建筑幕墻系統(tǒng)構(gòu)造優(yōu)化及應(yīng)用的探討

摘 要：本文通過對(duì)幾種不同構(gòu)造形式的幕墻系統(tǒng)進(jìn)行分析總結(jié)，提出幕墻系統(tǒng)構(gòu)造盡量保證各幕墻材料能整體優(yōu)先在工廠組裝的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)出技術(shù)先進(jìn)、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、性價(jià)比高的幕墻結(jié)構(gòu)形式，從而達(dá)到優(yōu)化的效果。

關(guān)鍵詞：幕墻系統(tǒng)形式；特點(diǎn)分析對(duì)比；幕墻系統(tǒng)構(gòu)造優(yōu)化選型

1 引 言

玻璃幕墻經(jīng)過幾十年的發(fā)展和完善，現(xiàn)已有多種結(jié)構(gòu)、多種形式。各種幕墻結(jié)構(gòu)和構(gòu)造則各有其優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)其技術(shù)性能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也各不相同。目前幕墻市場(chǎng)越來越大，業(yè)主對(duì)幕墻的質(zhì)量、造價(jià)、工程工期的要求越來越高，所以對(duì)于具體的工程項(xiàng)目來講，選擇技術(shù)先進(jìn)、造價(jià)合理、性價(jià)比高的幕墻技術(shù)設(shè)計(jì)方案是當(dāng)前幕墻行業(yè)的必然趨勢(shì)。本文通過幕墻工程實(shí)例的優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析，重點(diǎn)闡述框架式幕墻趨向“注膠單元式幕墻”（整體配套安裝設(shè)計(jì)成類似單元體形式）的設(shè)計(jì)思路。

2 幕墻優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則和目的

①保持原建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格。②保持原幕墻圖外立面基本分格尺寸。③經(jīng)濟(jì)合理，盡量不增加幕墻總造價(jià)。④側(cè)重安全可靠、提高工廠化作業(yè)量、減少并簡化現(xiàn)場(chǎng)安裝、方便控制施工質(zhì)量、提高施工效率、縮短現(xiàn)場(chǎng)安裝工期。

3 幕墻優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)際工程案例分析

3.1 工程概況

本寫字樓項(xiàng)目位于廣州市，幕墻高度為125m的，外立面裝飾幕墻包含石材幕墻、鋁板幕墻、玻璃幕墻，幕墻面積約35000m2。業(yè)主要求的施工工期非常緊，且需要考慮經(jīng)濟(jì)造價(jià)合理、確保工程質(zhì)量。為保證實(shí)現(xiàn)業(yè)主的預(yù)期目標(biāo)，我們對(duì)整個(gè)幕墻系統(tǒng)進(jìn)行了以下合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.2 外立面石材、鋁板幕墻的優(yōu)化分析

3.2.1 石材幕墻優(yōu)化說明

（1）傳統(tǒng)框架系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用120×60×4鋼方管作為石材主梁，現(xiàn)在主梁優(yōu)化分成兩半，采用2支120×30×15×3.5“C”型鋼，保證受力要求前提下龍骨用量基本不變。

（2）主梁與橫梁樓層斷開，鋼骨架優(yōu)化后可以在車間組裝成一個(gè)整體框架，再現(xiàn)場(chǎng)整體吊裝。

（3）考慮到石材比較重，整體吊裝容易破碎，所以安裝完組合鋼框架后，再考慮掛石材板塊，最后注膠，完成安裝。

石材節(jié)點(diǎn)做法優(yōu)化前后對(duì)比圖：

優(yōu)化后石材安裝流程圖：（簡化了安裝流程）

鋼骨架組裝（車間）→鋼骨架單元吊裝（現(xiàn)場(chǎng)）→石材安裝并注膠（現(xiàn)場(chǎng)）

3.2.2 鋁板系統(tǒng)優(yōu)化說明

（1）傳統(tǒng)框架系統(tǒng)采用120×60×4鋼方管作為鋁板主梁，現(xiàn)在主梁采用120×30×15×3.5“C”型鋼；層間位置L50×4角鋼橫梁優(yōu)化為60×30×3“C”型鋼，保證受力要求前提下龍骨用量基本不變。

（2）主梁與橫梁樓層斷開，在車間組裝成一個(gè)整體框架，鋁板在車間與框架連接固定，形成一個(gè)鋁板單元板塊。

（3）在現(xiàn)場(chǎng)吊裝鋁板單元板塊，注膠后，完成鋁板安裝。

鋁板節(jié)點(diǎn)做法優(yōu)化前后對(duì)比圖：

優(yōu)化后鋁板安裝流程圖：（簡化了安裝流程）

骨架和鋁板組裝（車間）→鋁板單元板塊吊裝并局部注膠（現(xiàn)場(chǎng)）

3.2.3 外立面玻璃幕墻的優(yōu)化分析

下面列舉以下三種幕墻系統(tǒng)形式的主要特性進(jìn)行對(duì)比：框架式幕墻系統(tǒng)、單元式幕墻系統(tǒng)、“注膠單元式幕墻系統(tǒng)”（介于框架式和單元式設(shè)計(jì)理念之間的優(yōu)化系統(tǒng)）。

（1）三種幕墻系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)主要做法如下：

①框架式幕墻系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)圖：

②單元式幕墻系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)圖：

③“注膠單元式幕墻系統(tǒng)”（優(yōu)化后的系統(tǒng)）節(jié)點(diǎn)圖：

（2）通過以上三種幕墻系統(tǒng)的典型節(jié)點(diǎn)做法，分析對(duì)比各自的特點(diǎn)如下：

①組裝方式對(duì)比圖：

可以看出，框架式幕墻主次龍骨需在工地現(xiàn)場(chǎng)采用螺栓和角碼連接，單元式和注膠單元式在工廠采用自功螺釘組裝連接，后兩種形式精度高、效率高，（注膠單元式）延用了單元式的優(yōu)點(diǎn)，起到優(yōu)化效果。

②支座安裝對(duì)比圖：

可以看出，框架式幕墻的龍骨支座要求簡潔靈活，單元式和（注膠單元式）的單元板塊支座要求較高，需要保證很高的精度和可操作性。

③防水構(gòu)造對(duì)比圖：

以上可見，單元式幕墻防水主要采用復(fù)雜型材設(shè)計(jì)構(gòu)造成多個(gè)等壓腔、單元十字交接位置封堵、布置多道擋水膠條的形式，利用雨幕原理進(jìn)行防水，是目前高層建筑幕墻的首選，但從目前已投入使用的結(jié)果來看，單元式幕墻的等壓腔太脆弱，容易被破壞，施工完成后漏水的可能性反而更大，漏水以后無法查明漏水的源頭，如果有個(gè)別板塊損壞后再進(jìn)行修護(hù)，困難極大。而框架式幕墻和（注膠單元式）的防水主要靠在室外連續(xù)注密封膠形成防水閉合體來防水，此防水方式簡單靈活，漏水以后容易查明漏水的源頭，后期修護(hù)簡單，從目前已投入使用的結(jié)果來看，密封膠防水得到了好評(píng)。（注膠單元式）擺脫了傳統(tǒng)單元式水密性脆弱的特點(diǎn)，巧妙延用了框架式幕墻密封膠防水的優(yōu)點(diǎn)，起到很好的優(yōu)化效果。

④經(jīng)濟(jì)造價(jià)對(duì)比：

以上三種系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)造價(jià)對(duì)比如下：

①相同幕墻面積含鋁量框架式最少，單元式需增加等壓腔構(gòu)造較框架式鋁含量增加大，造價(jià)增加明顯；而（注膠）單元式介于兩者之間較框架式鋁含量增加不大，造價(jià)有稍微增加。

②（注膠）單元式延用了單元式幕墻的優(yōu)點(diǎn)，可在工廠組裝，工期大大縮短，現(xiàn)場(chǎng)人工費(fèi)用可大大減少，現(xiàn)場(chǎng)的措施費(fèi)用低。

③結(jié)合以上材料費(fèi)和措施費(fèi)用，（注膠）單元式與框架式的總體造價(jià)基本保持持平，取到優(yōu)化效果。

4 總 結(jié)

通過對(duì)該工程外立面幕墻的各項(xiàng)特點(diǎn)對(duì)比，優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案綜合了框架式和單元式各自的優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)了以下突出特色：

（1）完全保持原建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格和原幕墻構(gòu)件外觀尺寸的效果而基本不增加工程總造價(jià)。

（2）由于大部分工序在工廠完成，高度機(jī)械化和流水式工廠化作業(yè)，無組裝間隙，完全克服了原框架式安裝方式的外觀質(zhì)量缺陷（立柱不正、間隙不勻、間隙過大、橫梁外傾）；確保了加工制作的效率和質(zhì)量。

（3）擺脫了傳統(tǒng)單元式水密性脆弱的特點(diǎn)，延用了框架式幕墻密封膠防水的優(yōu)點(diǎn)，解決了防水難題。

（4）在施工現(xiàn)場(chǎng)整體吊裝，大量減少了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工序，現(xiàn)場(chǎng)措施費(fèi)降低，材料組織更簡單，極大的提高了現(xiàn)場(chǎng)安裝速度，從而保證工程按合同工期如期或提前完工。

（5）施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，影響施工的因素較多，采用優(yōu)化方案后，因大量減少了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工序，將現(xiàn)場(chǎng)影響因素對(duì)施工的干擾降到了最低點(diǎn)，能大幅提高現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量。

（6）隨著人工成本在工程造價(jià)中所占的比例越來越大，加之施工現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，人工成本成了施工成本控制的重點(diǎn)，采用優(yōu)化方案后，大量減少了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量，提高了現(xiàn)場(chǎng)安裝效率，降低了施工成本。

（7）可分批移交工作面，使內(nèi)裝修可以提前進(jìn)場(chǎng)施工，使總工期縮短。

5 結(jié)束語

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，建筑幕墻行業(yè)的競爭越來越大，技術(shù)先進(jìn)、造價(jià)經(jīng)濟(jì)的幕墻結(jié)構(gòu)形式是未來設(shè)計(jì)的首選，本文提出的幕墻系統(tǒng)構(gòu)造盡量保證各幕墻材料能整體優(yōu)先在工廠組裝的設(shè)計(jì)理念，經(jīng)實(shí)際工程案例檢驗(yàn)，達(dá)到優(yōu)化的效果，可供廣大幕墻設(shè)計(jì)者借鑒探討。

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作者簡介：陳春林（1980-），男，江西人，大學(xué)本科，工程師，研究領(lǐng)域?yàn)榻ㄖ粔υO(shè)計(jì)。