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摘要：随着社会的发展与进步，重视单元式幕墙的结构系统及细节设计对于现实生活具有重要的意义。本文主要介绍单元式幕墙的结构系统及细节设计的有关内容。
关键词 ：细节设计；结构；单元式幕墙；系统；
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
引言
建筑幕墙是集建筑技术、功能和艺术于一体的建筑物外围护结构，作为一种高级建筑外墙，它倍受建筑师和开发商的喜爱。随着建筑市场快速发展， 加剧了幕墙市场对高水平幕墙设计的需求，为此幕墙设计单位就应以丰富的幕墙系统结构形式来适应和引导市场的需求，其中比较具有代表性的就是单元式玻璃幕墙。单元式玻璃幕墙是将玻璃幕墙分拆成局部小块板块，在工厂将板块龙骨、玻璃的加工、拼装工序完成后，运至工地，在工地直接吊挂安装完成。由于其工厂化程度高，材料是在工厂进行生产的，加工、组装精度高；工地只需完成吊装工作，可以多个工作面同时作业，安装周期短。由于具有这些优点， 单元式幕墙在现代高档建筑外装饰上越来越多地被采用。
一、单元式幕墙结构特点
1.1 水密及气密性：单元式幕墙通常采用多道密封，提供比框架幕墙更好的水密及气密性能。单元式幕墙型材插接处通常采用三道胶条密封，形成两个腔体，充分保证系统水密性、气密性。我们知道幕墙发生渗漏要具备三个要素：a）缝隙；b）水；c）作用。这三个要素中如果解决一项要素，渗漏就不会发生。单元式幕墙防水通常采用等压原理。使等压腔外壁两侧的压力达到平衡，消除发生渗漏三要素中的“作用”，尤其是风压的作用。虽然不能达到完全消灭渗漏三要素中任何一项的目的，但可采取措施使渗漏三要素中的每一项对水密性的影响减少到最低程度。幕墙接缝部位的空腔外壁上的水和缝隙是无法消除的，只有在“作用”上下功夫，通过消除“作用”来使水不通过外壁缝隙进入等压腔。内壁上的缝隙和作用特别是压差不能消除，要达到内壁不渗漏，则要使水淋不到内壁，这正好由外壁（雨幕）发挥的效应来达到，外壁内、外侧等压，水进不了等压腔，就没有水淋到内壁，内壁缝隙周围没有水，内壁就不会发生渗漏，这样单元式幕墙对插部位就不会有水渗入室内了。这个设计的核心原理就是外壁（雨幕）内、外侧等压，使雨水进不了等压腔，达到内壁缝隙周围无水，即在内壁消除渗漏三要素中的水的因素来达到整体幕墙接缝体系不渗漏。 如图1所示为：单元式幕墙密封系统由a、c、d 三道胶条形成，同时在水密层设置排水孔。 但是，外壁要达到完全等压是困难的，甚至在某些情况下是做不到的，因此应该考虑雨幕层（外壁）必然有少数偶然渗漏水的可能，这样就要使已渗入等压腔的水及时排出至室外。因此单元式幕墙接缝处防水构造常设计为外壁防止大量雨水渗入，少量渗入等压腔的雨水能及时排出，使水淋不到内壁，在内壁消除渗漏三要素中的水的因素，从而使雨水渗漏不到室内。
图 1 单元接缝密封设计
1.2 胶条密封，可以避免打胶可能产生的硅污染。板块间接缝深邃，立体感更佳。
1.3板块之间采用插接方式连接，抗震能力强，幕墙单元板块插接构造设计能吸收层间变位及单元变形，通常可承受较大幅度建筑物移动，对高层建筑和钢结构类型建筑特别有利。
二、单元式幕墙系统设计形式
单从竖料截面设计形式来分，可分成两类，一是公母料系统，如图2所示；一是双母料系统，如图3 所示。所谓公母料系统，是指单元左右两个主要受力型材，公料设计成带几截悬伸臂，母料设计成带几个凹槽腔体。现场安装时公料的悬伸臂插进母料的凹槽中，二者共同受力，抵抗外部风压。目前国内大多数单元式幕墙采用的都是公母料系统。所谓双母料系统，是指单元左右两个主要受力型材，截面是一样的，都是带有几个凹槽腔体的母料。现场安装完一个单元后，将一种带有橡胶条的小铝棒插进单元的一侧，并且还悬跳出一部分，以便安装相邻的单元时，伸进相邻单元的母料腔体里。双母料系统在受力是不考虑其共同受力的，带橡胶条的铝棒仅仅是起密封作用。
图2公母料系统
图3双母料系统
单元式幕墙从竖料的截面形式又可分为开口薄壁截面及闭口截面。设计成开口截面，在单元组框制作时加工更方便些，但开口薄壁截面由于侧向失稳使之能承受的应力打折，因此也要增加壁厚，增加成本。往往开口薄壁截面在工程中许多部位需要加钢槽等工艺来加强从而满足强度要求，会带来其他成本。有时还会因为加强带来构造上的冲突，则需解决其它新的问题。笔者认为，如果需要加强的部位比较多，为减少制作工艺的复杂性，不如截面设计成闭口腔体，这样只是单一地增加了材料成本。而且可以想办法尽量少的增加材料成本，采取封闭一部分的方法，比如封闭前半部分腔体或者后半部分腔体，剩余部分让它敞开，一般一个闭口腔截面占到整个面积的三分之一，应力打折得很少，基本上能计算通过。对于转角部位的型材设计，截面最好是封闭腔体，是为了型材能单独受力，并且单个方向挠度很小，不至于发生一边型材的悬伸臂从另一边的腔体中拔出的现象，而使整个承载体系失效。
三、细节设计
3.1 材料选择
细节设计体现在材料的选择。比如，幕墙设计会涉及到不少橡胶条的设计。从事先穿槽还是后推进的安装方式不同考虑，需要将橡胶条设计成不同的截面，不同的硬度。与结构胶相接触的橡胶条最好是 EPDM，与接缝处密封胶接触的橡胶条宜用硅橡胶。开启窗周边一圈橡胶条适合用氯丁橡胶。在不锈钢材料的选用上，要根据使用的不同场合标明它的材质。一般用在与室外空气接触的地方，要选用更高档的不锈钢，它的耐腐蚀性更佳。有很多幕墙外立面接缝是不打胶的，因此水汽是可以透过幕墙的。考究的做法在内部做一道密封防水，可用铝板或镀锌板构成，而外幕墙与防水板之间用到的固定码件宜用铝或不锈钢材料。
3.2 支座安装
单元式幕墙的支座安装方式有很多，根据现场结构大致可分为侧向安装和楼板上安装两种。具体的设计方案各不相同，原则上要实现三维调节，便于施工，以工人安装方便为基本，要留有足够的操作空间。
3.3系统防水设计
在单元式幕墙系统的设计中，型材断面的设计非常重要，它不仅决定单元式幕墙的安全性、工艺性， 同时还决定了单元式幕墙的水密性和气密性。型材断面虽然不是固定不变的，但是其断面的设计是有规律的，必须将其安全性、工艺性和结构防水同步考虑。单元式幕墙通过板块的上下左右对插完成系统的拼接，在四个板块交叉的“十”字路口处将形成一个内外贯穿的孔洞，必須对此孔洞进行严密的封堵以确保系统的水密性和气密性。系统设计时，采用疏堵结合的设计理念来进行系统的防水设计。在竖向龙骨上设计三道密封线，幕墙外表面的少量漏水可以越过第一道密封线，进入单元幕墙的等压腔，通过合理的结构设计，进入等压腔的水将被有组织的排出，失去继续进入室内的能力，达到阻水的目的。
3.4组合板块
单元板块有时可以设计成两个单元板片组合成一个组合板块，比如目前上海最高的建筑环球金融中心就是采用这种方式的。中间竖料是锁在一起的，现场不进行对插，但有支座固定挂点。采用这种方式一定要事先弄清现场的安装条件。如果运输及安装条件许可，无疑能增加工作效率，明显加快安装速度。有很多时候，转角板块也可以考虑做成组和单元，但也要根据现场施工条件来决定做成组合单元，还是转角对插竖料。
3.5擦窗机销座
在单元式幕墙的设计过程中要考虑到以后擦窗机销座的设置。有的设计会将销座设计安装在横梁上，这样对横料增加了一个额外的荷载，增加了其弯曲应力。笔者更倾向的做法是，在横料罩板上开洞，隐框幕墙则是横料对应胶缝处开洞，擦窗机销座连结在一个与竖料连接的厚角铝上，直接将额外的荷载传递到竖料上。
结束语
总之，细节设计涉及到结构、构造、材料等各个方面的知识，还有很多很多这里无法一一详尽述来。往往细节设计决定了整个幕墙的品质，细节设计的品质由丰富的设计经验不断地充实提高，从失败中不断地总结改善。也许每一个工程我们无法做到尽善尽美，但只要做到力求完美，下一次就会更好。
参考文献
[1]JG 3035—1996 《建筑幕墙》.
[2]赵西安.建筑幕墙工程手册（上册）,2002
[3]JGJ 102—2003 《玻璃幕墙工程技术规范》.
关键词 ：细节设计；结构；单元式幕墙；系统；
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
引言
建筑幕墙是集建筑技术、功能和艺术于一体的建筑物外围护结构，作为一种高级建筑外墙，它倍受建筑师和开发商的喜爱。随着建筑市场快速发展， 加剧了幕墙市场对高水平幕墙设计的需求，为此幕墙设计单位就应以丰富的幕墙系统结构形式来适应和引导市场的需求，其中比较具有代表性的就是单元式玻璃幕墙。单元式玻璃幕墙是将玻璃幕墙分拆成局部小块板块，在工厂将板块龙骨、玻璃的加工、拼装工序完成后，运至工地，在工地直接吊挂安装完成。由于其工厂化程度高，材料是在工厂进行生产的，加工、组装精度高；工地只需完成吊装工作，可以多个工作面同时作业，安装周期短。由于具有这些优点， 单元式幕墙在现代高档建筑外装饰上越来越多地被采用。
一、单元式幕墙结构特点
1.1 水密及气密性：单元式幕墙通常采用多道密封，提供比框架幕墙更好的水密及气密性能。单元式幕墙型材插接处通常采用三道胶条密封，形成两个腔体，充分保证系统水密性、气密性。我们知道幕墙发生渗漏要具备三个要素：a）缝隙；b）水；c）作用。这三个要素中如果解决一项要素，渗漏就不会发生。单元式幕墙防水通常采用等压原理。使等压腔外壁两侧的压力达到平衡，消除发生渗漏三要素中的“作用”，尤其是风压的作用。虽然不能达到完全消灭渗漏三要素中任何一项的目的，但可采取措施使渗漏三要素中的每一项对水密性的影响减少到最低程度。幕墙接缝部位的空腔外壁上的水和缝隙是无法消除的，只有在“作用”上下功夫，通过消除“作用”来使水不通过外壁缝隙进入等压腔。内壁上的缝隙和作用特别是压差不能消除，要达到内壁不渗漏，则要使水淋不到内壁，这正好由外壁（雨幕）发挥的效应来达到，外壁内、外侧等压，水进不了等压腔，就没有水淋到内壁，内壁缝隙周围没有水，内壁就不会发生渗漏，这样单元式幕墙对插部位就不会有水渗入室内了。这个设计的核心原理就是外壁（雨幕）内、外侧等压，使雨水进不了等压腔，达到内壁缝隙周围无水，即在内壁消除渗漏三要素中的水的因素来达到整体幕墙接缝体系不渗漏。 如图1所示为：单元式幕墙密封系统由a、c、d 三道胶条形成，同时在水密层设置排水孔。 但是，外壁要达到完全等压是困难的，甚至在某些情况下是做不到的，因此应该考虑雨幕层（外壁）必然有少数偶然渗漏水的可能，这样就要使已渗入等压腔的水及时排出至室外。因此单元式幕墙接缝处防水构造常设计为外壁防止大量雨水渗入，少量渗入等压腔的雨水能及时排出，使水淋不到内壁，在内壁消除渗漏三要素中的水的因素，从而使雨水渗漏不到室内。
图 1 单元接缝密封设计
1.2 胶条密封，可以避免打胶可能产生的硅污染。板块间接缝深邃，立体感更佳。
1.3板块之间采用插接方式连接，抗震能力强，幕墙单元板块插接构造设计能吸收层间变位及单元变形，通常可承受较大幅度建筑物移动，对高层建筑和钢结构类型建筑特别有利。
二、单元式幕墙系统设计形式
单从竖料截面设计形式来分，可分成两类，一是公母料系统，如图2所示；一是双母料系统，如图3 所示。所谓公母料系统，是指单元左右两个主要受力型材，公料设计成带几截悬伸臂，母料设计成带几个凹槽腔体。现场安装时公料的悬伸臂插进母料的凹槽中，二者共同受力，抵抗外部风压。目前国内大多数单元式幕墙采用的都是公母料系统。所谓双母料系统，是指单元左右两个主要受力型材，截面是一样的，都是带有几个凹槽腔体的母料。现场安装完一个单元后，将一种带有橡胶条的小铝棒插进单元的一侧，并且还悬跳出一部分，以便安装相邻的单元时，伸进相邻单元的母料腔体里。双母料系统在受力是不考虑其共同受力的，带橡胶条的铝棒仅仅是起密封作用。
图2公母料系统
图3双母料系统
单元式幕墙从竖料的截面形式又可分为开口薄壁截面及闭口截面。设计成开口截面，在单元组框制作时加工更方便些，但开口薄壁截面由于侧向失稳使之能承受的应力打折，因此也要增加壁厚，增加成本。往往开口薄壁截面在工程中许多部位需要加钢槽等工艺来加强从而满足强度要求，会带来其他成本。有时还会因为加强带来构造上的冲突，则需解决其它新的问题。笔者认为，如果需要加强的部位比较多，为减少制作工艺的复杂性，不如截面设计成闭口腔体，这样只是单一地增加了材料成本。而且可以想办法尽量少的增加材料成本，采取封闭一部分的方法，比如封闭前半部分腔体或者后半部分腔体，剩余部分让它敞开，一般一个闭口腔截面占到整个面积的三分之一，应力打折得很少，基本上能计算通过。对于转角部位的型材设计，截面最好是封闭腔体，是为了型材能单独受力，并且单个方向挠度很小，不至于发生一边型材的悬伸臂从另一边的腔体中拔出的现象，而使整个承载体系失效。
三、细节设计
3.1 材料选择
细节设计体现在材料的选择。比如，幕墙设计会涉及到不少橡胶条的设计。从事先穿槽还是后推进的安装方式不同考虑，需要将橡胶条设计成不同的截面，不同的硬度。与结构胶相接触的橡胶条最好是 EPDM，与接缝处密封胶接触的橡胶条宜用硅橡胶。开启窗周边一圈橡胶条适合用氯丁橡胶。在不锈钢材料的选用上，要根据使用的不同场合标明它的材质。一般用在与室外空气接触的地方，要选用更高档的不锈钢，它的耐腐蚀性更佳。有很多幕墙外立面接缝是不打胶的，因此水汽是可以透过幕墙的。考究的做法在内部做一道密封防水，可用铝板或镀锌板构成，而外幕墙与防水板之间用到的固定码件宜用铝或不锈钢材料。
3.2 支座安装
单元式幕墙的支座安装方式有很多，根据现场结构大致可分为侧向安装和楼板上安装两种。具体的设计方案各不相同，原则上要实现三维调节，便于施工，以工人安装方便为基本，要留有足够的操作空间。
3.3系统防水设计
在单元式幕墙系统的设计中，型材断面的设计非常重要，它不仅决定单元式幕墙的安全性、工艺性， 同时还决定了单元式幕墙的水密性和气密性。型材断面虽然不是固定不变的，但是其断面的设计是有规律的，必须将其安全性、工艺性和结构防水同步考虑。单元式幕墙通过板块的上下左右对插完成系统的拼接，在四个板块交叉的“十”字路口处将形成一个内外贯穿的孔洞，必須对此孔洞进行严密的封堵以确保系统的水密性和气密性。系统设计时，采用疏堵结合的设计理念来进行系统的防水设计。在竖向龙骨上设计三道密封线，幕墙外表面的少量漏水可以越过第一道密封线，进入单元幕墙的等压腔，通过合理的结构设计，进入等压腔的水将被有组织的排出，失去继续进入室内的能力，达到阻水的目的。
3.4组合板块
单元板块有时可以设计成两个单元板片组合成一个组合板块，比如目前上海最高的建筑环球金融中心就是采用这种方式的。中间竖料是锁在一起的，现场不进行对插，但有支座固定挂点。采用这种方式一定要事先弄清现场的安装条件。如果运输及安装条件许可，无疑能增加工作效率，明显加快安装速度。有很多时候，转角板块也可以考虑做成组和单元，但也要根据现场施工条件来决定做成组合单元，还是转角对插竖料。
3.5擦窗机销座
在单元式幕墙的设计过程中要考虑到以后擦窗机销座的设置。有的设计会将销座设计安装在横梁上，这样对横料增加了一个额外的荷载，增加了其弯曲应力。笔者更倾向的做法是，在横料罩板上开洞，隐框幕墙则是横料对应胶缝处开洞，擦窗机销座连结在一个与竖料连接的厚角铝上，直接将额外的荷载传递到竖料上。
结束语
总之，细节设计涉及到结构、构造、材料等各个方面的知识，还有很多很多这里无法一一详尽述来。往往细节设计决定了整个幕墙的品质，细节设计的品质由丰富的设计经验不断地充实提高，从失败中不断地总结改善。也许每一个工程我们无法做到尽善尽美，但只要做到力求完美，下一次就会更好。
参考文献
[1]JG 3035—1996 《建筑幕墙》.
[2]赵西安.建筑幕墙工程手册（上册）,2002
[3]JGJ 102—2003 《玻璃幕墙工程技术规范》.