均是深刻的教訓;

4、玻璃幕墻與實體墻間隔布置時防火棉應連續布置或沿洞口周圈布置，火、煙易從洞口側面幕墻間隙攻入上層;

5、鋼結構鉸支座直接設在屋面上，導致無法用砼柱腳包裹。某工程不得已在鋼柱上用鋁板、泡沫填充劑和密封膠做“傘蓋”防水，如圖1所示:

6、裸露的鋁立柱與結構間鋼支座不美觀，主要表現在大堂、樓梯間和大層高時的下懸伸鋼支座處，圖2依次為某工程大堂施工圖上不美觀支座節點及正式施工前更改的為建筑師接受的支座節點;

7、用節點圖代替鋼結構施工圖;或有鋼結構布置圖但沒有桿件間和與結構間的連接詳圖;

8、露天支承鋼結構外表面只做熱鍍鋅處理，既不符合美觀性要求，又易在濱?；蛑毓I區等中度以上侵蝕環境中生成具水溶性的硫酸鋅面在幾個月后出現紅銹，補救的辦法是用環氧磷酸鋅漆過渡，再做常溫氟碳噴涂;

9、后置錨栓距砼結構邊距應不小于100mm;受力很大時應嚴格按計算確定;

10、不交代鋼支座腰形孔處鋼墊塊焊縫，工地據此不予施焊。一般可豎邊對焊，焊高同墊塊厚度，此焊縫承載能力達(40x2-4x 10 ) x0.7x3x160x4=53.76(kN) ,一般情況下是足夠的;

11、不知道彈性墊片防松防脫的作用，不標明時工地據此對螺釘、螺栓、錨栓不安裝彈性彈片;

12、不考慮土建結構誤差或考慮不夠，主要表現在洞口周圍。曾經有某工程鋼夾碼腰形孔長50mm ,有一半需擴孔至65mm，四分之一需加長20mm，鋼夾碼下訂單之前宜在現場做好基本測量之后進行;

13、每層設雙支承點時，宜取一支承點采用長圓孔連接;長圓孔處連接螺栓(釘)與插芯干涉時，插芯相應位置亦應開長圓孔;

14、埋件布置或幕墻分割平面位置未根據平面軸線定位，導致現場施工誤差累積較大;

15、施工圖中未標出角部受風區，或漏標建筑中部陰角區域;

16、螺紋受力時構件壁厚不按規范要求設計(見JGJ 102-2003第6.2.1,6.3.1條);

17、洞口及女兒墻防水板材與支座連接件等干涉，導致接口縫隙過多，施工操作性差，較易滲漏水，此時連接支座設計應優先滿足防水板材的完整性要求.盡量少開洞.圖3介紹一種女兒墻收口做法供參考。

槽鋼坡向屋面折入女兒墻頂以下，若密封膠滲水可通過槽鋼直接排入屋面。當然，在槽鋼下再做一道防水圈材坡向屋面則更加可靠;

18、夾膠玻璃內外片采用雙鋼化時，增加了雙鋼化以及因鋼化玻璃波形變形需中間膜層加厚的雙重成本，且表面平整度不如非鋼化夾膠玻璃。因此，應盡可能采用加厚的夾膠浮法玻璃;

19、明框飾條用螺釘或螺栓連接時型材間留有空隙，不是硬接觸。這會因工人加力不均勻導致玻璃出現變形差別，影響玻璃外觀，同時易使玻璃產生內部應力，增加爆裂幾率;

20、保溫棉或防火棉緊貼玻璃或與玻璃間距過小，將因蓄熱炸裂玻璃;

21、采用懸掛構造的上懸窗特別是電動、氣動上懸窗應設置可靠的防脫措施，這里介紹一種鋁型材鉸鏈式做法供參考.見圖4:

22、明框時不設泄水孔，或雖設泄水孔，但排水路徑較長且不直接，泄水孔宜設置在寬度的1/4處，至少每寬度二個，超過600mm間距時宜加設泄水孔;

23、窗扇玻璃托板宜與其余邊板間用連接件閉合連接，與窗扇組角縫一起注組角膠防水防氣;

24、斜面時應保證坡度大于2.5 % ,即大于撓度1/60加上0.7%(自潔坡度);

25、地面上和屋面上的玻璃幕墻宜在下面做上翻砼梁防水，依靠建筑幕墻密封防水不可靠;

結束語：

我國眾多建筑幕墻企業都在實行走出去的發展戰略，理解掌握構件式玻璃幕墻構造共性及常見設計誤區等知識,才有可能真正成為產品信得過企業，為中國幕墻事業的發展作出積極貢獻!

參考文獻：

[1]GB/T 21086-2007《建筑幕墻》.

[2]JGJ 102-2003《玻璃幕墻工程技術規范》.