單元式幕墻系統(tǒng)插接構(gòu)造設(shè)計(jì)201307(共9頁)

1、PAGE PAGE 11單元式幕墻系統(tǒng)(xtng)插接構(gòu)造設(shè)計(jì) 杜東新 摘要(zhiyo) 單元式幕墻體系插接構(gòu)造設(shè)計(jì)，關(guān)乎后期使用安全問題，多大的尺寸更合適，是在系統(tǒng)定立初期就應(yīng)解決的問題。本文對(duì)插接構(gòu)造設(shè)計(jì)的幾個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行分析總結(jié)插接構(gòu)造設(shè)計(jì)的理論最小尺寸，為后續(xù)的單元式幕墻設(shè)計(jì)提供(tgng)參考。Abstract unitized faade construct gap dimension between male & female mullion is relative to use safety, what is size more available? It is should

2、 be designed during system determine .the article analyze several key actor and get the safety theory design value between male & female mullion of unitized curtain wall. For later project, refer to this theory design value.關(guān)鍵詞 單元式幕墻 插接構(gòu)造尺寸 變形量等 Key word unitized faade construct gap dimension of mal

3、e & female mullion distortion Etc. 單元式幕墻的構(gòu)造特征單元式幕墻體系以是分體橫豎向龍骨為主要設(shè)計(jì)特征的幕墻體系,如圖示的構(gòu)造示意（圖一），因此插接構(gòu)造要符合各種變形變位要求。其主要影響因素以下分述。單元系統(tǒng)三維節(jié)點(diǎn)圖（圖一）注：H(豎) 豎框插接量限制尺寸H(橫) 橫框插接量限制尺寸插接構(gòu)造尺寸的主要影響因素單元板塊(bn kui)間的插接變位量h的確定應(yīng)考慮建筑主體結(jié)構(gòu)的變位量、環(huán)境溫度變化引起的溫差變形、自重變形、地震影響(yngxing)及生產(chǎn)加工、組裝誤差、安裝的精度偏差等多方面因素的影響。故在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮插接構(gòu)造(guzo)尺寸如圖示的H(豎)

4、、H(橫)，其影響因素主要有如下幾個(gè)插接構(gòu)造尺寸H的確定方法h=主體結(jié)構(gòu)變位h1+溫度變形h2+自重變形h3+加工組裝誤差h4+安裝偏差h5+其他因素h6幕墻設(shè)計(jì)時(shí)確定的板塊間插接構(gòu)造尺寸H應(yīng)大于單元板塊間的插接變位量h至少1mm，并取整數(shù),即H= h+1mm。橫框插接量限制尺寸設(shè)計(jì)H(橫)（如圖二）H1H5尺寸均應(yīng)大于或等于H。其中，H1、H2、H4為構(gòu)造的單元變位空間，避免上下兩單元因變位而相互擠壓變形破壞；H3、H5為單元插接量，保證單元在產(chǎn)生變位時(shí)不會(huì)相互脫離，破壞插接。豎框插接量限制尺寸設(shè)計(jì)H(豎) (圖三)H1H4尺寸均應(yīng)大于或等于H(豎)。其中，H2、H4為構(gòu)造的單元變位空間，避

5、免左右兩單元因變位而相互擠壓變形破壞；H1、H3為單元插接量，保證單元在產(chǎn)生變位時(shí)不會(huì)相互脫離，破壞插接。 單元橫框插接構(gòu)造節(jié)點(diǎn)圖（圖二） 單元豎框插接構(gòu)造節(jié)點(diǎn)圖（圖三）主要影響因素的尺寸設(shè)計(jì)1：主體結(jié)構(gòu)的變位量h1主要有兩個(gè)，混凝土的溫差變形，層間壓縮量: 混凝土的溫差變形:對(duì)于溫差作用下混凝土的伸縮量可按式計(jì)算得出。h1= x He x t 線膨脹系數(shù) （1/ oC） He 層間高度 （m） t 溫差 （oC）主體結(jié)構(gòu)可以按 t =80oC的極限使用值取用，本例假定層高He =3.6m。線膨脹系數(shù)可按下表JGJ102-2003玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范中表5.2.10所示混凝土的線膨脹系數(shù)1.0

6、 x10-5：采用h1=1.0 x10-5 x 3600mm x80 oC=2.88mm層間壓縮量：對(duì)于(duy)高度小于250米的建筑，其層間壓縮量可按5mm考慮，但對(duì)超高層建筑，如高度300米以上，甚至600米以上的建筑，層間壓縮量成為(chngwi)制約構(gòu)造尺寸的關(guān)鍵因素.可以按如下公式(gngsh)計(jì)算出整棟樓的壓縮量：混凝土的壓縮量是指混凝土構(gòu)件在受壓時(shí)產(chǎn)生的壓縮變形量?；径墒腔⒖硕?。 即應(yīng)變=應(yīng)力/彈性模量 L / L=N /A/ E 所以壓縮量L=N L / A E 式中N壓力荷載 L受壓構(gòu)件長度 A受壓構(gòu)件截面面積 E混凝土彈性模量h1=L/層數(shù)正常情況下，如果由幕墻單位

7、計(jì)算出壓縮變形量是比較困難的，且每層的壓縮變形量也是不一致的，越到底層壓縮變形量越大，單元幕墻往往與主體結(jié)構(gòu)同步施工，結(jié)構(gòu)封頂，幕墻結(jié)束，但內(nèi)部的辦公、設(shè)備、人員等荷載還沒有全部進(jìn)入，即壓縮變形量還沒有全部完成，故對(duì)于超高層項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，可以要求建筑設(shè)計(jì)院配合提供此值。在單元設(shè)計(jì)之初就完成此值的分析，才可以有效避免后期壓縮量過大帶來的不利影響。高度300米以上的項(xiàng)目，h1可按10mm取值2：幕墻的材料溫差變形h2：單元式幕墻的骨架材料是牌號(hào)為6063鋁合金，在溫差作用下會(huì)有變形，如JGJ102-2003玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范中表5.2.10所示鋁合金的線膨脹系數(shù)： 給定溫差可以計(jì)算出變形量大小，但

8、多大的溫差更合適呢，筆者認(rèn)為：初始溫度可按車間加工溫度，可以考慮（5-25度）；使用溫度可按室內(nèi)最高溫度計(jì)算（35-40）度，溫差范圍基本可確定在30度，層高假定3.6米，則按上表可得如下公式h2= x He x t=2.35x10-5 x 3600mm x30oC=2.538mm注：此處溫差不應(yīng)按80oC的極限使用值取用，而是加工溫度與使用溫度的差值。另外，正常情況下，單元板塊的伸縮趁勢(shì)與主體結(jié)構(gòu)是一致的，對(duì)幕墻是有利的，單元板塊的溫差變形量與混凝土的溫差變形之差才是最終的溫差變形，因此最終h2的取值是二者差的絕對(duì)值，本例即為h2=|2.88-2.538|=0.3mm。3自重變形h3GB/T

9、21086-2007建筑幕墻5.1.9條對(duì)橫梁在重力標(biāo)準(zhǔn)值作用下產(chǎn)生的撓度有下列規(guī)定：重力(zhngl)標(biāo)準(zhǔn)值作用下產(chǎn)生(chnshng)的撓度限值不應(yīng)超過(chogu)3mm，故自重變形h3=3mm。4.生產(chǎn)加工、組裝誤差h4JGJ 102-2003玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范9.7.8條、9.7.9條中對(duì)單元組件框加工制作組件組裝允許偏差有如下的規(guī)定。表9.7.8 單元組件框加工制作允許尺寸偏差序號(hào)項(xiàng) 目允許偏差檢查方法1框長（寬）度(mm)20001.5 mm金屬直尺20002.0 mm2分格長（寬）度(mm)20001.5 mm金屬直尺20002.0 mm3對(duì)角線長度差(mm)20002.5

10、mm金屬直尺20003.5 mm4接縫高低差0.5 mm游標(biāo)深度尺5接縫間隙0.5 mm塞片6框面劃傷3處且總長100mm7框料擦傷3處且總面積200mm2表9.7.9 單元組件組裝允許偏差序號(hào)項(xiàng) 目允許偏差(mm)檢查方法1組件長度、寬度(mm)20001.5金屬直尺20002.02組件對(duì)角線長度差(mm)20002.5金屬直尺20003.53膠縫寬度+1.00卡尺或金屬直尺4膠縫厚度+0.50卡尺或金屬直尺5各搭接量（與設(shè)計(jì)值比）+1.00金屬直尺6組件平面度1.51m靠尺7組件內(nèi)鑲板間接縫寬度（與設(shè)計(jì)值比）1.0塞尺8連接構(gòu)件豎向中軸線距組件外表面（與設(shè)計(jì)值比）1.0金屬直尺9連接構(gòu)件水

11、平軸線距組件水平對(duì)插中心線1.0(可上、下調(diào)節(jié)時(shí)2.0)金屬直尺10連接構(gòu)件豎向軸線距組件豎向?qū)Σ逯行木€1.0金屬直尺11兩連接構(gòu)件中心線水平距離1.0金屬直尺12兩連接構(gòu)件上、下端水平距離差0.5金屬直尺13兩連接構(gòu)件上、下端對(duì)角線差1.0金屬直尺故生產(chǎn)加工(ji gng)、組裝誤差h4=2.0mm5.安裝(nzhung)偏差h5單元式幕墻安裝固定(gdng)后的偏差應(yīng)符合表10.5.7的要求；表10.5.7 單元式幕墻安裝允許偏差序號(hào)項(xiàng) 目允許偏差（mm）檢查方法1豎縫及墻面垂直度幕墻高度H（m）10激光經(jīng)緯儀或經(jīng)緯儀H3030H601560H902090H252幕墻平面度2.52m靠尺、

12、金屬直尺3豎縫直線度2.52m靠尺、金屬直尺4橫縫直線度2.52m靠尺、金屬直尺5縫寬度（與設(shè)計(jì)值比）2卡尺6耐候膠縫直線度L20m1金屬直尺20m L60m360m100m107兩相鄰面板之間接縫高低差1.0深度尺8同層單元組件標(biāo)高寬度不大于35m3.0激光經(jīng)緯儀或經(jīng)緯儀寬度大于35m5.09相鄰兩組件面板表面高低差1.0深度尺10兩組件對(duì)插件接縫搭接長度(與設(shè)計(jì)值比)1.0卡尺11兩組件對(duì)插件距槽底距離(與設(shè)計(jì)值比)1.0卡尺封口(fng ku)橫滑板封口(fng ku)板安裝（圖四） 封口板安裝（圖五）安裝(nzhung)偏差h5可取表格第7項(xiàng)中的值，這是因?yàn)閱卧鍓K相鄰板要完成插接，其

13、橫后的封口橫滑板跨越左右兩個(gè)單元(詳圖四、圖五)，過大的安裝偏差將導(dǎo)致安裝難以實(shí)現(xiàn)。第8項(xiàng)中對(duì)幅寬大于35m的板塊，安裝偏差要小于或等于5.0mm，是對(duì)整個(gè)幅寬內(nèi)的誤差累積值，可不考慮。故安裝偏差h5=1.0mm6.其他因素h6其他因素h6可以理解為在以上所有受力變形均同時(shí)發(fā)生的極端情況下，上下橫梁仍沒有達(dá)到硬性接觸,此時(shí)的理論最小間隙可取為1-2mm。結(jié)論：插接構(gòu)造尺寸H eq oac(,1)橫框插接構(gòu)造尺寸H（橫）的確定方法，即為以上計(jì)算值的和：對(duì)于高度小于250米的建筑h= h1+h2+h3+h4+h5+h6 =5.0+|2.88-2.538|+3.0+2.0+2.0+2.0 =14.3

14、4插接構(gòu)造尺寸H= h+1=14.34+1=15.34取整，按16mm設(shè)計(jì)對(duì)于高度大于250米的建筑h= h1+h2+h3+h4+h5+h6=10+|2.88-2.538|+3.0+2.0+2.0+2.0 =19.31插接構(gòu)造尺寸H= h+1=19.31+1=20.31取整，可以按21mm設(shè)計(jì)從上面的分析可以看出，如果此細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)不好，可能導(dǎo)致橫向插接硬性接觸，骨架及玻璃面材等造成額外的擠壓應(yīng)力，輕者影響外立面效果，重者可能導(dǎo)致板塊破損。 eq oac(,2)豎框插接量限制尺寸設(shè)計(jì)H（豎）豎框插接量包括上述各種變形因素，但由于單元板塊的橫向變位較豎向輕微，一般取H豎10mm。 另外需要說明的是，

15、土建標(biāo)高的偏差是在轉(zhuǎn)接系統(tǒng)安裝調(diào)整時(shí)實(shí)現(xiàn)的，故土建的誤差適應(yīng)性設(shè)計(jì)是不在插接構(gòu)造尺寸設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)的?；炷两Y(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB502042002)對(duì)現(xiàn)澆及預(yù)制裝配的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工允許偏差作了具體的規(guī)定。對(duì)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)墻柱構(gòu)件的標(biāo)高允許偏差，分為層間與全高兩方面同時(shí)控制，層間標(biāo)高10mm；總標(biāo)高偏差30mm，如果按層間標(biāo)高10mm的值計(jì)入插接構(gòu)造尺寸顯然是不合適的。結(jié)束語雖然單元式幕墻的應(yīng)用已有很多年，但相應(yīng)的理論研究(ynji)較少，相關(guān)的文獻(xiàn)資料也不多，其構(gòu)造上的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)往往是各幕墻廠家憑經(jīng)驗(yàn)去做，但受制于水平的限制，主觀性的想法可能會(huì)造成設(shè)計(jì)失誤(shw)，那么一個(gè)管理優(yōu)秀

16、的公司就應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)計(jì)失誤(shw)可能造成的后果進(jìn)行預(yù)防性的管理，這就需要幕墻廠家投入更多的人力、物力、財(cái)力作些基礎(chǔ)性研究工作，將研究成果用來指導(dǎo)設(shè)計(jì)及施工，作到防患于未然。單元插接原理設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)原理單元幕墻插接設(shè)計(jì)原理是：板塊間的插接部位同時(shí)也是幕墻的密封部位，要保證插接部位在整個(gè)幕墻上的連續(xù)性，即在單元橫豎框交接的部位不得存在密封間斷點(diǎn).1.2 實(shí)現(xiàn)方式1.2.1 密封線前置如下頁橫豎節(jié)點(diǎn)圖所示，單元下橫框面與豎框面在同一平面內(nèi)，面與面在同一平面內(nèi)，公豎框的前道插接刺在、平面的室外側(cè)，后道插接刺在、平面的室外側(cè)，在單元板塊安裝時(shí)避免了與上橫框的插接刺發(fā)生干涉，保證了豎向插接的完整性；同

17、時(shí)，上橫框插接刺上的膠條可直接壓在、面和、面上，保證了單元內(nèi)橫向插接密封的完整性；在豎向變位縫位置，公豎框的前道插接刺與上橫框插接刺上的膠條之間存在一定的空隙，在公豎框的前道插接刺的內(nèi)壁粘接防水閉合海綿進(jìn)行填充，從而保證了橫向插接密封在整個(gè)幕墻范圍內(nèi)的完整性。并且，在橫豎框交接的部位，豎框的前道插接刺在上橫框插接刺的室外側(cè)，起到了一定的披水作用，更有效的提高了該處的防水能力。密封線前置2 設(shè)計(jì)原理2.1 單元幕墻的水密性設(shè)計(jì)原理是將幕墻的水密線和氣密線分離處理。即通過單元幕墻的插接構(gòu)造及擋水膠條的設(shè)置使單元板塊的插接部位形成多個(gè)與室外環(huán)境連通的等壓腔，從而使少量進(jìn)入型腔內(nèi)的雨水可以順利的排出室

18、外，保證幕墻靠近室內(nèi)側(cè)的氣密線部位沒有水的存在，實(shí)現(xiàn)幕墻的優(yōu)良水密性能。橫滑式單元幕墻的水密性設(shè)計(jì)包括阻擋大量水進(jìn)入的防水設(shè)計(jì)和將進(jìn)入型腔的少量水排出的排水設(shè)計(jì)。2.2 水密性設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)2.2.1 擋水膠條的阻擋作用；2.2.2 各密封面的密封可靠性；2.2.3 各等壓腔的等壓可實(shí)現(xiàn)性；2.2.4 排水通道的暢通性。2.3 防水設(shè)計(jì)2.3.1 擋水設(shè)計(jì)單元式幕墻通常采用膠條擋水，擋水膠條是幕墻的第一道密封結(jié)構(gòu)，通常稱塵密線。它的作用是披擋灰塵及大部分的雨水進(jìn)入型腔。擋水膠條在正常使用狀態(tài)下應(yīng)具有一定的壓縮量，從而可以保證幕墻板塊在溫度等外力作用下發(fā)生變位時(shí)，擋水膠條仍具有一定的密封能力。2.3

19、.2 插接部位(bwi)的密封處理單元幕墻的第一道插接密封是幕墻的水密線，應(yīng)按單元插接原理合理設(shè)置(shzh)單元插接刺，并合理設(shè)計(jì)密封膠條，保證在整個(gè)幕墻系統(tǒng)中無密封間斷點(diǎn)的存在。2.4 排水設(shè)計(jì)(shj)2.4.1 等壓腔的設(shè)置一般情況下，幕墻的插接型腔內(nèi)存在至少兩個(gè)等壓腔。根據(jù)插接結(jié)構(gòu)及擋水膠條的不同，還可以形成更多的等壓腔，如上圖中的等壓腔、等壓腔和等壓腔。a 在擋水膠條的室外側(cè)擋刺開排水孔，使等壓腔與室外環(huán)境形成等壓。b 在擋水膠條的室內(nèi)側(cè)擋刺開排水孔，使等壓腔與等壓腔形成等壓。c 在上橫框的第一道插接刺上開設(shè)排水孔，使等壓腔與等壓腔形成等壓。2.4.2 單元幕墻排水路線室外的雨水可

20、以通過兩種途徑進(jìn)入型材的等壓腔內(nèi)，即橫框的擋水膠條搭接處和豎框的擋水膠條搭接處。通過橫框的擋水膠條搭接處進(jìn)入等壓腔的水，一部分可以通過擋水膠條室外側(cè)擋刺上的排水孔排出，另一部分進(jìn)入等壓腔的雨水也會(huì)在重力作用下通過擋水膠條上的排水孔直接排出，還會(huì)有極少量雨水進(jìn)入等壓腔，然后通過上橫框的第一道插接刺上開設(shè)排水孔排到下層單元的等壓腔中，直至最后排出室外。通過豎框的擋水膠條搭接處進(jìn)入等壓腔的水，一部分可以直接落到上橫框的披水膠條或披水板上，隨橫框等壓腔中的雨水一起排出。另一部分進(jìn)入等壓腔的大部分雨水也會(huì)在重力作用下用下到上橫框的披水膠條或披水板上,隨橫框等壓腔中的雨水一起排出。還會(huì)有少量雨水會(huì)在風(fēng)壓及

21、毛細(xì)作用下進(jìn)入等壓腔，然后通過上橫框的第一道插接刺上開設(shè)排水孔排到下層單元的等壓腔中，直至最后排出室外。2.4.3 分層排水設(shè)計(jì)在幕墻的整體高度較高時(shí)應(yīng)設(shè)置分層排水，排水層的間距一般不應(yīng)超過2個(gè)層間。分層排水的設(shè)計(jì)一般有以下兩種實(shí)現(xiàn)方式：a 整體式披水膠條整體式披水膠條一般50m/卷，它具有防水密封可靠，十字接縫位置密封效果優(yōu)異，粘接環(huán)節(jié)少，依靠膠條就可實(shí)現(xiàn)本單元位置進(jìn)出水通道的隔離，在板塊發(fā)生錯(cuò)位變位時(shí)本身不會(huì)破壞等優(yōu)點(diǎn)；但是膠條用量較大，價(jià)格較高。b 鋁披水板鋁披水板加工難度低，價(jià)格低廉，且防水性能優(yōu)良；但是防水性能需要依靠現(xiàn)場打膠質(zhì)量保證，在板塊發(fā)生錯(cuò)位變位時(shí)本身或本身與型材間連接處會(huì)受到破壞，并且本身無法實(shí)現(xiàn)本單元的進(jìn)出水隔離，需要在單元上橫框上進(jìn)行隔離設(shè)計(jì)。綜合以上，整體式披水膠條與披水板在原理上都可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能，只是披水板還依賴其它的一些設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)，從該點(diǎn)來說，整體式披水膠條要優(yōu)于披水板；從單元板塊的變位情況看，整體式披水膠條也優(yōu)于披水板結(jié)構(gòu)；但是由于整體式披水膠條價(jià)格過高，所以采用披水板結(jié)構(gòu)也是一個(gè)合理的選擇。3 氣密性設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)原理氣密性設(shè)計(jì)原理是在單元幕墻的最后一道密封線通過膠條和閉合海綿以及密封膠的設(shè)置實(shí)現(xiàn)室內(nèi)室外空氣的隔絕。3.2 實(shí)現(xiàn)方式氣密性設(shè)計(jì)需包括以下三個(gè)步驟：3.2.1 設(shè)置膠條。