幕墻節(jié)點設(shè)計技術(shù)探討

幕墻節(jié)點設(shè)計技術(shù)探討

一、前言

由于建筑幕墻將建筑外圍護(hù)墻的防風(fēng)、遮雨、保溫、隔熱、防噪音、防空氣滲透等使用功能與建筑裝飾功能有機(jī)地融合為一體，從而受到廣大業(yè)主和建筑師的青睞，在國內(nèi)的應(yīng)用量很大。但幕墻的技術(shù)水平與國外相比還存在一定差距，原因很多，一方面幕墻技術(shù)的發(fā)展受市場接受程度的制約，許多新技術(shù)、新材料、新理論的應(yīng)用都必須被建筑市場接受，才會得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展；另一方面幕墻的造價問題往往起到?jīng)Q定性作用，企業(yè)在激烈的市場競爭中不得不展開價格戰(zhàn)，結(jié)果使我國幕墻的整體技術(shù)發(fā)展緩慢，與巨大的市場相脫節(jié)；第三方面與企業(yè)在科研方面的投入相關(guān)，企業(yè)的設(shè)計和研究人員為了應(yīng)付繁重的工程設(shè)計任務(wù)，很難投入精力來研究幕墻節(jié)點的創(chuàng)新設(shè)計問題。從幕墻行業(yè)整體看來，國內(nèi)仍以普通框架幕墻為主，近些年發(fā)展起來的在技術(shù)方面較有優(yōu)勢的單元幕墻和雙層幕墻等未得到應(yīng)有的發(fā)展。而且在技術(shù)方面不論是那一類幕墻，與國外幕墻發(fā)達(dá)的國家相比均有一定的差距，這一點需要我們思考，更需要政府管理部門和設(shè)計、施工單位多方面的投入。

本文試圖通過近些年的試驗室檢驗和工程案例的分析，將工程中容易被忽視的問題總結(jié)出來，對幕墻節(jié)點設(shè)計提出一些看法，不一定全面和正確，僅供參考。二、幕墻設(shè)計存在的問題1．隱框幕墻現(xiàn)場打注結(jié)構(gòu)膠

現(xiàn)場打注結(jié)構(gòu)膠的現(xiàn)象仍時有所見。尤其是半隱框幕墻，在隱框部分節(jié)點設(shè)計時采用無副框結(jié)構(gòu)，直接用結(jié)構(gòu)膠粘接。這種設(shè)計方面的缺陷，必然給工程造成潛在的安全問題。

2．隱框幕墻中空玻璃的設(shè)計和選用

采用中空玻璃是解決幕墻隔熱問題的有效方案，但由于部分設(shè)計人員的誤解，往往將靠近室內(nèi)的一片設(shè)計成普通浮法玻璃，且比外片薄1～3mm，達(dá)到降低幕墻成本的目的。但我們發(fā)現(xiàn)這種設(shè)計存在一定的問題，經(jīng)常內(nèi)片發(fā)生爆裂，達(dá)不到預(yù)期的效果。建議在工程中盡量選用雙鋼化的中空玻璃，且雙片玻璃厚度差控制在2mm之內(nèi)。在某個幕墻工程的設(shè)計中，采用8T+12A+6F外片鋼化內(nèi)片普通浮法玻璃的隱框中空幕墻，工程還沒交工，已有250多片玻璃發(fā)生炸裂，嚴(yán)重危急使用者的安全。初步分析認(rèn)為內(nèi)外溫差、安裝誤差和中空玻璃副框的設(shè)計失誤是造成玻璃炸裂的主要原因。使已經(jīng)變薄、強(qiáng)度降低的內(nèi)片玻璃不堪重負(fù)，出現(xiàn)嚴(yán)重炸裂現(xiàn)象。3．玻璃自爆的控制

玻璃自爆是目前門窗和幕墻行業(yè)需要切實解決的問題。鋼化玻璃炸裂主要與玻璃缺陷、機(jī)械加工造成的缺陷、玻璃加熱或冷熱不均勻，鋼化程度等因素有關(guān)。我國現(xiàn)行規(guī)范JGl02和JGJ3035對玻璃的引爆處理沒有作出明確的規(guī)定，致使許多工程業(yè)主和幕墻設(shè)計人員忽視對玻璃設(shè)計、選用和加工質(zhì)量的要求，致使許多工程的鋼化玻璃自爆現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重。新近執(zhí)行的GB/T50210-201*對幕墻玻璃的引爆處理提出明確的要求，8mm以下的鋼化玻璃須進(jìn)行引爆處理，并且對玻璃加工提出要求，希望引起足夠的重視。4．無防噪音設(shè)計

幕墻因熱脹冷縮和風(fēng)力等原因，會在金屬件之間產(chǎn)生摩擦噪音。而這種噪音與相對高檔的幕墻建筑很不協(xié)調(diào)。國內(nèi)企業(yè)為了降低幕墻系統(tǒng)的價格，基本上不考慮防噪音設(shè)計，因此幕墻工程產(chǎn)生噪音的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。5．不可拆卸性設(shè)計

目前我國通行的幕墻體系均在外部進(jìn)行安裝施工，幕墻的可拆卸問題被忽視，以至幕墻整體完工后，進(jìn)行局部更換變得相當(dāng)困難，尤其是石材幕墻和單元式幕墻，這種現(xiàn)象比較嚴(yán)重。但在國外石材幕墻可模擬一年四季的變化進(jìn)行面材更換，足以說明幕墻得可拆卸并不困難，而且非常必要。國內(nèi)技術(shù)比較先進(jìn)的企業(yè)已經(jīng)注意到幕墻可拆卸設(shè)計的重要性，如石材幕墻的背栓結(jié)構(gòu)和小單元結(jié)構(gòu)、單元幕墻和小單元幕墻的組合設(shè)計等。6．防雨水性能較差

目前我國的幕墻在施工完畢后部分出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，其中一個最主要的原因就是設(shè)計人員不能很好的運(yùn)用雨屏蔽原理達(dá)到等壓設(shè)計，其次是為了降低成本，將翻窗四周應(yīng)該用三元乙丙膠條的用普通膠條代替，致使翻窗四周密封不嚴(yán)導(dǎo)致漏水，另外一個原因是施工時密封膠沒打好所導(dǎo)致。三、國外流行的設(shè)計理念

1．環(huán)保施工，現(xiàn)場不打膠，不進(jìn)行結(jié)構(gòu)件的焊接

所謂的環(huán)保施工，有兩方面的含義：現(xiàn)場不打密封膠，不進(jìn)行焊接。由于現(xiàn)場施工條件較差，并且施工質(zhì)量容易受到工人責(zé)任心和情緒的影響，因此在國外更看重結(jié)構(gòu)設(shè)計本身的重要性，很多節(jié)點采用結(jié)構(gòu)化防水，不再依靠密封膠被動防水設(shè)計理念，使幕墻的整體性能提高到一個新的層次。結(jié)構(gòu)化防水設(shè)計在歐洲和北美比較流行，采用扣板和EPDM膠條相結(jié)合，利用雨屏蔽原理對幕墻節(jié)點構(gòu)造進(jìn)行合理的等壓設(shè)計，在降雨量不大的地區(qū)，采用這樣的結(jié)構(gòu)比較實用，且成本低，性能可靠�，F(xiàn)場焊接，包括予埋件的焊接在國內(nèi)引起過很多爭論，但在歐美和南亞國家更普遍采用設(shè)計本身完成轉(zhuǎn)接件的最后定位。如采用齒嚙合長孔、齒嚙合角板和防滑動螺母等技術(shù)設(shè)計轉(zhuǎn)接件，避免焊接帶來的諸多缺陷。

2．采取措施降低幕墻噪音

幕墻受多種因素的影響發(fā)生層間位移，發(fā)生磨擦噪音。幕墻的噪音干擾人們的正常工作和生活，同時也是影響幕墻質(zhì)量的大問題。為了降低噪音，在金屬件的連接部位采用其他柔性材料的襯墊，當(dāng)幕墻的橫梁和立柱發(fā)生位置變化時能起到緩沖作用，降低幕墻的噪音。目前國內(nèi)的一些技術(shù)先進(jìn)的企業(yè)已經(jīng)在采用此措施，但仍有幕墻少數(shù)企業(yè)沒有引起足夠的重視。3．幕墻的可拆卸性

絕大部分幕墻采用室外安裝和拆卸，一旦部分板塊破損，維修將變得相當(dāng)困難。意大利某公司設(shè)計開發(fā)出一套成功的幕墻體系，在幕墻的橫料和豎料之間不用螺栓等緊固件連接，采用鋼柱插接，并在鋼柱外包有護(hù)套，使橫料和豎料之間可自由伸縮，并且不會產(chǎn)生噪音。橫料插接件采用定位銷定位，需要拆卸時僅需要將定位銷推到橫料內(nèi)部即可將橫料和豎料分開，實現(xiàn)任意拆卸。4．幕墻平面度的可調(diào)性設(shè)計(1)轉(zhuǎn)接件的三維可調(diào)性

發(fā)達(dá)國家更強(qiáng)調(diào)人和自然的融合，幕墻既不能反光太多，又不能發(fā)生較大的影像畸變，非常注重幕墻的平直度調(diào)整問題，因此三維可調(diào)轉(zhuǎn)接件被廣泛采用。國內(nèi)許多企業(yè)這方面也很重視，自行開發(fā)很多實用的三維可調(diào)的轉(zhuǎn)接件。(2)中空玻璃設(shè)有均壓孔

由于中空玻璃合片地點和幕墻的施工地點可能會有大氣壓力、空氣溫度、空氣密度和海高度等方面的差異，如果采用一次性封死，就可能造成中空玻璃的“外凸”或“內(nèi)凹”現(xiàn)象，不可避免的發(fā)生較大的影象畸變。因此在國外有些特殊要求的工程中，在中空玻璃合片時予留防塵良好的均壓孔，在安裝現(xiàn)場完成最后的密封，這樣既可避免運(yùn)輸過程中的破損又可實現(xiàn)玻璃板片的平面度恢復(fù)。5．重視高科技應(yīng)用

采用光電技術(shù)、太陽能綜合利用技術(shù)、智能化雙層幕墻技術(shù)等高新技術(shù)，并注意新材料的推廣和應(yīng)用，如自潔玻璃、多功能復(fù)合膠條、自潔膜等，充分體現(xiàn)以人為本的設(shè)計理念，營造高標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)建筑幕墻。

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幕墻節(jié)點設(shè)計技術(shù)探討

摘要：本文通過對工程案例的調(diào)查分析，結(jié)合幕墻性能試驗，提出建筑幕墻節(jié)點設(shè)計中存在的問題，并參考國內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)，對目前前建筑幕墻的設(shè)計提出一些建議。主要包括防噪音、安全、室內(nèi)拆裝等方面的技術(shù)。關(guān)鍵字：幕墻節(jié)點設(shè)計物理性能安全

一、前言

在國內(nèi)幕墻正在被大量的應(yīng)用到建筑上，但是幕墻的技術(shù)水平、設(shè)計理念及幕墻的品質(zhì)與國際先進(jìn)水平還有一些差距，原因很多，一方面幕墻技術(shù)的發(fā)展受市場接受程度的制約，許多新技術(shù)、新材料、新概念的應(yīng)用必須被建筑市場所接受，才會得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展；另方面與企業(yè)在科研方面的投入相關(guān)，企業(yè)的設(shè)計人員為了應(yīng)付繁重的工程任務(wù)，很難投入精力來研究幕墻節(jié)點的設(shè)計問題，且沒有有條件的實驗室，往往設(shè)計理論與實際脫節(jié)；第三方面幕墻的造價問題往往起到?jīng)Q定性的作用，企業(yè)在激烈的市場競爭中不得不展開價格戰(zhàn)，結(jié)果使幕墻整體技術(shù)發(fā)展緩慢；從幕墻行業(yè)的整體來看，目前國內(nèi)建筑幕墻的應(yīng)用規(guī)模已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國外，無論是在結(jié)構(gòu)形式、造型、各種材料應(yīng)用上都有出現(xiàn)，但是在細(xì)節(jié)上的處理還是不盡如人意，我們雖然做到了大而全，但是沒做到精而細(xì)。二、幕墻設(shè)計存在的問題1、玻璃爆裂的的問題

玻璃在使用過程中的爆裂會引起很大的安全事故，尤其是超高層建筑，所以幕墻玻璃的設(shè)計和選用過程中一定要盡量避免玻璃爆裂的發(fā)生。一般引起玻璃爆裂的原因有三點。一是強(qiáng)迫安裝或設(shè)計間隙太小，玻璃的彎曲強(qiáng)度會隨著時間的推移而下降，原因是玻璃表面的微裂紋會持續(xù)擴(kuò)展，因此幕墻設(shè)計時，應(yīng)使玻璃在自由的狀態(tài)下工作。但實際工程中，確有玻璃處于不必要的永久荷載作用下工作，例如強(qiáng)迫安裝、間隙太小限制變形，引起玻璃的突然碎裂。所以在設(shè)計玻璃連構(gòu)造是必須根據(jù)計算保證玻璃在外力作用下足夠的位移自由度。二是玻璃自爆，玻璃自爆是普通鋼化玻璃固有缺點，由于表面應(yīng)力遇上局部材料缺陷造成自爆，它的特點是無預(yù)兆無規(guī)律。明框幕墻短壓蓋問題

明框幕墻采用壓蓋壓接，一方面便于實現(xiàn)等壓腔，另一方面可以與扣蓋實現(xiàn)卡接，一些設(shè)計為了降低工程成本，采用不連續(xù)的壓蓋（短壓蓋），造成玻璃平整度無法保證、等壓腔無法形成等問題，幕墻的水密性、氣密性及保溫性能都無法保證。邊部外漏中空玻璃未用結(jié)構(gòu)膠問題

一般中空玻璃采用雙道密封膠密封，一些工程幕墻用二道密封膠沒采用硅酮結(jié)構(gòu)膠密封，而是采用聚硫密封膠，由于聚硫密封膠抗紫外線能力很差，而隱框、半隱框、點支式玻璃幕墻中空玻璃二道密封直接接觸太陽光的照射，造成聚硫密封膠老化失效，發(fā)生大批量掉外片玻璃的現(xiàn)象，成為幕墻工程的安全隱患。同時中空玻璃二道密封還有傳遞結(jié)構(gòu)力的作用，聚硫密封膠沒有結(jié)構(gòu)性能，不能很好的傳遞結(jié)構(gòu)力。所以幕墻用玻璃必須采用結(jié)構(gòu)密封膠作為中空玻璃的二道密封

石材幕墻大量用T型掛件和蝴蝶扣掛件

這兩種掛件在市場上的占有率比較高，價格便宜，平整度好。但是安裝完成后形成大片連續(xù)不可錯動墻面，一方面維修更換困難，另一方面抗風(fēng)振、抗地震性能較差，并且在振動臺抗震試驗中，也發(fā)現(xiàn)該類掛件吸收變形的能力較差，容易引起石材的局部爆裂脫落。目前吸收位移能和抗震性能比較好的石材連接形式有兩種，一種是鋁合金短槽掛件，另一種是鋁合金掛件背栓連接，這兩種形式都有較好的吸收位移能力和抗震性能，并能方便的實現(xiàn)維修和跟換。

采光頂?shù)姆琅潘�設(shè)計

一些幕墻工程在做采光頂時采用的型材和幕墻構(gòu)造形式完全參照普通玻璃幕墻，由于采光的有其自身的特殊性，所以照搬普通玻璃幕墻的形式就會造成采光的的漏水隱患。采光頂應(yīng)有冷凝水排放構(gòu)造，尤其在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，排水構(gòu)造可以有組織的把冷凝水和少量的漏水排到室外。同時采光頂要有合理的排水坡度，避免因面板變形造成的積水和積灰。

三、目前比較流行的設(shè)計理念

1、“環(huán)保施工”，現(xiàn)場不打密封膠，不進(jìn)行結(jié)構(gòu)件的焊接

所謂的環(huán)保施工，有兩方面的含義，現(xiàn)場不打膠、不焊接，由于現(xiàn)場施工條件差，并且施工質(zhì)量容易受到工人責(zé)任心和情緒的影響，因此要更看重結(jié)構(gòu)設(shè)計本身的重要性，很多節(jié)點采用結(jié)構(gòu)化防水，不依靠密封膠被動防水設(shè)計理念，使幕墻的整體性能提高到一個新的層次。

現(xiàn)場焊接，包括預(yù)埋件的焊接在施工中會有很多的隱患，包括結(jié)構(gòu)安全隱患和防火隱患，應(yīng)該多采用設(shè)計本身完成轉(zhuǎn)接件的最后定為，如采用齒嚙合長孔、齒嚙合角板和訪滑動螺母等技術(shù)設(shè)計轉(zhuǎn)接件，避免焊接帶來的諸多缺陷。2、幕墻的可拆卸性

絕大部分幕墻采用幕墻采用室外安裝和拆卸，一旦部分板塊破損，維修將變的相當(dāng)困難。采用小單元方式是目前比較流行的處理方式，幕墻橫料和豎料之間不用螺栓等禁錮件連接，采用鋼柱叉接，并且在鋼柱外包保護(hù)套，使橫料和豎料之間可自由伸縮，并且不會產(chǎn)生噪音。橫料叉接采用定位銷定位，需要拆卸時將定位銷推到橫梁內(nèi)部即可分離，實現(xiàn)任意拆卸。3、幕墻平面度的可調(diào)節(jié)性

轉(zhuǎn)接件的三維可調(diào)性，幕墻要強(qiáng)調(diào)人和自然地融合，幕墻即不能反光。又不能發(fā)生較大的影像畸變，所以設(shè)計要特別注意幕墻平面度的調(diào)整問題，轉(zhuǎn)接件通過自身的構(gòu)造設(shè)計，實現(xiàn)三維調(diào)節(jié)、局部釋放、單項固定的功能。中空玻璃增設(shè)均壓孔，由于中空玻璃合片地點和幕墻的施工地點可能會有大氣壓、空氣溫度、空氣密度和海拔高度等方面的差異，如果采用一次性封死，就有可能造成中空玻璃的“外凸”或“內(nèi)凹”現(xiàn)象，不可避免地發(fā)生較大影像畸變。因此在設(shè)計時要考慮中空玻璃合片時預(yù)留防塵良好的均壓孔，在安裝完成后密封，可以保證幕墻玻璃有良好的自身平整度。4、重視高科技的應(yīng)用

采用光電技術(shù)、太陽能綜合利用技術(shù)、智能化雙層幕墻技術(shù)等高新技術(shù)，并注意新材料的應(yīng)用，如自潔玻璃、SGP夾層玻璃、超白玻璃、真空玻璃、多功能復(fù)合膠條等，讓幕墻設(shè)計和應(yīng)用向更安全、更低碳環(huán)保的方向發(fā)展。參考文獻(xiàn)：1、《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133-201*2、《建筑幕墻與采光頂設(shè)計施工手冊》張芹3、《GlassAndAluminumCuitainWallSystems》RickQuirouette

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