构件式幕墙一般设计原则.pptx

1 1安全性安全性 无论在什么情况下，安全性都是最重要的。设计指标应当满足建筑的用途、无论在什么情况下，安全性都是最重要的。设计指标应当满足建筑的用途、性能和一定的使用寿命，并遵守国家和行业相应的标准与规范。作为外维护性能和一定的使用寿命，并遵守国家和行业相应的标准与规范。作为外维护结构的幕墙应选择适当的材料、结构和足够的强度，抵御风荷载、雪荷载、结构的幕墙应选择适当的材料、结构和足够的强度，抵御风荷载、雪荷载、自重、一部分地震作用及特殊情况下外力造成的冲击荷载。并应采用有效措自重、一部分地震作用及特殊情况下外力造成的冲击荷载。并应采用有效措施保证幕墙的可靠性和耐久性。施保证幕墙的可靠性和耐久性。2 2浮动连接浮动连接 幕墙主要的连接设计除与主体结构的连接外均应采用浮动连接，并留下足幕墙主要的连接设计除与主体结构的连接外均应采用浮动连接，并留下足够的间隙，以便吸收沉降、热应力及一部分地震作用。并采用合理的密封材够的间隙，以便吸收沉降、热应力及一部分地震作用。并采用合理的密封材料或构造，对所留间隙进行密封，必须保证水密性和适当的气密性。料或构造，对所留间隙进行密封，必须保证水密性和适当的气密性。3 3经济性经济性 中国仍是一个不富裕的国家，经济适用也是一个不可忽视的原则。在保证中国仍是一个不富裕的国家，经济适用也是一个不可忽视的原则。在保证安全和一定的使用性能的前提下，应尽量节约材料成本。安全和一定的使用性能的前提下，应尽量节约材料成本。4 4等性能设计等性能设计 幕墙主要的使用性能包括气密性、水密性、保温性、隔声性、光学性。我幕墙主要的使用性能包括气密性、水密性、保温性、隔声性、光学性。我们进行幕墙设计时应采用等性能设计。等性能设计有两个含义：一是根据幕们进行幕墙设计时应采用等性能设计。等性能设计有两个含义：一是根据幕墙不同部位的使用功能和用途，采用与其相适应的性能设计；二是在使用功墙不同部位的使用功能和用途，采用与其相适应的性能设计；二是在使用功n n一般设计原则一般设计原则一般设计原则一般设计原则n n能能和用途相同的条件下，不同部位的性能应该相同。比如说：在通风百叶处和用途相同的条件下，不同部位的性能应该相同。比如说：在通风百叶处不需要使用断热型材；铝板和石材幕墙应属于装饰冷墙体系，宜采用开放式不需要使用断热型材；铝板和石材幕墙应属于装饰冷墙体系，宜采用开放式结构，不宜采用密封胶将缝隙堵死，使其密不透风；幕墙开启部分宜与固定结构，不宜采用密封胶将缝隙堵死，使其密不透风；幕墙开启部分宜与固定部分性能相同等等。部分性能相同等等。5 5可加工性、可安装性可加工性、可安装性幕墙从结构设计阶段就应当考虑加工性和安装性。加工性和安装性好，利于幕墙从结构设计阶段就应当考虑加工性和安装性。加工性和安装性好，利于组织生产和现场施工管理，可缩短工期，节约人力、设备运行及管理成本。组织生产和现场施工管理，可缩短工期，节约人力、设备运行及管理成本。6 6可维护性可维护性 幕墙设计必须考虑安装以后的维修和保养问题。幕墙面板和幕墙主幕墙设计必须考虑安装以后的维修和保养问题。幕墙面板和幕墙主杆件必须采用可拆卸结构，以便在面板破损及其他情况下进行更换。杆件必须采用可拆卸结构，以便在面板破损及其他情况下进行更换。实际上幕墙设计成可拆卸结构并不困难，而且非常必要。又如热通道实际上幕墙设计成可拆卸结构并不困难，而且非常必要。又如热通道幕墙，必须留下足够的空间进人或内侧全部为可开启结构，以便清洁幕墙，必须留下足够的空间进人或内侧全部为可开启结构，以便清洁和保养。和保养。二构件式幕墙的分类二构件式幕墙的分类n n构件式幕墙按面板材料分为玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙、陶瓷板幕墙、构件式幕墙按面板材料分为玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙、陶瓷板幕墙、光电板幕墙和不同材料之间的组合幕墙等等；按幕墙主杆件的构造分为明框光电板幕墙和不同材料之间的组合幕墙等等；按幕墙主杆件的构造分为明框幕墙、隐框幕墙和半隐框幕墙。明框幕墙按面板安装方法分为内安装式、外幕墙、隐框幕墙和半隐框幕墙。明框幕墙按面板安装方法分为内安装式、外安装式和混合安装式，其中以外安装式最为常见安装式和混合安装式，其中以外安装式最为常见(如图如图1 1所示所示)。图图1 1n n 隐框幕墙按附框与幕墙主杆件的安装方法分为内嵌式、外扣式、外挂内隐框幕墙按附框与幕墙主杆件的安装方法分为内嵌式、外扣式、外挂内装式、全外装式、外挂外装式、外顿外装式、小单元式。隐框中前装式、全外装式、外挂外装式、外顿外装式、小单元式。隐框中前3 3种为室内种为室内侧安装，其余为室外侧安装侧安装，其余为室外侧安装(如图如图2 2所示所示)。由于室内侧安装需要一定的室内空。由于室内侧安装需要一定的室内空间，将来更换面板时需破坏内装修，并且存在玻璃和铝板的组合幕墙，铝面间，将来更换面板时需破坏内装修，并且存在玻璃和铝板的组合幕墙，铝面板不好安装的问题，所以本文的所有结构和节点均以室外侧安装来进行考虑板不好安装的问题，所以本文的所有结构和节点均以室外侧安装来进行考虑和设计的。和设计的。图图2 2三幕墙主杆件与建筑主体的连接设计三幕墙主杆件与建筑主体的连接设计 幕墙杆件与建筑主体的连接结构一般为隐蔽工程，有时不是很引人注意，幕墙杆件与建筑主体的连接结构一般为隐蔽工程，有时不是很引人注意，但实际上它对整个幕墙的安全性、可靠性以及幕墙的整体优化设计起着举足轻但实际上它对整个幕墙的安全性、可靠性以及幕墙的整体优化设计起着举足轻重的作用。我们往往通过连接件把幕墙主受力杆件与主体结构上布置合理的埋重的作用。我们往往通过连接件把幕墙主受力杆件与主体结构上布置合理的埋件，用适合的方法进行连接件，用适合的方法进行连接。1.1.幕墙主受力杆件幕墙主受力杆件幕墙主受力杆件幕墙主受力杆件 通常情况下都选用立柱做幕墙主受力杆件，但实际上如果建筑主体结通常情况下都选用立柱做幕墙主受力杆件，但实际上如果建筑主体结通常情况下都选用立柱做幕墙主受力杆件，但实际上如果建筑主体结通常情况下都选用立柱做幕墙主受力杆件，但实际上如果建筑主体结构合适的情况下也可采用横梁做主受力杆件构合适的情况下也可采用横梁做主受力杆件构合适的情况下也可采用横梁做主受力杆件构合适的情况下也可采用横梁做主受力杆件(如图如图如图如图3 3所示所示所示所示)。横梁做主受力。横梁做主受力。横梁做主受力。横梁做主受力杆件，受力比较合理，防震效果更佳。并可以按多跨超静定梁进行计算，杆件，受力比较合理，防震效果更佳。并可以按多跨超静定梁进行计算，杆件，受力比较合理，防震效果更佳。并可以按多跨超静定梁进行计算，杆件，受力比较合理，防震效果更佳。并可以按多跨超静定梁进行计算，这样横梁和立柱的截面相对比较小，经济性比较好。这样横梁和立柱的截面相对比较小，经济性比较好。这样横梁和立柱的截面相对比较小，经济性比较好。这样横梁和立柱的截面相对比较小，经济性比较好。图图3 3 2.2.埋件埋件 埋件按其在主体结构上的位置划分，可分为上埋式、侧埋式和下埋式埋件按其在主体结构上的位置划分，可分为上埋式、侧埋式和下埋式(如如图图4 4所示所示)，其中下埋式受力较为不利，应谨慎使用；按其安装时间分为预，其中下埋式受力较为不利，应谨慎使用；按其安装时间分为预埋式埋件和后补式埋件。后补式埋件只能通过膨胀螺栓和化学锚栓和主体埋式埋件和后补式埋件。后补式埋件只能通过膨胀螺栓和化学锚栓和主体结构进行连接。由于后补式埋件的安装质量受现场施工的条件和人员的影结构进行连接。由于后补式埋件的安装质量受现场施工的条件和人员的影响非常大，不容易控制，经常达不到设计指标，尤其是国家已明文规定受响非常大，不容易控制，经常达不到设计指标，尤其是国家已明文规定受拉部位不允许使用膨胀螺栓，所以如非必要尽量不采用后补式埋件。预埋拉部位不允许使用膨胀螺栓，所以如非必要尽量不采用后补式埋件。预埋式埋件根据埋件形状分为槽形埋件式埋件根据埋件形状分为槽形埋件(如图如图5 5所示所示)和爪形埋件和爪形埋件 (A(AF F为几种常为几种常见类型，如图见类型，如图6 6所示所示)。图图 4 4 图图5 5 图图6 6 埋件与主体的连接强度直接决定了整个幕墙的安全，必须严格控制。在埋件设计埋件与主体的连接强度直接决定了整个幕墙的安全，必须严格控制。在埋件设计时应注意以下几点：时应注意以下几点：(1).(1).预埋式埋件锚筋与埋板的尺寸和位置在设计时应严格依据预埋式埋件锚筋与埋板的尺寸和位置在设计时应严格依据玻璃幕墙工程规范玻璃幕墙工程规范(JGJ102-2003)(JGJ102-2003)及及混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB50010-2002)(GB50010-2002)进行设计。进行设计。(2).(2).注意锚筋的长度不要超过结构尺寸（如梁厚度），避免锚筋露出结构外。注意锚筋的长度不要超过结构尺寸（如梁厚度），避免锚筋露出结构外。(3).(3).爪形埋件中爪形埋件中A A、B B两型锚筋宜采用螺纹钢。两型锚筋宜采用螺纹钢。C C、D D型的锚筋在设计时应考虑锚筋间的干涉型的锚筋在设计时应考虑锚筋间的干涉及锚筋在安装时与结构配筋之间的干涉问题。及锚筋在安装时与结构配筋之间的干涉问题。E E、F F型埋件适合于需要进行防雷的部位。型埋件适合于需要进行防雷的部位。(4).(4).埋板的大小在设计时应考虑幕墙的结构形式的需要。埋板的大小在设计时应考虑幕墙的结构形式的需要。3.3.连接件连接件连接件连接件 幕墙主受力杆件与埋件通过连接件进行连接。机械加工的幕墙杆件精度高，而随幕墙主受力杆件与埋件通过连接件进行连接。机械加工的幕墙杆件精度高，而随建筑土建施工的埋件误差非常大，所以要求连接件有足够的调节能力适应这种差异。建筑土建施工的埋件误差非常大，所以要求连接件有足够的调节能力适应这种差异。连接件根据其可调节方式可分为普通连接件、三维连接件连接件根据其可调节方式可分为普通连接件、三维连接件(如图如图7 7所示所示)和四维连接件。和四维连接件。连接件材料较为常用的是连接件材料较为常用的是Q235Q235钢板和型钢，钢板和型钢，60636063T5T5挤压铝型材。四维连接件和铝连挤压铝型材。四维连接件和铝连接件由于成本较高，一般多应用于单元幕墙。接件由于成本较高，一般多应用于单元幕墙。连接件的形式多种多样，限于篇幅不能一一列出，应根据工程实际需求，进行选择连接件的形式多种多样，限于篇幅不能一一列出，应根据工程实际需求，进行选择和设计。为了适应土建误差和施工方便，幕墙主杆件与主体结构之间理论上应留有不和设计。为了适应土建误差和施工方便，幕墙主杆件与主体结构之间理论上应留有不小于小于50mm50mm的间隙，并在三个方向上留有调节余地：前后不小于的间隙，并在三个方向上留有调节余地：前后不小于30mm30mm，左右不小于，左右不小于 20mm 20mm，上下不小于，上下不小于15mm15mm。虽然普通连接件只有一个方向可以调节，但它可以与埋件进。虽然普通连接件只有一个方向可以调节，但它可以与埋件进行点焊，如位置不合适，很容易拆下重新安装。三维连接件为了实现三维调整，一般通过行点焊，如位置不合适，很容易拆下重新安装。三维连接件为了实现三维调整，一般通过两个连接件进行转接，并需要在埋板上有调节螺栓。调节螺栓可以用栽焊的办法安装在埋两个连接件进行转接，并需要在埋板上有调节螺栓。调节螺栓可以用栽焊的办法安装在埋板上或选择带有滑槽的埋件。板上或选择带有滑槽的埋件。图图7 7 连接件调整到位后，需在合适的时候将连接件与埋件、连接件之间、连接件与螺栓垫连接件调整到位后，需在合适的时候将连接件与埋件、连接件之间、连接件与螺栓垫片片(厚度厚度 3mm)3mm)进行焊接处理或采用其他措施保证牢固不松动。如使用铝连接件，因其难进行焊接处理或采用其他措施保证牢固不松动。如使用铝连接件，因其难以在现场焊接，也应采用有效措施保证连接部位牢固不松动。螺栓需与螺栓垫片点焊或有以在现场焊接，也应采用有效措施保证连接部位牢固不松动。螺栓需与螺栓垫片点焊或有其他防松脱措施。所有焊接部位均需要进行防腐处理。所有不同金属接触部位均应放置绝其他防松脱措施。所有焊接部位均需要进行防腐处理。所有不同金属接触部位均应放置绝缘垫片，其中以尼龙垫片缘垫片，其中以尼龙垫片(2mm)(2mm)最为合适，抗老化性好，有较好的硬度的同时又有一定的最为合适，抗老化性好，有较好的硬度的同时又有一定的弹性。普通连接件在焊接时很容易将尼龙垫片烧化，所以有用弹性。普通连接件在焊接时很容易将尼龙垫片烧化，所以有用1mm1mm石棉垫片来替代。但石石棉垫片来替代。但石棉垫易吸水，失去绝缘作用，所以本着质量第一的精神，宜采用三维连接件。棉垫易吸水，失去绝缘作用，所以本着质量第一的精神，宜采用三维连接件。由于所有的荷载最终都要通过连接件传递给主体，所以不管用什么方法，幕墙由于所有的荷载最终都要通过连接件传递给主体，所以不管用什么方法，幕墙主杆件与主体必须连接牢固，不允许采用弹性活动连接，不允许使用材质较软的主杆件与主体必须连接牢固，不允许采用弹性活动连接，不允许使用材质较软的弹性垫片，不允许产生相对滑移弹性垫片，不允许产生相对滑移 (赵西安在赵西安在建筑幕墙工程手册建筑幕墙工程手册558558页里的论页里的论述完全不对述完全不对)。这个是经过二十年的经验和教训得出的结论，。这个是经过二十年的经验和教训得出的结论，而赵西安则一个大而赵西安则一个大楼也没设计过。楼也没设计过。不同的埋件设置，决定了不同的受力方式和计算力学模型，对优化设计，节约成不同的埋件设置，决定了不同的受力方式和计算力学模型，对优化设计，节约成本很关键，以下是几种幕墙安装方式及受力模型，如图本很关键，以下是几种幕墙安装方式及受力模型，如图8 8所示。所示。图图8 8以上模型均是以上端悬挂为例，拉弯杆件要比下端支撑的压弯构件受力好的多，不需计算失稳问题，所以实际设计中如无特殊情况，杆件均应采用上端悬挂。在相同的杆件和层高的情况下，这几种计算模型里，简支梁受力最为不利，对立柱的惯性矩和抵抗矩的要求最大，但简支梁安装简单，适应性强，有无窗台墙均可，对插芯的要求不高。外伸梁和双跨梁受力较简支梁有利的多，较为节约立柱材料，但对主体结构和设计均有要求。外伸梁尤其是双跨外伸梁，需要有窗台墙遮挡幕墙立柱接缝，并且插芯要有相当的强度来抵御所受弯矩。双跨梁则需要下返梁有足够的空间来安装第二个埋件，并且下支撑点应为长圆孔。在条件允许的情况下，双跨梁可以选择上埋和下埋的组合，这样中间支点最接近梁中间，受力最为有利。另外，一般情况下构件式幕墙和单元式幕墙均不要简化为连续梁，因为这样做弊病太大，详细原因在立柱与立柱的连接设计里谈。四幕墙主杆件之间的连接设计四幕墙主杆件之间的连接设计幕墙主杆件之间的连接设计包括立柱与立柱的连接设计和立柱与横梁的连接幕墙主杆件之间的连接设计包括立柱与立柱的连接设计和立柱与横梁的连接设计。设计。1.立柱与立柱的连接设计立柱与立柱的连接设计(横梁与横梁的连接横梁与横梁的连接)立柱与立柱之间应预留不小于立柱与立柱之间应预留不小于20mm的间隙的间隙(102-2003规定为规定为15mm)，以适，以适应和吸收主体沉降、温差变形、地震作用和施工误差。立柱与立柱连接一般都应和吸收主体沉降、温差变形、地震作用和施工误差。立柱与立柱连接一般都通过一个插芯通过一个插芯(一端固定，一端自由一端固定，一端自由)来实现的。插芯设计应注意以下几点：来实现的。插芯设计应注意以下几点：(1).插芯应有合适的强度插芯应有合适的强度 当插芯位于支点附近，按简支梁进行计算时，其所受弯矩接近于零，所受剪当插芯位于支点附近，按简支梁进行计算时，其所受弯矩接近于零，所受剪力接近最大。当插芯离支点较远，按外伸梁进行计算时，其所受弯矩和剪力都力接近最大。当插芯离支点较远，按外伸梁进行计算时，其所受弯矩和剪力都比较大。往往立柱外伸部分受窗台墙的影响，一般不会太长，所以插芯所受弯比较大。往往立柱外伸部分受窗台墙的影响，一般不会太长，所以插芯所受弯矩远远小于立柱所受弯矩。但本着安全的原则，插芯的安全系数应大于立柱，矩远远小于立柱所受弯矩。但本着安全的原则，插芯的安全系数应大于立柱，具体要求如下：具体要求如下：为了增加插芯的抗剪能力和惯性矩，插芯的壁厚应满足为了增加插芯的抗剪能力和惯性矩，插芯的壁厚应满足t4mm(实际应用中实际应用中为了经济省料，一般以为了经济省料，一般以t=4mm居多居多)。插芯的惯性矩一般可以小于立柱惯性矩，但其最小惯性矩应满足插芯的惯性矩一般可以小于立柱惯性矩，但其最小惯性矩应满足Icx50cm4。当铰点螺栓贯穿插芯按简支梁计算时，插芯的惯性矩当铰点螺栓贯穿插芯按简支梁计算时，插芯的惯性矩Icx应大于立柱惯性矩应大于立柱惯性矩Ilz的八分之一。的八分之一。当按外伸梁计算时，插芯的惯性矩当按外伸梁计算时，插芯的惯性矩Icx应大于立柱惯性矩应大于立柱惯性矩Ilz的二分之一，的二分之一，在必要时可以等于或大于立柱惯性矩。在必要时可以等于或大于立柱惯性矩。(2).插芯与立柱连接应采用线接触插芯与立柱连接应采用线接触 由于型材在挤压时，必然会产生弯曲、扭拧变形，而插芯必须要插入立柱由于型材在挤压时，必然会产生弯曲、扭拧变形，而插芯必须要插入立柱一定深度一定深度(102规定插芯长度规定插芯长度250mm)，如采用四周面接触，势必会造成，如采用四周面接触，势必会造成很难安装进去。所以插芯与立柱连接应采用线接触，以下是几种常见的设很难安装进去。所以插芯与立柱连接应采用线接触，以下是几种常见的设计方法计方法(如图如图9)图9 1型不是一个好方案，它的尖点在风荷载的作用下，很快发生较大的挤压型不是一个好方案，它的尖点在风荷载的作用下，很快发生较大的挤压变形，造成插芯与立柱的配合间隙加大，对抵御风荷载非常不利。这个方变形，造成插芯与立柱的配合间隙加大，对抵御风荷载非常不利。这个方案在插芯上绝对不应当使用。案在插芯上绝对不应当使用。2型是一个可以采用的方案，尖点虽然也会发生挤压变形，但由于它的尖型是一个可以采用的方案，尖点虽然也会发生挤压变形，但由于它的尖点是圆弧型的，变形较小，对插芯与立柱的配合影响不大。其设计值应满点是圆弧型的，变形较小，对插芯与立柱的配合影响不大。其设计值应满足：足：a23mm，h14mm。3型是一个非常值得推荐和优先使用的方案。它的尖点是一个型是一个非常值得推荐和优先使用的方案。它的尖点是一个1mm的平台，很的平台，很难发生挤压变形。在设计合理的情况下，它的防雷导通能力很好，插芯与立柱难发生挤压变形。在设计合理的情况下，它的防雷导通能力很好，插芯与立柱的接触面积可满足规范上防雷的要求，可以取消在立柱与立柱之间为防雷而设的接触面积可满足规范上防雷的要求，可以取消在立柱与立柱之间为防雷而设的连接片。当然这样也是有风险的，那就是如何通过监理这一关。其设计值应的连接片。当然这样也是有风险的，那就是如何通过监理这一关。其设计值应满足：满足：a34mm，h14mm。h取取14mm是较为合理的，太大这条筋的强度会拖累整个插芯的强度。是较为合理的，太大这条筋的强度会拖累整个插芯的强度。(3).插芯与立柱的配合设计插芯与立柱的配合设计 插芯与竖框的配合一般以竖框内腔为基准来进行插芯外廓尺寸的设计。插芯与竖框的配合一般以竖框内腔为基准来进行插芯外廓尺寸的设计。为了有效抵抗风荷载，前后总间隙不宜太大，也不宜使用过盈和过渡配和造成为了有效抵抗风荷载，前后总间隙不宜太大，也不宜使用过盈和过渡配和造成安装困难，综合考虑取安装困难，综合考虑取00.5mm为宜。由于与主体结构连接处理牢固后，为宜。由于与主体结构连接处理牢固后，需在此处考虑减震，同时间隙不能太大，所以左右总间隙取需在此处考虑减震，同时间隙不能太大，所以左右总间隙取0.51.0mm为为宜。开模时可以先开立柱，再配做插芯。宜。开模时可以先开立柱，再配做插芯。图10 如图如图10所示，按层间高所示，按层间高3500mm，插芯插入深度为，插芯插入深度为(250-20)/2=115mm进行计算，当插芯和立柱配合间隙为进行计算，当插芯和立柱配合间隙为20.51.0时立柱所允许的的变形量为：时立柱所允许的的变形量为：135002/11515.2230.44mm而钢筋混凝土框架的楼层弹性层间位移角限值而钢筋混凝土框架的楼层弹性层间位移角限值1/550，防震设计时的允许变，防震设计时的允许变形量为：形量为：dz=3500319.09mm两值相比较两值相比较1dz3.8711.35mm。可以看出绝大部分情况都可以。可以看出绝大部分情况都可以满足防震设计的要求，当插芯和立柱间隙最小时，立柱的变形也才不到满足防震设计的要求，当插芯和立柱间隙最小时，立柱的变形也才不到4mm，效，效果非常理想。果非常理想。(4).一个锚点的立柱不能按多跨梁和连续梁进行计算一个锚点的立柱不能按多跨梁和连续梁进行计算 现在经常有一些专家把图现在经常有一些专家把图8前前2种模型按多跨梁和连续梁进行计算，包括一些种模型按多跨梁和连续梁进行计算，包括一些软件也提供这种算法，这是十分错误的。只有达到以下条件才能称为连续梁：软件也提供这种算法，这是十分错误的。只有达到以下条件才能称为连续梁：插芯的惯性矩应大于与之相配的立柱的惯性矩。在两个方向上总间隙均不超过插芯的惯性矩应大于与之相配的立柱的惯性矩。在两个方向上总间隙均不超过0.2mm。插芯总长度应为立柱内腔对角线长度的。插芯总长度应为立柱内腔对角线长度的4倍。倍。在这种情况下，不仅安装困难，防震效果不好，而且让较小尺寸的插芯惯性在这种情况下，不仅安装困难，防震效果不好，而且让较小尺寸的插芯惯性矩比大尺寸的立柱还要大，其壁厚需增加很多，再加上插芯总长度也加长了好多，矩比大尺寸的立柱还要大，其壁厚需增加很多，再加上插芯总长度也加长了好多，基本和立柱上省下的料抵消了。所以实际中很少有人会这样设计，如仍按多跨梁基本和立柱上省下的料抵消了。所以实际中很少有人会这样设计，如仍按多跨梁和连续梁进行计算，立柱将偏于不安全。实际上完全可以按外伸梁或双跨梁来计和连续梁进行计算，立柱将偏于不安全。实际上完全可以按外伸梁或双跨梁来计算和设计，即节约铝型材，又很安全。算和设计，即节约铝型材，又很安全。五板块与主杆件的连接设计1隐框幕墙板块与主杆件的连接设计隐框幕墙板块与主杆件的连接设计 隐框玻璃幕墙用硅酮结构胶把玻璃和铝附框粘接起来，从外立面上看形成只隐框玻璃幕墙用硅酮结构胶把玻璃和铝附框粘接起来，从外立面上看形成只有很窄胶缝的大面积玻璃镜面。玻璃和附框粘接后形成的板块与主杆件在外侧安有很窄胶缝的大面积玻璃镜面。玻璃和附框粘接后形成的板块与主杆件在外侧安装有四种常见的连接方式即：装有四种常见的连接方式即：1 全压板外装式；全压板外装式；2 外挂外装式；外挂外装式；3 外顿外装式；外顿外装式；4 小单元式。这四种连接方式各有不同特点，在使用时应根据工程实际灵活应用。小单元式。这四种连接方式各有不同特点，在使用时应根据工程实际灵活应用。n n(1)(1)不同连接方式的构造及特点不同连接方式的构造及特点n n全压板外装式通过螺栓、螺钉或自攻钉在附框四周几点用压板将板块附框连接到立柱全压板外装式通过螺栓、螺钉或自攻钉在附框四周几点用压板将板块附框连接到立柱和横梁上和横梁上(如图如图1919、21)21)。全压板外装式幕墙加工简单，适应性强，容易实现转角、圆。全压板外装式幕墙加工简单，适应性强，容易实现转角、圆弧、异形及其它造型复杂的幕墙。但其安装时，需将一圈压板均紧固，较为费时。且弧、异形及其它造型复杂的幕墙。但其安装时，需将一圈压板均紧固，较为费时。且安装时还需要有人扶持附框板块，以防板块掉落，又较为费工。它的安装质量受现场安装时还需要有人扶持附框板块，以防板块掉落，又较为费工。它的安装质量受现场施工人员影响较大，如压板的间距，螺纹连接的拧紧力很难做到一一检测，而这两项施工人员影响较大，如压板的间距，螺纹连接的拧紧力很难做到一一检测，而这两项对幕墙的安全和质量又是很重要的。控制不好容易出现由于压紧力不均而造成的安装对幕墙的安全和质量又是很重要的。控制不好容易出现由于压紧力不均而造成的安装应力，出现玻璃的自爆现象。更危险的情况是在压紧力不够、紧固件质量不好、压板应力，出现玻璃的自爆现象。更危险的情况是在压紧力不够、紧固件质量不好、压板和附框型材截面设计不合理等情况，遇到较大负风压的作用下，板块有可能被破坏和附框型材截面设计不合理等情况，遇到较大负风压的作用下，板块有可能被破坏(北北京京XXXXXX工程的采光顶就因设计和施工不合理，被大风把玻璃板块掀翻工程的采光顶就因设计和施工不合理，被大风把玻璃板块掀翻)。图图19 与立柱压板连接常见结构示意图与立柱压板连接常见结构示意图 外挂外装式与立柱的连接和全压板外装式基本相同外挂外装式与立柱的连接和全压板外装式基本相同(如图如图19)19)。而与横梁。而与横梁则采用和小单元式幕墙横梁相似或相同的结构，安装时将板块附框的挂钩挂则采用和小单元式幕墙横梁相似或相同的结构，安装时将板块附框的挂钩挂插在横梁插槽上。例如图插在横梁插槽上。例如图2222附框可见，其横梁下插槽的位置为避开附框比小附框可见，其横梁下插槽的位置为避开附框比小单元式幕墙横梁的提高了一些。外挂外装式在制做横梁弯弧的圆弧幕墙时较单元式幕墙横梁的提高了一些。外挂外装式在制做横梁弯弧的圆弧幕墙时较全压板外装式为困难。这是由于板块的挂钩与横梁上的插槽通长配合，在弯全压板外装式为困难。这是由于板块的挂钩与横梁上的插槽通长配合，在弯弧时横梁插槽和附框的挂钩易发生变形，它们的曲率易有差异，这都会造成弧时横梁插槽和附框的挂钩易发生变形，它们的曲率易有差异，这都会造成安装时插入困难。但外挂外装式安装速度比全压板外装式要快，在板块挂好安装时插入困难。但外挂外装式安装速度比全压板外装式要快，在板块挂好后不需要人员扶持，节约人力。而且其采用上挂式安装结构，使板块处于悬后不需要人员扶持，节约人力。而且其采用上挂式安装结构，使板块处于悬挂受拉状态，可避免因重力影响而产生的铝板中部挂受拉状态，可避免因重力影响而产生的铝板中部“鼓包鼓包”和玻璃变形失真和玻璃变形失真的现象。的现象。外顿外装式安装时有些类似于推拉窗，先将板块上附框插槽斜插入在横外顿外装式安装时有些类似于推拉窗，先将板块上附框插槽斜插入在横梁伸出的下牛腿上后，将板块扶正放下，下附框插槽座在横梁伸出的上牛腿梁伸出的下牛腿上后，将板块扶正放下，下附框插槽座在横梁伸出的上牛腿上（如图上（如图2323），因此板块的高度不能太小。外顿外装式与立柱的连接也与全），因此板块的高度不能太小。外顿外装式与立柱的连接也与全压板外装式基本相同（如图压板外装式基本相同（如图1919）。它制做圆弧幕墙和安装速度上与外挂外装）。它制做圆弧幕墙和安装速度上与外挂外装式的特点接近。以上两种幕墙均同样存在压板的间距，螺纹连接的拧紧力不式的特点接近。以上两种幕墙均同样存在压板的间距，螺纹连接的拧紧力不好控制的问题好控制的问题 图图20与立柱插接常见结构示意图与立柱插接常见结构示意图图图21 与横梁压板连接常见结构示意图与横梁压板连接常见结构示意图 图图22 外挂外装式横梁插接结构示意图外挂外装式横梁插接结构示意图 图图23 外顿外装式横梁插接结构示意图外顿外装式横梁插接结构示意图图图24 小单元式横梁插接结构示意图小单元式横梁插接结构示意图 小单元式板块与横梁和立柱的连接均是通过插接实现的，安装时将板块上下小单元式板块与横梁和立柱的连接均是通过插接实现的，安装时将板块上下附框的挂钩置于横梁的插槽口之上，对好后放下，根据结构左移或右移将板块左附框的挂钩置于横梁的插槽口之上，对好后放下，根据结构左移或右移将板块左右附框的挂钩推入立柱的插槽口之内右附框的挂钩推入立柱的插槽口之内(如图如图21、24)，之后安装限位装置，以防，之后安装限位装置，以防板块从主杆件的插槽内脱出。小单元式幕墙靠主杆件本身定位，一般采用上挂式板块从主杆件的插槽内脱出。小单元式幕墙靠主杆件本身定位，一般采用上挂式安装结构，完全取消了以往的压板连接方式，使得其有了一些其它连接方式无法安装结构，完全取消了以往的压板连接方式，使得其有了一些其它连接方式无法比拟的优势：安装简便，易于调整，很容易实现无序安装，安装速度快，施工周比拟的优势：安装简便，易于调整，很容易实现无序安装，安装速度快，施工周期短，维修和更换亦简单易行；同时使连接由点接触变为线接触，强度趋于更加期短，维修和更换亦简单易行；同时使连接由点接触变为线接触，强度趋于更加合理，消除了人为因素产生的安全隐患，更加安全可靠；更容易控制幕墙的合理，消除了人为因素产生的安全隐患，更加安全可靠；更容易控制幕墙的安装质量。这恐怕也是各大幕墙企业争相推出自己的小单元幕墙系统的主要原因吧。安装质量。这恐怕也是各大幕墙企业争相推出自己的小单元幕墙系统的主要原因吧。但小单元最大的问题是：一是制造圆弧幕墙困难但小单元最大的问题是：一是制造圆弧幕墙困难(其原因同外挂外装式其原因同外挂外装式)；二是加工；二是加工复杂，安装和加工时有方向性，否则将无法安装。即便这样，小单元仍然不失为一复杂，安装和加工时有方向性，否则将无法安装。即便这样，小单元仍然不失为一种值得推荐和大力发展的幕墙系统。种值得推荐和大力发展的幕墙系统。另外还有一种很少采用的连接方式另外还有一种很少采用的连接方式外插外装式。它是板块与立柱采用和小外插外装式。它是板块与立柱采用和小单元式相同的插接结构单元式相同的插接结构(参考图参考图24)，而与横梁则采用压板来实现连接的，而与横梁则采用压板来实现连接的(参考图参考图21)。一个好的幕墙系统，除了要保证必要的功能和性能外，还要适应各种建筑立。一个好的幕墙系统，除了要保证必要的功能和性能外，还要适应各种建筑立面，能够实现复杂的造型，突出建筑的美感。外插外装式的优点在于它不仅可以满面，能够实现复杂的造型，突出建筑的美感。外插外装式的优点在于它不仅可以满足以上要求，而且还可以作为辅助结构配合小单元式结构，实现在圆弧幕墙处的过足以上要求，而且还可以作为辅助结构配合小单元式结构，实现在圆弧幕墙处的过渡。所以这种幕墙结构，应该得到重视和发展。渡。所以这种幕墙结构，应该得到重视和发展。表表1 1 各种隐框幕墙连接方式的特点各种隐框幕墙连接方式的特点 连接方式连接方式 特点特点全压板外装式全压板外装式外挂外装式外挂外装式外顿外装式外顿外装式小单元式小单元式制作异形幕墙制作异形幕墙易易难难难难难难制造圆弧幕墙制造圆弧幕墙易易难难一般一般较难较难制作开放式幕墙制作开放式幕墙难难难难难难易易现场质量控制现场质量控制难难难难难难易易板面平整度板面平整度差差好好差差好好安装速度安装速度一般一般快快快快很快很快无序安装无序安装难难难难难难易易安装所需人员安装所需人员多多少少少少少少安装、加工方向性安装、加工方向性无无无无无无有有车间加工量车间加工量小小小小小小大大n n(2)(2)隐框幕墙板块连接设计中的基本注意事项隐框幕墙板块连接设计中的基本注意事项n n这几种连接方式虽然说结构有所不同，但还是存在着很多共同的注意事项和这几种连接方式虽然说结构有所不同，但还是存在着很多共同的注意事项和设计要点。设计要点。n n板块浮动式连接板块浮动式连接n n可以说浮动式连接是幕墙设计最基本的一个原则，作为板块与杆件之间的连可以说浮动式连接是幕墙设计最基本的一个原则，作为板块与杆件之间的连接也不例外。一个好的板块连接结构它应该能够同时满足以下要求：对风荷接也不例外。一个好的板块连接结构它应该能够同时满足以下要求：对风荷载有减振和缓冲作用；在热应力作用下，保证板块的自由伸缩，不产生摩擦载有减振和缓冲作用；在热应力作用下，保证板块的自由伸缩，不产生摩擦噪音；在防震设计时，应保证主杆件与板块之间可以无阻碍的产生相对平面噪音；在防震设计时，应保证主杆件与板块之间可以无阻碍的产生相对平面变形，即主杆件变位成菱形，而板块仍为长方形，以吸收地震作用。这就要变形，即主杆件变位成菱形，而板块仍为长方形，以吸收地震作用。这就要求板块附框与杆件之间，一要设置设计合理的胶条，二要在合适的部位留出求板块附框与杆件之间，一要设置设计合理的胶条，二要在合适的部位留出合理的间隙。合理的间隙。n na a如何设计附框与杆件之间的胶条如何设计附框与杆件之间的胶条n n有些幕墙的结构为了节约成本有些幕墙的结构为了节约成本,在附框与杆件之间不设置胶条在附框与杆件之间不设置胶条(以压板式结构以压板式结构最为常见最为常见,如图如图19-1)19-1)。应该说这是极其不合理的，它存在着很多弊病：。应该说这是极其不合理的，它存在着很多弊病：n n.没有胶条减振，风荷载和地震作用直接传递到结构胶。这对结构胶的使用没有胶条减振，风荷载和地震作用直接传递到结构胶。这对结构胶的使用寿命和安全性均很不利。寿命和安全性均很不利。n n.阻碍板块自由伸缩，导致附框变形，产生摩擦噪音。前文曾经阐述的摩擦阻碍板块自由伸缩，导致附框变形，产生摩擦噪音。前文曾经阐述的摩擦噪音产生的原因，产生摩擦噪音的几个条件在这种情况全具备了。而且为了噪音产生的原因，产生摩擦噪音的几个条件在这种情况全具备了。而且为了抵抗风荷载和地震作用，紧固压板的螺纹连接要保证相当的拧紧力，这势必抵抗风荷载和地震作用，紧固压板的螺纹连接要保证相当的拧紧力，这势必造成了附框和杆件之间的摩擦力非常的大，更易产生较大的摩擦噪音。开放造成了附框和杆件之间的摩擦力非常的大，更易产生较大的摩擦噪音。开放式结构和金属面板由于受室外温度影响比较大，这种情况更为严重。式结构和金属面板由于受室外温度影响比较大，这种情况更为严重。n n.丧失变形能力，在地震时易发生破损。进行防震设计有两个思路：一是结丧失变形能力，在地震时易发生破损。进行防震设计有两个思路：一是结构的强度防震，二是结构的变形防震。结构的强度防震主要依靠增加结构本构的强度防震，二是结构的变形防震。结构的强度防震主要依靠增加结构本身的强度，来抵御地震的作用，控制结构的变形在允许的范围内。当限于条身的强度，来抵御地震的作用，控制结构的变形在允许的范围内。当限于条件，结构本身的强度不足以抵抗地震作用，这时应该在结构不破坏的情况下，件，结构本身的强度不足以抵抗地震作用，这时应该在结构不破坏的情况下，采用合理的措施，增加结构的变形能力，来适应地震波的冲击，即为结构的采用合理的措施，增加结构的变形能力，来适应地震波的冲击，即为结构的变形防震。作为外维护结构的幕墙，受到设计、成本、安装和维修等多方面变形防震。作为外维护结构的幕墙，受到设计、成本、安装和维修等多方面原因的制约，采用结构的强度防震是不合理的。而浮动式连接这一幕墙设计原因的制约，采用结构的强度防震是不合理的。而浮动式连接这一幕墙设计基本原则正是结构的变形防震在实际中的应用。这种不使用胶条的压板式结基本原则正是结构的变形防震在实际中的应用。这种不使用胶条的压板式结构，连接牢固后丧失了变形能力，在强烈地震时，易在幕墙薄弱部位发生破构，连接牢固后丧失了变形能力，在强烈地震时，易在幕墙薄弱部位发生破坏。坏。n n所以由以上可见，在附框与杆件之间不设置胶条的危害有多大，像这种省掉所以由以上可见，在附框与杆件之间不设置胶条的危害有多大，像这种省掉胶条的偷工减料的设计方法，还是少用为妙。正像前文论述的那样，在这个胶条的偷工减料的设计方法，还是少用为妙。正像前文论述的那样，在这个位置设置胶条主要的作用是为了缓冲、减震、降低摩擦噪音。另外在大多数位置设置胶条主要的作用是为了缓冲、减震、降低摩擦噪音。另外在大多数结构里还起到第二道密封的作用。除了保证胶条的正常使用功能外，还需要结构里还起到第二道密封的作用。除了保证胶条的正常使用功能外，还需要考虑胶条安装、运输的方便及一定的使用年限。所以不是有了胶条就万事大考虑胶条安装、运输的方便及一定的使用年限。所以不是有了胶条就万事大吉了，一个好的胶条设计涉及胶条的安装方式