浅析单元式幕墙构造.docx

浅谈单元式幕墙构造

一、单元幕墙的概念：
所谓“单元式幕墙”是从幕墙构造表现形式及安装施工方法方面相对于传统的“构建式幕墙”定义出来的，单元式幕墙就是将面板和金属框架（横梁、立柱）在工厂组装为幕墙单元板块后运至施工现场的，以幕墙单元板块的形式在现场完成吊装施工的框支撑幕墙，这种单元一般为一个楼层高度。
二：单元幕墙的特点：
单元幕墙是在工厂里面加工程度最高的一种类型幕墙，在工厂不仅要加工竖框、横框等元件，还要用这些元件拼装成单元组件框，并将幕墙面板（玻璃、铝板、花岗石板等）安装在单元组件框的相应位置上，形成单元组件。每个单元组件上、下框（左、右框）对插形成组合杆，完成单元组件间接缝，最终形成整幅幕墙。单元式幕墙的主要工作量是在工厂完成的，这样它可以进行工业化生产，大大提高劳动生产率和产品质量，这就决定了 单元式幕墙具有以下特点：
优点：
a. 安装速度快，施工周期短，特别适用于现代化高层建筑；
b. 幕墙表面平整度高，装饰效果好；
c. 采用胶条密封，幕墙表面污染小；
d. 单元构件是采用电脑控制加工中心在工厂内完成加工，加工质量好；
e. 三维调整范围大。
缺点：
a. 无论是现场工地还是工厂需较大的占地空间，用于构件的摆放；
b. 运输成本高，易破损；
c. 由于加工精度要求高，因而加工成本较高；
d. 施工组织较复杂；
e. 实现复杂造型的功能有一定局限；
f. 单元式幕墙与主体结构的连接和安装在室内进行，对于剪力墙位置不适用。
三、单元幕墙的结构类型图解
单元幕墙作法有两大类：即插接方式（或称楔合式）和对接方式（或称独立式）。插接方式是通过杆件的对插来完成幕墙的接缝（如图一），对接方式是通过胶条的对接来完成幕墙的接缝。现在比较流行的是插接方式，从幕墙结构上又划分为两种类型，即横锁型和横滑型。

① ② ① ②
空洞

③ ④ ③ ④

板块插接示意图（图一） 空洞形成示意图（图二）
①为左上单元板块②为右上单元板块
③为左下单元板块④为右下单元板块

横锁型构造是在相邻上下两单元组件竖框内设各自开口铸铝插芯，铸铝插芯也互相对插，将接缝处空洞封堵，由于上下单元竖框用铸铝插芯插接，上下单元形成横向锁定，即上单元组件不能在下单元组件上框中滑动。在地震作用下，其地震与构件式相同，即竖框随建筑物主结构层间位移进行平面内变形，对单个单元组件来讲，其平面内变形会大于横滑型。
横滑型构造是在左右相邻两单元组件上框中设封口板，用这个封口板将上下左右四个单元组件结合部位内外贯通的开口风度，由于这个封口板嵌在单元组件上框的滑槽内，它不限制上单元下框，在相邻下单元组件上框内滑动，在地震作用下，建筑物产生层间位移时，原来上下对齐的单元组件，在建筑主体结构产生层间位移时，强制上单元组件滑入与其对齐的下单元向邻邦的单元组件上框。
由于单元板块安装时在四个相邻板块间会形成一个内外惯穿的空洞（如图二），对这个空洞的不同处理方式决定了单元幕墙的类型，以下分述之。
（一）横滑型单元幕墙：
封口板安装说明：
封口板搁置于待安装板块的上横框（图三），板块安装就位后将封口板滑至两相邻板块中央（图四），拧紧螺钉（单侧固定）并涂胶，然后在封口板两侧施打密封胶（图五）。

图三 图四

螺钉

施打密封胶（左右）两侧）

图五
横竖框加工
本图中结构由于单元上横框通长（盖过竖框端头），若实现顺利插接则竖框下端需作铣加工;其加工尺寸与单元下横框槽口相匹配，并开设排水孔，竖框侧壁的排水孔与上横框结露槽对应；
排水说明：大量的水由最外层的密封胶条阻挡，少量的水由后置挡水板阻挡；经二道防水材料作用，最后只有微量的水进入封口板内经单元板块上横框之排水路径导入竖框前腔内，可每三层设外披水板，将水导出幕墙外。面板后的少量结露水汽由上横框之结露槽收集，经由竖框侧壁的排气孔导入竖框前腔内。
小结：如果设计合理，横滑型单元幕墙排水效果可达到很高的水密性能等级，是其优点；但是该系统对折线形式及圆弧形式的幕墙在使用上有一定局限性，是其缺点。
（二）横锁型单元幕墙：
横锁型是在相邻上下两单元组件竖框内设开口铸铝插芯，铸铝插芯也互相对插，将接缝处空洞封堵，由于上下单元竖框用铸铝插芯插接，上下单元形成横向锁定（图六、七），即上单元组件不能在下单元组件上框中滑动

图六 图七
竖框加工图解
说明：竖框加工如图示（图八）将阴影部分铣掉，为安装插芯及现场安装需要。同时在安装横龙骨处及连接件处要在相对应一侧开工艺孔，图示中不在一一表述。

铣加工

铣加工

图八
排水说明：大量的水由最外层的密封胶条阻挡，少量的水由左右插芯排水孔导入，经右插芯收集，最后经单元板块右框及右插芯之底排水孔导入竖框前腔内排出。
小结：横锁型单元幕墙由于横向锁定，抗震性能较好（可自动复位）适用于弯弧或折线形式；但是该系统排水性能不如横滑式结构，同时插芯开模较难造价高于横滑式结构，近几年应用逐渐减少。
（三） 独立单元式（对接方式）
从以上图示可以看出横滑型和横锁型结构，是通过杆件的对插完成的，这种结构特性决定了其安装只能按顺序进行也导致了此种结构的局限性。
对接方式可以克服插接方式在的不足，玻璃板块均为独立安装，可自由安装、拆卸，消除了传统插接式单元幕墙不可拆卸的缺点，比较方便幕墙的维修；同时还可实现局部的无序安装，给现场电梯口、运输通道的后安装提供了方便。但其主要适用于大跨度、钢结构主体的建筑（如机场、厂房等）外装饰工程。
此种结构虽然给安装提供了一定的便利，但其密封方式是依靠胶条的对接来实现的，因此对施工的精度要求较高，以确保胶条在压缩状态下的正常工作，胶条开模尺寸一般比就位状态下大3mm左右为宜，对接处要采用专用胶水粘接牢固， 独立单元方式（图九）
也可开专用的胶条角芯以确保密封效果。
四、单元式幕墙设计的注意事项
图九
1. 节能设计。
2. 板块宜按可更换式设计。
3. 全隐单元幕墙设计时不宜将型材外露于室外。全隐、半隐、明框单元幕墙设计时宜按系统观点进行考虑，减少开模量。如插芯、封口板、胶条等可按共用模具设计生产。
4. 窗扇可按隐藏式设计，既窗扇隐于横坚龙骨内与其同宽，外视效果好。
5. 明框单元幕墙外扣盖宜按非共面设计。
6. 大跨度大分格的单元幕墙，应增设辅助支点。
7. 为缩短吊装工期，单元幕墙可加设中竖框。
五、结束语
单元幕墙在国内的大量应用是近几年的事，虽然取得了不菲的成绩，但多数设计是对国外产品的仿制及改进；随着国际交往的日益增多及竞争环境的逐步完善，国内厂商应加大研发力度，开发出适销对路的新产品，杜绝侵权行为的发生；同时也要注意对自己独有的专利技术进行产权保护。文中的一些结构及建议仅供参考，不妥之处，敬请指正。
参考资料：
联合幕墙论坛：
《建筑幕墙工程手册》

设计院设计二部：周明辉
2011年8月8日

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