论悬挂开放式幕墙的结构设计
辽宁省新华书店图书音像配送中心工程位于辽宁省沉阳市东陵区文萃路上，工程由辽宁省新华书店集团开发，由辽宁省建筑设计院进行总体设计及建筑结构设计，是沉阳市近几年来非常优秀的建筑作品之一。建筑外装饰大量采用玻璃及铝复合板，体现了简洁明快、现代和谐的建筑设计风格。该建筑高29.8m，外装饰总面积为16614m2。全隐玻璃幕墙采用中空玻璃，悬挂开放式结构；铝复合板幕墙采用4mm厚墙板，悬挂开放式结构；拉杆点驳接幕墙采用LOW-E中空双钢化玻璃，此外还有部分干挂石材和全玻璃橱窗。幕墙分格设计采用大板块设计理念，目的是减少幕墙的分格线条，达到简洁清晰的效果。全隐玻璃幕墙分格固定玻璃为1.75mx1.2m，开启扇分格为1.5mx1.2m，铝复合板的标准单元板块分格为3.75mx1.2m，驳接玻璃的分格为2.4mx1.6m，在一座建筑中采用如此多的新材料、新技术、新工艺，且有如此大的分格单元板块在当时的工程中也是比较少见的，充分体现了设计师的意图，达到了国内的先进水平。辽宁省新华书店图书音像配送中心工程因其优秀的建筑造型设计、先进的技术、先进的工艺、独特的设计理念和优秀的施工质量获得了辽宁省建筑装饰奖和全国建筑装饰奖。
一、 设计依据：
1、 设计应符合下列规范：
☆《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ 102-96
☆《建筑玻璃应用技术规范》 JGJ 113-2003
☆《建筑防火设计规范》 GBJ 16-87
☆《建筑防雷设计规范》 GB 50057-94
☆《建筑抗震设计规范》 GB 11-89
☆《中空玻璃》 GB 11944
☆《钢化玻璃》 GB 9963
☆《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》 GB 17841
☆《浮法玻璃》 GB 11614
☆《钢结构设计规范》 GB 17-88
☆《建筑结构荷载规范》 GB 5009-2001
☆《民用建筑热工设计规范》 GBJ 24-86
☆《建筑幕墙空气渗透性能检测方法》 GB/T 15226
☆《建筑幕墙风压变形性能检测方法》 GB/T 15227
☆《建筑幕墙与水渗漏性能检测方法》 GB/T 15228
☆《金属、石材幕墙工程技术规范》 JGJ 133-2001
2、甲方的要求及设计院提供的建施、结施图纸。
3、设计基本参数：
⑴、基本风压值按50年一遇计算：W0=0.55KN/m2；
⑵、抗震设防烈度按7度设防；
⑶、沉阳地区年温差最大值为：75℃ ；
⑷、基本雪压值：S0=0.5 KN/m2；
二、幕墙材料的选用：
1、铝合金型材
幕墙采用的铝合金型材为渤海铝业公司生产的高精级型材，材料牌号为6063-T5。型材应符合《铝合金建筑型材》GB/T 5237的规定，型材表面处
理应符合《铝及铝合金阳极氧化阳极氧化膜总规范》GB 8013 中的规定。幕墙横竖框横断面尺寸均经过计算选定，壁厚不小于3mm，型材机械性能要求达到拉压强度 σ≥85.5N/mm2，剪切强度τ≥49.6 N/mm2，型材表面质量要符合国家规范的要求。
2、铝复合板
本工程选用的铝复合板是德国ALUCOBOND铝复合板，厚度为4mm，表面氟碳喷涂粉红色，涂层厚度要求达到40μm，铝复合板性能要符合国家标准《铝塑复合板》GB/T 17748中的要求。
3、玻璃
幕墙玻璃全部采用上海皮尔金顿公司的浮法玻璃。全隐玻璃幕墙为中空玻璃（6+9A+5），外片为蓝灰色镀膜玻璃6mm，内片为白色浮法玻璃5mm，点驳接幕墙采用LOW-E中空双钢化玻璃（12+12A+12），外片为钢化玻璃12mm，内片为LOW-E钢化玻璃12mm，本工程的玻璃除满足国家标准和规范的要求外还要符合业主对玻璃透光率的要求。
4、钢材和不锈钢材料
本工程选用的是鞍钢生产的Q235b钢板，主要用于幕墙埋件及幕墙竖框与结构间转接件。钢材要符合国家标准《碳素结构纲》GB/T 700，《优质碳素钢》GB/T 699，《合金结构纲》GB/T 3077，《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T 3274等的要求。钢材表面热浸镀锌，现场焊接后要去锈刷两遍防锈漆。
5、密封胶及结构胶
由于采用开放式结构，幕墙外表面板块接缝处不需要打耐候密封胶只在室内框接缝处打密封胶，密封胶选用DOW CORNING中性密封胶 DC790。
幕墙玻璃合副框用中性结构胶选用 DOW CORNING中性结构胶 DC795。
6、锚固树脂胶
幕墙与建筑结构主体的连接是通过预埋件实现的，但在施工过程中不可避免的需要在一些部位补打埋件，后补埋件就通过锚固树脂胶与土建结构相连接固定。本工程采用的北京中煤公司生产的金草田牌锚固树脂胶。
7、螺钉与螺栓等五金件
本工程所用的螺钉等五金件均采用不锈钢件。
三、幕墙结构设计：
幕墙工程的结构设计包括很多内容在此只讨论悬挂开放式结构的设计与应用。本工程为什么要采用悬挂开放式结构，而没采用普通幕墙结构呢？普通幕墙外饰面分格单元板块交接处均有胶缝，采用里面填充填缝材料，外侧打耐候密封胶的设计（图1），这种施工方法有以下几点问题：
1、现场安装施工人员施工水平、素质不平均，打胶质量有好有坏，经常出现胶缝不均匀，胶缝开裂，表面结疤，有气泡等现象，严重影响幕墙的外观质量和幕墙的使用功能。
2、如果施工过程中胶缝质量不高则容易导致与水渗漏，降低幕墙的气密性和水密性，严重的在冬季会在玻璃周边出现结露甚至上霜的现象。
3、幕墙表面用密封胶密封，在长期使用过程中会有变形，裂缝甚至脱落的现象，影响幕墙的外视效果和幕墙性能。
4、幕墙表面易被密封胶污染。
针对以上的问题我们经过调研、研究开发出悬挂开放式结构（图2），这种结构的特点有以下几点：
图 2
1）、外装饰面没有耐候密封胶，只有玻璃或铝复合板的单元板块间形成的板 块间隙，均匀整齐。
2）、开放式结构为三道密封，密封胶条为三元乙丙胶条。设计依据雨幕原理和压力平衡设计原则，这是消除幕墙雨水渗漏的最可靠方法之一。幕墙发生渗漏要具备三个要素：⑴、幕墙面上有缝隙；⑵、缝隙周围有水；⑶、有使水通过缝隙进入幕墙内部的作用。这三个要素如果缺少一个，渗漏就不会发生，但在实际工程中缝隙和雨水是任何人也不能消除的，因此我们在消除使水通过缝隙进入幕墙内部的作用上下功夫。导致雨水渗透的作用大致有六种：重力、动能、表面张力、毛细运动、空气流动、压力差。开放式结构的第一道胶条主要作用就是消除重力、动能、空气流动和压力差的作用，而三道胶条间形成的两个空气腔则通过压力平衡实现消除表面张力和毛细运动所造成的渗漏，所以说开放式结构能有效的防止雨水渗漏的问题。
3）、在幕墙结构中设有排水通道，对于从第一道胶条进入的雨水可通过排水通道流出幕墙。
4）、开放式结构采用悬挂式安装方法。普通的安装方式是通过压板、螺钉固定或压紧玻璃副框和横竖框，这种连接方式限制了单元板块在温度作用、地震作用和风压作用下的运动及变形能力，是单元板块很容易与幕墙框架一起发生变形，造成单元板块的破坏。开放是悬挂安装方法是在竖框上装有不锈钢销钉，单元板块通过固定在副框上的挂件将单元板块悬挂在销钉上使单元板块处于自然状态。在外力作用下，当幕墙框架发生变形、扭曲时，由于单元板块与竖框不是固定连接而是挂接，板块与竖框间可移动，就不会造成单元板块的变形、扭曲，从而保证单元板块不发生破坏。
5）、悬挂开放式结构横竖框的连接是柔性连接。由于单元板块通过挂件和不锈钢销钉挂在竖框上，因此单元板块的重量全部由竖框承担，横框将不受重 力作用而只起到限制单元板块的挠度变形作用。在此前提下横竖框的连接就不需要像普通结构那样用铝角片固定连接，本工程为横竖框的连接设计了一种硬质PVC连接块，通过不锈钢插销连接，既保证了连接强度又避免了横竖框之间因温度变化，变形积压所产生的幕墙噪音。
6）、玻璃副框组角。在以往很多的工程中我们都习惯用挤角的方式来解决副框的组角问题，但由于本工程玻璃单元板块很大，且采用悬挂式安装方法，这种挤角组框的方法就不能满足角部强度和刚度的要求。挤角是通过挤角机挤压副框型材来固定内部的角片，容易造成角部出现阶差，挤压不齐，甚至有间隙的情况，长时间容易使角部松动。活动角码是我们调查研究后决定采用的，它通过螺栓的拧紧带动两个活动角码块的相对运动来逐步的禁固副框，从而达到固定角部的作用。活动角码是可调节的，在拧紧的过程中可调节角部的平整度、阶差、缝隙等问题，保证强度、刚度，达到工程要求的质量标准。
7）、玻璃幕墙翻窗采用幕墙多点锁系统。在以前的工程中我们大多采用普通执手锁紧翻窗扇与翻窗框。这种方法在长期的使用过程中易松动，有时还会出现脱落的现象，同时由于锁紧方法简单不能保证翻窗的气密性和水密性。对于本工程这样大的翻窗若再采用此方案就不能满足要求，是不安全，不负责任的。我们经过市场调查和潜心的研究，采纳了幕墙多点锁系统这个建议，翻窗采用四点锁机构，通过执手带动连杆控制锁块的锁紧和打开，通过不锈钢铰链系统控制翻窗的开启和关闭。翻窗四点锁在下横框上布置两个锁点，在左右边框上个布置一个锁点，同时要保证锁点的安装位置，这样就能保证翻窗的气密性能和水密性能。
8）、除以上介绍的开放式设计要点外，开放式幕墙结构同样也有防火设计、防雷设计、沉降缝的设计等设计内容在此就不一一说明了。
四、悬挂开放式幕墙的特点：
1、工艺复杂，车间加工精度要求高；
2、现场竖框安装精度要求高；
3、玻璃板块及铝复合板板块现场安装时间短；
4、玻璃幕墙可做大开启扇，有较大的通风量；
5、幕墙外观视觉效果好；
6、幕墙整体的各项性能一流；
7、幕墙没有噪音。
五、总结意见：
悬挂开放式幕墙结构总体来说有很多的优点，是比较理想的结构体系，在实际工程中也得到了很好的应用，但它也有一些问题，如局部排水不通畅、组合幕墙衔接不完善等需在今后的工程中需不断的改进。 | 
发表于 2005-3-15 22:56:00
置顶卡
变色卡
显身卡