浅谈构件式玻璃幕墙设计

杜波

前言：

构件式玻璃幕墙是应用最广、发展最早一种幕墙形式。虽然技术并不复杂，但是在玻璃幕墙系统的多样性、各工程的特殊性或者技术交流的保守性等原因面前，一些工程仍会出现各种大大小小的问题甚至事故，这不利于我国幕墙技术的传承发展，不利于我国幕墙发展水平的提高。细节决定成败，构件式玻璃幕墙是由许许多多的环节共同决定，本文根据多个工程的实践经验，归纳分析构件式玻璃幕墙设计技术。

关键词：构件式 玻璃幕墙 设计

中图分类号：S611文献标识码： A

一、区别于单元式幕墙的专属构造共性

构件式玻璃幕墙是“在现场依次安装立柱、横梁和玻璃面板的框支承玻璃幕墙，而单元式玻璃幕墙的立柱和横梁及玻璃面板均在工厂组装，这使构件式玻璃幕墙表现出以下不同于单元式幕墙的专属构造共性:

1、立柱与主体结构连接需考虑立柱受力的平面外稳定性，多采用侧面夹持式、背壁夹持式和配合紧密的插芯三种形式。而单元式幕墙与主体结构连接不需要考虑立柱的平面外稳定，常采用单系点或多系点连接方式;

2、立柱型材基本上采用闭合构造，单元式立柱型材则不一定;

3、上下立柱多依靠配合紧密的长度不小于250mm插芯传力，且上下立柱间应留不小于15mm的缝隙;单元式幕墙的横滑式不采用插芯传力;

4、横梁与立柱间多通过转接件机械连接，即采用螺栓或自攻配合角铝转接使用，单元式幕墙多通过型材上的开口“O”形构造直接用螺钉或自攻钉连接;

5、构件式隐框玻璃幕墙采用定距压块方法固定玻璃面板，单元式幕墙不采用;

6、由于水密性气密性要求，构件式玻璃幕墙用硅酮耐侯密封胶封缝，而单元式幕墙板块之间依靠空间构造关系封缝。

二、作为幕墙的一般构造共性

构件式玻璃幕墙作为框支承玻璃幕墙的一个分支，具有如下一般构造共性:

1、明框的接缝部分应设置排水路径最短的泄水孔，封缝用胶条密封胶中的一种或二种组合使用，且采用雨幕原理防水；

2、明框的玻璃进槽深度与玻璃边缘至槽底的间隙应符合规范的规定，玻璃进槽深度一般情况下取15~18mm可符合要求，玻璃边缘至槽底间隙一般情况下取5mm可符合要求;

3、隐框时缝宽不宜小于l 0mm，一般取15mm;

4、幕墙玻璃表面周边与建筑内外装饰物间的缝隙不宜小于5mm;

5、框支承玻璃幕墙单片玻璃厚度不应小于6mm，夹层玻璃的单片厚度不宜小于5mm，夹层玻璃和中空玻璃的单片玻璃厚度相差不宜大于3mm，玻璃板块应便于更换;

6、隐框玻璃幕墙每块玻璃下端宜设置托条，明框玻璃幕墙的玻璃下应采用硬橡胶垫块衬托；

7、避雷网上的隔热型材，前后型材应防雷导通;避雷网上的立柱、横梁应纵横导通，并与主体均压环连接点不超过l0x l0m2或8x 12m2的避雷网;

8、幕墙横梁跨度不大于1.2m时，铝型材的壁厚不应小于2.0mm，横梁跨度大于1.2m时，铝型材的壁厚不应小于2.5mm;

9、幕墙立柱铝型材截面开口部位的壁厚不应小于3.0mm，闭口部位的壁厚不应小于2.5mm，钢型材壁厚不应小于3.0mm;

10、横梁设置位置需与吊顶、地面及窗台配合;

11、立柱设置位置需与主体柱、隔墙配合设计;

12、幕墙构件连接处的受力螺栓，铆钉不应少于2个，与主体结构间采用后加锚栓连接时，每个连接点不应少于2个锚栓;

13、每层设两个支承点时，上支承点宜采用圆孔，下支承点宜采用长圆孔条;

14、不锈钢以外的其它不同金属间应采取防腐隔离措施;

15、梁部位玻璃一般设置保温棉，保温棉与玻璃间隙宜不小于50mm ;

16、幕墙与主体结构间需配合建筑防火分区要求，设置与室内防火隔墙(防火隔断)之间的竖向耐火带，与楼而梁、板相交的水平耐火带及幕墙洞口防火封堵。

三、常见设计误区分析

构件式玻璃幕墙常见设计误区基本上有以下几条:

1、设计说明中未写明钢材和焊缝的质量等级、结构的设计使用年限、玻璃膜面位置、热工性能等级指标及对避雷方面交代不够系统全面等;隐框中空玻璃订单未注明最大风荷载值;

2、防雷包括防侧击雷和防顶击雷，应有完善的防雷系统平面布置图及节点图，且幕墙本身应纵横连网、型材外内导通，并与主体结构均压环成网状可靠连接。防顶击雷无图或未配有必要的文字说明是常见的设计误区之一。2004年6月20日晚广州市大河区黄浦大道海业路一大厦玻璃幕墙曾经被惊雷炸出一个大洞;

3、保温材料应采用GB 8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》中的A1级或A2级，采用挤塑聚苯板、铝塑板或其他保温型夹芯面板时，应注明燃烧性能分级。行业标准JG 149-2003((膨胀聚苯板薄抹灰外墙保温系统》第5.3条用黑体字规定“膨胀聚苯板应为阻燃型。所有装修材料的使用均应严格按GB 50222-95《建筑内部装修设计防火规范》(2001年修订版)的要求采用A级材料，B1级材料不宜大量使用，尤其是不能用在建筑幕墙防火带上。2009年2月央视北配楼大火、2008年7月和11月济南奥体中心大火、2007年8月上海环球金融中心无明火浓烟、2006年3月乌鲁本齐城市大酒店铝塑板大火、2005年10月上海世贸国际广场失火、2005年1月南京青少年科技活动中心大火等事故均是深刻的教训;

4、玻璃幕墙与实体墙间隔布置时防火棉应连续布置或沿洞口周圈布置，火、烟易从洞口侧面幕墙间隙攻入上层;

5、钢结构铰支座直接设在屋面上，导致无法用砼柱脚包裹。某工程不得已在钢柱上用铝板、泡沫填充剂和密封胶做“伞盖”防水，如图1所示:

6、裸露的铝立柱与结构间钢支座不美观，主要表现在大堂、楼梯间和大层高时的下悬伸钢支座处，图2依次为某工程大堂施工图上不美观支座节点及正式施工前更改的为建筑师接受的支座节点;

7、用节点图代替钢结构施工图;或有钢结构布置图但没有杆件间和与结构间的连接详图;

8、露天支承钢结构外表面只做热镀锌处理，既不符合美观性要求，又易在滨海或重工业区等中度以上侵蚀环境中生成具水溶性的硫酸锌面在几个月后出现红锈，补救的办法是用环氧磷酸锌漆过渡，再做常温氟碳喷涂;

9、后置锚栓距砼结构边距应不小于100mm;受力很大时应严格按计算确定;

10、不交代钢支座腰形孔处钢垫块焊缝，工地据此不予施焊。一般可竖边对焊，焊高同垫块厚度，此焊缝承载能力达(40x2-4x 10 ) x0.7x3x160x4=53.76(kN) ,一般情况下是足够的;

11、不知道弹性垫片防松防脱的作用，不标明时工地据此对螺钉、螺栓、锚栓不安装弹性弹片;

12、不考虑土建结构误差或考虑不够，主要表现在洞口周围。曾经有某工程钢夹码腰形孔长50mm ,有一半需扩孔至65mm，四分之一需加长20mm，钢夹码下订单之前宜在现场做好基本测量之后进行;

13、每层设双支承点时，宜取一支承点采用长圆孔连接;长圆孔处连接螺栓(钉)与插芯干涉时，插芯相应位置亦应开长圆孔;

14、埋件布置或幕墙分割平面位置未根据平面轴线定位，导致现场施工误差累积较大;

15、施工图中未标出角部受风区，或漏标建筑中部阴角区域;

16、螺纹受力时构件壁厚不按规范要求设计(见JGJ 102-2003第6.2.1,6.3.1条);

17、洞口及女儿墙防水板材与支座连接件等干涉，导致接口缝隙过多，施工操作性差，较易渗漏水，此时连接支座设计应优先满足防水板材的完整性要求.尽量少开洞.图3介绍一种女儿墙收口做法供参考。

槽钢坡向屋面折入女儿墙顶以下，若密封胶渗水可通过槽钢直接排入屋面。当然，在槽钢下再做一道防水圈材坡向屋面则更加可靠;

18、夹胶玻璃内外片采用双钢化时，增加了双钢化以及因钢化玻璃波形变形需中间膜层加厚的双重成本，且表面平整度不如非钢化夹胶玻璃。因此，应尽可能采用加厚的夹胶浮法玻璃;

19、明框饰条用螺钉或螺栓连接时型材间留有空隙，不是硬接触。这会因工人加力不均匀导致玻璃出现变形差别，影响玻璃外观，同时易使玻璃产生内部应力，增加爆裂几率;

20、保温棉或防火棉紧贴玻璃或与玻璃间距过小，将因蓄热炸裂玻璃;

21、采用悬挂构造的上悬窗特别是电动、气动上悬窗应设置可靠的防脱措施，这里介绍一种铝型材铰链式做法供参考.见图4:

22、明框时不设泄水孔，或虽设泄水孔，但排水路径较长且不直接，泄水孔宜设置在宽度的1/4处，至少每宽度二个，超过600mm间距时宜加设泄水孔;

23、窗扇玻璃托板宜与其余边板间用连接件闭合连接，与窗扇组角缝一起注组角胶防水防气;

24、斜面时应保证坡度大于2.5 % ,即大于挠度1/60加上0.7%(自洁坡度);

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

结束语：

我国众多建筑幕墙企业都在实行走出去的发展战略，理解掌握构件式玻璃幕墙构造共性及常见设计误区等知识,才有可能真正成为产品信得过企业，为中国幕墙事业的发展作出积极贡献!

参考文献：

[1]GB/T 21086-2007《建筑幕墙》.

[2]JGJ 102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》.