綠色建筑中單元式幕墻的構造設計解析 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 綠色建筑中幕墻的結構、構造是否合理，將會直接影響幕墻在安裝施工及使用過程中是否滿足用戶的使用要求。單元式幕墻的安裝主要是上下插接、左右插接兩種安裝方式，無論是采取哪一種安裝方式去進行構造設計，都必須滿足在使用過程中不能夠出現漏水、漏風，在安全使用上防雷、防震，只有滿足這些要求去進行綜合結構設計，才能確保在使用過程中這個幕墻是滿足要求的、在結構構造上是安全的，而且一定把使用安全 放在第一位置。 1 防滲漏構造 假如圖 1 是根據建筑特點及構造尺寸要求所做出的構造設計，并且經過荷載結構計算滿足相關規(guī)范的要求。這個時候就需要開始考慮安裝方式，是計劃左右插接還是上下插接，因為在設計 EPDM 膠條的時候，需要根據安裝的方式去考慮膠條的形狀，否則統(tǒng)一使用常規(guī)的膠條將有可能在系統(tǒng)上帶來構造失效而產生漏風、漏水的隱患。 爪型膠條是單元體左右安裝插接方式的合理選擇，它可以根據不同的左右插接順序扭轉單爪的方向，而且安裝位置確定后，單爪將發(fā)揮膠條自身的彈性特點緊密與鋁合金結構 面接觸。如果改變插接方式用于上下插接安裝，將會使單爪膠條在板塊插接時發(fā)生扭曲現象，由此就可能出項膠條與鋁合金結構面不能夠完全充分接觸，從而會出現漏風、漏水問題。 柱型空心膠條左右、上下插接方式都可以使用，比較適宜使用在上下插接的安裝方式，柱型空心膠條用于單元體幕墻的彈性比其它構件式幕墻要高一些，要求具有合理的彈性壓縮量，滿足構造空間的壓縮、安裝要求。有時候會遇到由于膠條在固定槽口內的搭結量不是特充分或者在槽口內的固定不是特別牢固，當使用左右插接安裝后，穿過主受力構造立柱會發(fā)現膠條有的脫離安裝槽口。 2 安全構造設計 2.1 防雷構造設計 由于單元體幕墻主要用于高層建筑、甚至超高層建筑上，有些是用在建筑地標比較高的地理位置上，這些建筑都是以商業(yè)性為主，綜合這些分析，對于整體建筑的安全性要求也會提高，幕墻在設計時也應從構造上去做好安全設計。 通過主立柱的插接示意圖及上下層間位置的插接示意圖，不難看出，單元體板塊的四周邊都具有 EPDM 膠條構造材料，造成單元體板塊之間均是彈性插接構造，板塊之間無論是上下還是左右均是不具有互相傳遞熱能、電能的功能，單從密封構造考慮滿足了 要求，但是從安全的防雷角度分析，確具有一定的防雷安全隱患，所以單元體幕墻在防雷區(qū)域內，所有板塊都要互相連接，讓所有板塊都具有防雷安全構造。 2.2 抗震構造設計 圖 9 是一個單元式幕墻局部立面大樣圖。從外表面上可以看出，單元式幕墻同常規(guī)的構件式幕墻具有幾乎同樣的建筑效果，都具有豎向分格效果、橫向水平分格裝飾效果，都具有豎向主受力龍骨構件、橫向水平龍骨構件。 單元式幕墻與常規(guī)構件式幕墻，在龍骨體系上具有以下不同之處，常規(guī)構件式幕墻的主受力豎向龍骨是一支單獨的豎向龍骨，采用簡支梁的體 系懸掛在建筑主體結構上，也就是一支獨立的立柱同時承受立柱兩側的所可能發(fā)生存在的荷載組合，立柱的上端采用簡支梁的原理安裝，通常是通過轉接鋼構建懸掛在建筑結構的外側，在施工安裝的時候采用垂直于建筑結構墻面的長圓孔鋼構建，在主體結構龍骨全部調整到符合設計要求后將所有的轉接鋼構建與安裝轉接鋼板（預埋板）有效焊接牢固，下端采用內插芯套保證立柱下端可移動伸縮；中間水平分格效果單元體幕墻與常規(guī)構建式幕墻幾乎類同，都是由一支獨立的水平橫梁承受上下所可能發(fā)生存在的荷載組合，正常狀態(tài)下常規(guī)構建式幕墻在豎向主立柱伸縮接口處沒有水 平橫梁結構構建，上下主受力立柱的接口處恰好是設立在建筑層間梁的位置，一般都是在層間梁的上下適當位置設置水平橫梁。根據常規(guī)構建式幕墻的安裝構造可以看到，該系統(tǒng)構造如果用在高層建筑結構上，由于高層建筑在地震環(huán)境影響下，將會出現沿著縱波、橫波較大的變形及位移，這種構造體系難以滿足變形及位移的要求。 單元式幕墻的組合結構構造完全不同，它的豎向主受力構造立柱是由左右 2 支立柱采用插接的機械構造組合成一體，一個單元體板塊的左右兩支立柱共同承擔一個板塊的荷載組合，在安裝結構體系上充分考慮完全簡支體系，滿足了在地震 環(huán)境影響下的不同方向的變形及位移要求。 由圖 12-13 我們可以清楚的看出，單元式幕墻無論是主受力立柱構件還是水平插接的橫梁構件都有滿足變形、位移要求的縫隙構造，單元式幕墻相比常規(guī)構建式幕墻而言，極大的滿足了幕墻結構在溫度、抗震方面不同方向的位移，滿足了建筑高層、甚至超高層幕墻的安全使用需要。 但是在滿足變形、位移的同時，我們還需要考慮單元式幕墻在變形、位移的同時不允許脫落的構造措施，充分考慮無論單元式幕墻板塊如何變化都不能從安裝構造上脫落，只有解決這個技術問題，才能真正意義上設計出滿足使 用安全要求的單元式幕墻結構。 如圖 14-15 所示以安全構造措施，既保證了單元式幕墻的安裝三維調節(jié)要求，同時又在單元式幕墻的安裝構件上增加了防脫落構造的構件，在鋁合金轉接構件上設計出限位構造孔，插入限位構件控制單元板塊的位移位置，這樣設計的目的在于讓所有的單元板塊都完全簡支，給出在不同的方向滿足變形、位移的量，控制板塊在變形、震動位移的的時候脫離掛裝鋼構件，保證了單元式幕墻在使用過程中的安全構造要求。 2.3 玻璃安全封邊的構造設計 回想一下我們做過或看到的單元式幕墻，一般都是用于建筑高層甚至超高層建筑，當然有的是用于建筑重點項目，總之采用單元式幕墻做為建筑外圍護構造的這類建筑都或多或少具有一定的影響力，因此單元式幕墻前段內容主要分享關于構造、安全的內部設計。 對于單元式幕墻而言，我們不但要仔細分析、研究它的構造性設計、安全性設計，我們還應該研究單元式幕墻在內部構造設計分析清楚后，如何去研究、分析保證使用過程中的構造安全性。這里要說明的是，單元式幕墻不同于常規(guī)的構件式幕墻，一旦有玻璃等類似的裝飾面板損壞可以從建筑外墻采取措施進行更換，然而對于單元式幕墻來說，裝飾面板的更換 的確是有一定的難度，而且還不是一般的難度，也就是我們在構造設計的時候就注意保證面板不容易被損壞，而且要研究如何去做到從生產 安裝完成的安全保護，這就是這里所提出的面板的 “ 安全保護 ” 構造。 對于明框的單元式建筑幕墻而言，因為在幕墻的外側已經設計出外漏金屬邊框，這些構造要求都已經存在。從外表面來看，他們起到一定的裝飾作用、滿足了建筑師的外觀效果要求；從安全構造來看，他們沿著所有板塊玻璃的周邊加以封邊，起到保護玻璃的作用。以上兩點綜合單元式幕墻從開始組裝生產到整個安裝的全過程，都加以對玻璃板塊給予保護，因 為單元板塊無論是工廠組裝還是現場安裝，都需要經過幾次的搬運過程，這些過程如果措施不當，都將可能磕碰到玻璃板塊的邊部，所以明框效果的單元式幕墻一般是不會由于玻璃邊部受到外力磕碰而損壞。 然而對于目前常見的隱框單元式幕墻而言，建筑師想要達到的是外飾面整體玻璃的效果，要想滿足建筑師的這個概念要求，作為一個專業(yè)的建筑幕墻設計師就應該充分考慮，構建式建筑幕墻無論明框、隱框都是框架與裝飾面板分開階段實施安裝，而單元式幕墻目前基本上都是整體構建實施安裝。 通過以上示意圖，主要是告訴大家在設計隱框單元式幕墻的時候，由于單元式幕墻目前基本上都是整體構建，所以也需要考慮玻璃板塊的安全構造體系，在玻璃的周邊都需要進行安全封邊設計，確保單元板塊在工廠生產及現場實施安裝過程以及所涉及的搬運過程，避免由于玻璃的邊部受到磕碰而損壞的問題。 3 開啟窗扇的構造設計 一般狀態(tài)下，一提到開啟窗都會認為只是起到通風的作用，其實不是那么簡單的通風作用，還與隔聲有著一定的聯(lián)系，如果開啟窗扇的構造不恰當，就會使得開啟窗扇的密閉性受到影響，由此也會給隔聲帶來一定的影響，所以開啟窗扇的體系設計，從開啟構造上而言一定要 充分考慮，既要保證通風、隔聲的要求，同時還需要滿足構造安全的要求，而且必須把構造的安全放在第一位。 普通構件式幕墻的開啟窗所有構件都是在施工現場組織實施安裝，通常狀態(tài)下都是采用金屬鉸鏈來固定安裝開啟窗扇，但是由于開啟金屬鉸鏈質量不統(tǒng)一造成在使用過程中存在著或多或少的質量問題，過去在受某建設單位單位的邀請?zhí)幚黹_啟窗扇脫落的問題時，就遇到由于開啟金屬鉸鏈的質量問題而斷裂，開啟窗扇在使用過程中突然脫落。 對于單元式幕墻而言，因為它本身的品質就比較高，所以在考慮單元式幕墻開啟窗構造設計時需要充分 考慮構造的安全性，假如是選用金屬鉸鏈固定安裝開啟窗扇的話，就一定多方考察、綜合評審它的結構安全性、開啟使用的穩(wěn)定性。 以上是單元式幕墻從構造上進行剖析的簡單示意。首先是開啟構件上，由于常用的開啟五金經常碰到由于開啟合頁、鉸鏈等會出現質量問題，給幕墻的開啟帶來使用上的弊端，這里還是建議在設計構造上采用掛鉤是設計，當然在掛鉤的結構上建議采用內掛鉤的構造進行考慮，避免由于使用掛鉤給帶來的掛鉤是用脫落的隱患。 不知大家看上面的圖注意到沒有，這里的開啟扇構造與常規(guī)的開啟有部分區(qū)別，就是在開啟密封、 排水構造上。在開啟上的上部采用隱蔽式密封 EPDM 膠條，阻止雨水的正常流入；在開啟扇邊框的構造上設計出一圈閉合的有組織水槽，因為我們考慮的在合理都是理論的，還要考慮超出理論的事情出現，所以水槽的構造上是閉合的，而且阻止水通過開啟扇而流入開啟窗內的；假如出現理論之外的事情，那么雨水也會沿著我給它們設計好的排水線路，從上進入 分別流入兩側豎向線路 沿著豎向進入下部，最后沿著下部扇的構造底部流出。 4 單元式幕墻值得我們繼續(xù)從事構造研究 根據建筑市場的發(fā)展趨勢，會出現越來越多的高層建筑、甚至 是超高層建筑，根據單元式幕墻的施工周期短的特點，會越來越受到建筑行業(yè)的喜愛，這就要求我們從事建筑幕墻的專業(yè)人士不斷總結經驗，總結施工技術難題，逐步設計出符合社會需要的建筑幕墻新產品。 通過幕墻行業(yè)刊物，我這里只是從安全、抗震、防雷、防水等角度對單元式幕墻做了簡單的構造設計需要注意的問題進行分析，其實還有許多構造上需要注意的部位，這里不再一一進行分析。 其實單元式幕墻目前我們只是解決了施工周期短的問題，那么我們回頭分析一下，任何一個建筑幕墻在使用過程中都會出現許多不可預計的事情，如何解決這 個問題，特別是單元式幕墻屬于工廠化完成的構件，例如，如果其中的一個板塊出現問題或者根據功能需要，要在短時間內進行板塊的更換等等問題，那么如何才能不影響建筑的正常使用把問題給解決完美，這才是我們應該注意而且必須去解決的問題，當然這個問題不難我在這里作一個發(fā)展提示。 從抗震方面，無論任何抗震書籍、國家抗震規(guī)范，都是介紹哪個區(qū)域屬于哪個抗震等級、對于抗震如何計算等一系列理論知識，而許多做幕墻的專業(yè)設計師也是，只要考慮抗震都習慣的把結構進行保守設計，擔心地震給震壞出現問題。例如我們國家出現地震后，全國各地 到處給原有建筑進行加固，說原建筑鋼度不行需要結構加固，一時間出現