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【摘要】:点支式玻璃幕墙的全程为金属支承结构点支式玻璃幕墙,其拥有视觉通透、结构新颖、传力可靠和安全耐用的优点,在近年来的建筑幕墙设计中脱颖而出,被建筑设计师们广泛采用。本文就对点支式幕墙进行介绍,进而对点支式幕墙的设计与应用分别阐述。
【关键词】:点支式玻璃幕墙;设计;安装
中图分类号:S611文献标识码: A1、点支式玻璃幕墙的分类1.1 玻璃肋支承式
这种幕墙是将玻璃作为受力支撑的结构,它的作用表现在其通透性好,并且结构简单同时还没有腐蚀的问题出现,主要被用于大堂以及大厅等共享性的空间里。当然,如果这种幕墙是用于受力结构,玻璃肋一定要进行夹胶。
1.2 单管或钢管桁架支承式
这种幕墙主要采用的是使用单管以及不同的桁架结构,例如,用平行弦桁架和鱼腹桁架以及三角形桁架作为受力的支撑结构,它的特点体现在除了通透性之外,还表现出使用钢结构的一种雄浑构造美,并且将这两者完美结合,使这种幕墙能充满一种现代的气息。
1.3 索(杆)桁架支承式
这种幕墙采用通过合理布置经过预应力张拉形成空间桁架系统的钢拉杆或钢拉索以及悬空连接杆作为受力支承结构。它的特点主要表现在整个结构体系为一柔性体系,受载能力强和轻盈美观以及通透性好和技术难度高,是现代建筑艺术和高科技的完美结合的结晶。而它的缺点是其张拉工艺要求复杂,施工难度大,并且对施工有较高的精度要求。
1.4 单索支承式
这种幕墙采用只设纵向索或者纵横交错的两道索作为受力支承结构。它主要的表现是大大提高了可视面积,轻盈通透,拉索与玻璃胶缝在视觉上相重合,并且在施工方面也较拉索桁架容易。
1.5 预应力自平衡索桁架支承式点支式玻璃幕墙
预应力自平衡索桁架是一种由辅助横杆以及中间压杆(钢管)和呈抛物线形状布置的索组成。通过两端连接由主压杆承担索的预应力,主体结构不会受预应力的影响,在承受正负风压时,在桁架内部形成力的平衡,它相当于一个两端简支桁架的结构功能。
1.6 组合式支承式
这种体系采用钢结构、拉索、拉杆等相互组合作为受力结构。它的表现是取各种结构的优点从而形成一个新的结构体系,无论从建筑美学上还是从通透性都是非常完美的。但是这种结构计算和结构设计非常复杂,施工也有一定的难度。
2、点式玻璃幕墙技术的特点 由于建筑点式玻璃幕墙技术是由金属连接件和紧固件将玻璃与支承结构连接成一个整体的组合式建筑结构,与有框( 含隐框、半隐框) 玻璃幕墙相比,点式玻璃幕墙技术的特点: 安全性好: 经过钢化后的玻璃石通过金属件用机械的手段固定到支承结构上,耐候密封胶只起密封作用而不考虑其他受力,即使在外来撞击下,使单片玻璃破坏落下“玻璃雨”,也不可能出现整块玻璃坠落的严重伤人事故。通透性好: 由于大片玻璃是通过几个点与支承结构相连接,因此视线被遮挡的面积降低到最小,使视野开阔到最大限度。工艺感强: 点式结构可以使用许多种形式,变化无穷,有良好的工艺性、艺术性,便于设计师选择使用。 灵活性好: 由于在金属连接件和紧固的设计中考虑了各种措施,使每个连接点可以自由转动外,还允许有一定的位移,用于调节土建施工中不可避免的误差,因此,玻璃不会产生安装应力,并且可以适应支承结构受荷载后产生的变形,使玻璃受力状态良好,不仅如此,用点式连接方法可以最大程度地体现建筑造型的要求。
环保节能: 由于建筑点式玻璃追求明快的风格,因而在玻璃的使用上多选择光污染极小的白玻、超白玻和低辐射玻璃,同时辅以室内或室外遮阳系统,在减少甚至杜绝污染的同时,可大大降低能耗,尤其是使用中空技术,效果更加明显。
3、点支式玻璃幕墙的设计3.1 依据主体及设计构想确定材料
选择石材时应无软弱层、软弱矿脉,条纹石板要無软弱条纹,花岗石平均弯曲强度不小于10N/mm2,其他石材平均弯曲强度不小于5N/mm2。花岗石最小厚度为25mm,其他石材为35mm以上,石材吸水率大于1%时,要进行防水处理,非花岗石板背面要做玻璃布防坠落层。 在选择后加锚栓时可选择采用机械锚栓或化学锚栓,化学锚栓要防止焊接引起的高温,可选择做定位点焊,焊接时不可连续进行。 玻璃的选择要选择安全玻璃,当然,玻璃的安全也是相对的,在根据不同的部位合理选用玻璃,设计时要争取最大限度的安全。玻璃栏板、楼梯板等处容易受到撞击的墙面,要采用夹层玻璃,同时要注意,如果整座建筑全部采用夹层玻璃,有可能在发生火灾时,无法方便灭火施救。在公共建筑人流密集的地方,要尽可能避免使用单层钢化玻璃,由于钢化玻璃容易自爆,有可能在损坏时伤及行人安全。在不得不选择单片钢化玻璃时,要进行二次热处理,在幕墙下面要设置隔离带,在人流上空要设立金属安全网,在钢化玻璃上要增加防爆膜。 玻璃肋和玻璃梁支承着玻璃面板,选择时同样要避免使用单片钢化玻璃,以免自爆坠落。一般来讲,可选用夹层玻璃。但由于夹层玻璃会导致发生火灾时,消防人员无法击碎玻璃,难以施救,给消防安全带来了隐患,所以在设计时,应选择采用单片玻璃作为紧急出口,并设置明显标记。 点支式玻璃幕墙要选择强度高的钢化玻璃及其制品,在处理玻璃孔位边缘时,要谨慎处理,避免引起玻璃开裂导致材料报废。一般幕墙玻璃边缘要进行倒棱和细磨磨边处理,采用倒棱处理时倒棱要大于1mm。磨边要采用细磨和精磨。
3.2 结构设计一般在玻璃幕墙设计时,要考虑美观作用和施工便宜,多采用螺栓连接,但由于幕墙从面板到主体结构,中间很多环节可产生变形和位移,这种情况可通过对钢结构的焊接进行控制。在厚壁、重载和高压、高振动和冲击较多的地方,设计时可采用焊接进行处理,这样可以加强幕墙的连接性和提高可承受外部的压力。 在采用开放式板缝的幕墙上,还要注意考虑采取措施排除板后的积水,要保持背后空间的通风,同时背部要有连续密封的防水板,防水板要进行抗风设计。 幕墙设计时要考虑到建筑主体的防火和隔烟,在幕墙和建筑主体间设立防火带和耐火带,在建筑主体层间要进行防烟封堵,避免发生火灾时,造成玻璃幕墙损毁伤人。 高强硅酮结构胶的强度计算值要符合国家《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776的规定,结构胶的粘结抗拉强度要为0.6N/mm2。 支承结构设计中要注意自攻螺丝的选择,设计时要校核螺纹的承载能力,必要时要采用细牙螺纹。
4、安装及注意要点安装施工前应及时将施工图和技术交底分发到施工人员手中,针对人员素质情况进行必要的班前教育和培训,强调照图施工,强化按章施工,搞好安全施工缺一不可。不能允许项目上找这样或那样原因而打乱安装程序。严格管理、有效监督是确保幕墙安装优质高效的最佳捷径。应该注意的是:钢化玻璃的变形是必然的,进场检验时就应将其弯度参数和弯向标示在玻璃板块上,安装时力求使相邻板块弯向一致,以减少玻璃表面凹凸叠加使得幕墙表面平度超差,形成质量缺陷。玻璃安装一般应首块试装,准备阶段要计划周密、机械到位、分工明确、精力集中;玻璃板块是易碎较重的难搬构件,一旦破碎,极易伤人损物且不能及时补充。所以,因地制宜进行试装大有裨益。幕墙收尾是玻璃板缝注胶清理。注意要点:(一)玻璃安装前应将表面尘土、污染物擦拭干净。幕墙周边玻璃镶嵌时,对于插入槽口尺寸应按有关规定进行校核。(二)玻璃与任何构件不得直接碰触,玻璃定位后应及时固定并保持平整。玻璃安装完毕应先进行自检,合格后报质检人员进行抽检。(三)玻璃的品种、规格与色彩应与设计要求相符,整幅幕墙玻璃 的色泽应均匀,玻璃的镀膜面应朝向室内方向;若发现玻璃的颜色 有较大的出入或镀膜脱落等现象,应及时向有关部门反映,得到处 理后方可安装。(四)玻璃在安装时候应注意保护,避免碰撞、损伤或跌落。因玻璃面积较大及重量较重,故应采用真空吸盘提升安装。分格玻璃拼缝应竖直横平,缝宽均匀,并符合设计及规范中的偏差要求。每块玻璃初步定位后,要与相临玻璃进行协调,保证拼缝符合要求。对不符合要求的应进行调校修正,自检合格后报质检人员进行抽检,每幅幕墙抽检5%的分格,且不得少于3 个分格。抽检合格后方可进行固定和打胶,在安装时还应按设计要求进行防雷体系的可靠连接。
5、结语
幕墙施工过程是深化设计,完善工艺流程、工艺操作和质量控制的载体,严格幕墙工程的设计审核,对材料、构件的加工制作、安装等设置相应的质量控制点,消除质量和安全隐患,才能确保幕墙工程的结构安全和重要使用功能。
参考文献
[1]蒋凤昌.点支式玻璃幕墙的结构计算与优化研究[D].江苏大学,2003.
[2]赖伟明.点支式玻璃幕墙玻璃面板的力学性能分析及工程应用[D].中南大学,2008.
[3]卢瑞华,舒赣平.点支式玻璃幕墙的研究现状与发展[A].天津大学.第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C].天津大学:,2006:8.
【关键词】:点支式玻璃幕墙;设计;安装
中图分类号:S611文献标识码: A1、点支式玻璃幕墙的分类1.1 玻璃肋支承式
这种幕墙是将玻璃作为受力支撑的结构,它的作用表现在其通透性好,并且结构简单同时还没有腐蚀的问题出现,主要被用于大堂以及大厅等共享性的空间里。当然,如果这种幕墙是用于受力结构,玻璃肋一定要进行夹胶。
1.2 单管或钢管桁架支承式
这种幕墙主要采用的是使用单管以及不同的桁架结构,例如,用平行弦桁架和鱼腹桁架以及三角形桁架作为受力的支撑结构,它的特点体现在除了通透性之外,还表现出使用钢结构的一种雄浑构造美,并且将这两者完美结合,使这种幕墙能充满一种现代的气息。
1.3 索(杆)桁架支承式
这种幕墙采用通过合理布置经过预应力张拉形成空间桁架系统的钢拉杆或钢拉索以及悬空连接杆作为受力支承结构。它的特点主要表现在整个结构体系为一柔性体系,受载能力强和轻盈美观以及通透性好和技术难度高,是现代建筑艺术和高科技的完美结合的结晶。而它的缺点是其张拉工艺要求复杂,施工难度大,并且对施工有较高的精度要求。
1.4 单索支承式
这种幕墙采用只设纵向索或者纵横交错的两道索作为受力支承结构。它主要的表现是大大提高了可视面积,轻盈通透,拉索与玻璃胶缝在视觉上相重合,并且在施工方面也较拉索桁架容易。
1.5 预应力自平衡索桁架支承式点支式玻璃幕墙
预应力自平衡索桁架是一种由辅助横杆以及中间压杆(钢管)和呈抛物线形状布置的索组成。通过两端连接由主压杆承担索的预应力,主体结构不会受预应力的影响,在承受正负风压时,在桁架内部形成力的平衡,它相当于一个两端简支桁架的结构功能。
1.6 组合式支承式
这种体系采用钢结构、拉索、拉杆等相互组合作为受力结构。它的表现是取各种结构的优点从而形成一个新的结构体系,无论从建筑美学上还是从通透性都是非常完美的。但是这种结构计算和结构设计非常复杂,施工也有一定的难度。
2、点式玻璃幕墙技术的特点 由于建筑点式玻璃幕墙技术是由金属连接件和紧固件将玻璃与支承结构连接成一个整体的组合式建筑结构,与有框( 含隐框、半隐框) 玻璃幕墙相比,点式玻璃幕墙技术的特点: 安全性好: 经过钢化后的玻璃石通过金属件用机械的手段固定到支承结构上,耐候密封胶只起密封作用而不考虑其他受力,即使在外来撞击下,使单片玻璃破坏落下“玻璃雨”,也不可能出现整块玻璃坠落的严重伤人事故。通透性好: 由于大片玻璃是通过几个点与支承结构相连接,因此视线被遮挡的面积降低到最小,使视野开阔到最大限度。工艺感强: 点式结构可以使用许多种形式,变化无穷,有良好的工艺性、艺术性,便于设计师选择使用。 灵活性好: 由于在金属连接件和紧固的设计中考虑了各种措施,使每个连接点可以自由转动外,还允许有一定的位移,用于调节土建施工中不可避免的误差,因此,玻璃不会产生安装应力,并且可以适应支承结构受荷载后产生的变形,使玻璃受力状态良好,不仅如此,用点式连接方法可以最大程度地体现建筑造型的要求。
环保节能: 由于建筑点式玻璃追求明快的风格,因而在玻璃的使用上多选择光污染极小的白玻、超白玻和低辐射玻璃,同时辅以室内或室外遮阳系统,在减少甚至杜绝污染的同时,可大大降低能耗,尤其是使用中空技术,效果更加明显。
3、点支式玻璃幕墙的设计3.1 依据主体及设计构想确定材料
选择石材时应无软弱层、软弱矿脉,条纹石板要無软弱条纹,花岗石平均弯曲强度不小于10N/mm2,其他石材平均弯曲强度不小于5N/mm2。花岗石最小厚度为25mm,其他石材为35mm以上,石材吸水率大于1%时,要进行防水处理,非花岗石板背面要做玻璃布防坠落层。 在选择后加锚栓时可选择采用机械锚栓或化学锚栓,化学锚栓要防止焊接引起的高温,可选择做定位点焊,焊接时不可连续进行。 玻璃的选择要选择安全玻璃,当然,玻璃的安全也是相对的,在根据不同的部位合理选用玻璃,设计时要争取最大限度的安全。玻璃栏板、楼梯板等处容易受到撞击的墙面,要采用夹层玻璃,同时要注意,如果整座建筑全部采用夹层玻璃,有可能在发生火灾时,无法方便灭火施救。在公共建筑人流密集的地方,要尽可能避免使用单层钢化玻璃,由于钢化玻璃容易自爆,有可能在损坏时伤及行人安全。在不得不选择单片钢化玻璃时,要进行二次热处理,在幕墙下面要设置隔离带,在人流上空要设立金属安全网,在钢化玻璃上要增加防爆膜。 玻璃肋和玻璃梁支承着玻璃面板,选择时同样要避免使用单片钢化玻璃,以免自爆坠落。一般来讲,可选用夹层玻璃。但由于夹层玻璃会导致发生火灾时,消防人员无法击碎玻璃,难以施救,给消防安全带来了隐患,所以在设计时,应选择采用单片玻璃作为紧急出口,并设置明显标记。 点支式玻璃幕墙要选择强度高的钢化玻璃及其制品,在处理玻璃孔位边缘时,要谨慎处理,避免引起玻璃开裂导致材料报废。一般幕墙玻璃边缘要进行倒棱和细磨磨边处理,采用倒棱处理时倒棱要大于1mm。磨边要采用细磨和精磨。
3.2 结构设计一般在玻璃幕墙设计时,要考虑美观作用和施工便宜,多采用螺栓连接,但由于幕墙从面板到主体结构,中间很多环节可产生变形和位移,这种情况可通过对钢结构的焊接进行控制。在厚壁、重载和高压、高振动和冲击较多的地方,设计时可采用焊接进行处理,这样可以加强幕墙的连接性和提高可承受外部的压力。 在采用开放式板缝的幕墙上,还要注意考虑采取措施排除板后的积水,要保持背后空间的通风,同时背部要有连续密封的防水板,防水板要进行抗风设计。 幕墙设计时要考虑到建筑主体的防火和隔烟,在幕墙和建筑主体间设立防火带和耐火带,在建筑主体层间要进行防烟封堵,避免发生火灾时,造成玻璃幕墙损毁伤人。 高强硅酮结构胶的强度计算值要符合国家《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776的规定,结构胶的粘结抗拉强度要为0.6N/mm2。 支承结构设计中要注意自攻螺丝的选择,设计时要校核螺纹的承载能力,必要时要采用细牙螺纹。
4、安装及注意要点安装施工前应及时将施工图和技术交底分发到施工人员手中,针对人员素质情况进行必要的班前教育和培训,强调照图施工,强化按章施工,搞好安全施工缺一不可。不能允许项目上找这样或那样原因而打乱安装程序。严格管理、有效监督是确保幕墙安装优质高效的最佳捷径。应该注意的是:钢化玻璃的变形是必然的,进场检验时就应将其弯度参数和弯向标示在玻璃板块上,安装时力求使相邻板块弯向一致,以减少玻璃表面凹凸叠加使得幕墙表面平度超差,形成质量缺陷。玻璃安装一般应首块试装,准备阶段要计划周密、机械到位、分工明确、精力集中;玻璃板块是易碎较重的难搬构件,一旦破碎,极易伤人损物且不能及时补充。所以,因地制宜进行试装大有裨益。幕墙收尾是玻璃板缝注胶清理。注意要点:(一)玻璃安装前应将表面尘土、污染物擦拭干净。幕墙周边玻璃镶嵌时,对于插入槽口尺寸应按有关规定进行校核。(二)玻璃与任何构件不得直接碰触,玻璃定位后应及时固定并保持平整。玻璃安装完毕应先进行自检,合格后报质检人员进行抽检。(三)玻璃的品种、规格与色彩应与设计要求相符,整幅幕墙玻璃 的色泽应均匀,玻璃的镀膜面应朝向室内方向;若发现玻璃的颜色 有较大的出入或镀膜脱落等现象,应及时向有关部门反映,得到处 理后方可安装。(四)玻璃在安装时候应注意保护,避免碰撞、损伤或跌落。因玻璃面积较大及重量较重,故应采用真空吸盘提升安装。分格玻璃拼缝应竖直横平,缝宽均匀,并符合设计及规范中的偏差要求。每块玻璃初步定位后,要与相临玻璃进行协调,保证拼缝符合要求。对不符合要求的应进行调校修正,自检合格后报质检人员进行抽检,每幅幕墙抽检5%的分格,且不得少于3 个分格。抽检合格后方可进行固定和打胶,在安装时还应按设计要求进行防雷体系的可靠连接。
5、结语
幕墙施工过程是深化设计,完善工艺流程、工艺操作和质量控制的载体,严格幕墙工程的设计审核,对材料、构件的加工制作、安装等设置相应的质量控制点,消除质量和安全隐患,才能确保幕墙工程的结构安全和重要使用功能。
参考文献
[1]蒋凤昌.点支式玻璃幕墙的结构计算与优化研究[D].江苏大学,2003.
[2]赖伟明.点支式玻璃幕墙玻璃面板的力学性能分析及工程应用[D].中南大学,2008.
[3]卢瑞华,舒赣平.点支式玻璃幕墙的研究现状与发展[A].天津大学.第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C].天津大学:,2006:8.