高層建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)與施工分析

周海地

摘 要：在高層建筑中，因?yàn)椴Ａ粔Ρ旧砭哂型ㄍ复蠓健⑹┕ず?jiǎn)便、密封性好等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。文章從玻璃幕墻的類別出發(fā)，對(duì)高層建筑中玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)、防火、安全可靠性等方面的設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，并對(duì)玻璃幕墻施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，提高設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的能力，進(jìn)一步促進(jìn)玻璃幕墻的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高層建筑；玻璃幕墻；設(shè)計(jì)與施工

中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）24-0156-02

1 玻璃幕墻的類別

隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，玻璃幕墻的類別很多，在高層建筑中應(yīng)用最多的是框支撐玻璃幕墻，其主要包括明框玻璃幕墻和隱框玻璃幕墻。其中明框玻璃幕墻是最傳統(tǒng)的玻璃幕墻，金屬框架直接顯露在外立面，玻璃是嵌固在型材的凹槽里，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，工作性能良好，是高層建筑最佳的選擇；隱框玻璃幕墻是金屬框架設(shè)計(jì)在室內(nèi)，玻璃面板安裝在框架外側(cè)，再利用硅酮密封膠把玻璃面板與框架進(jìn)行有效的粘結(jié)，形成現(xiàn)代化的建筑外觀效果。

2 玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)

一般來說，玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)主要是由結(jié)構(gòu)骨架及玻璃組成的，兩者有機(jī)地整體連接才能構(gòu)成玻璃幕墻的方式。骨架是由不同的型材材料構(gòu)成的，利用連接件來固定裝飾玻璃，通過骨架把玻璃的重量和幕墻所受到的荷載全部傳遞給支撐體系，再由支撐體系傳遞給主體結(jié)構(gòu)。玻璃幕墻不僅具有墻體維護(hù)的功能，還有美化建筑外立面的視覺沖擊效果，也可以巧妙地配合建筑造型來表達(dá)建筑師的思維空間。由于玻璃幕墻的安全可靠性包括抗風(fēng)壓性、抗氣密性、抗震性、防火性、抗變形性等內(nèi)容，再加上其安裝施工的專業(yè)性較強(qiáng)，對(duì)建筑物的正常使用性能影響很大，所以應(yīng)根據(jù)工程需求來選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，從而保證玻璃幕墻的安全性及穩(wěn)定性。

3 高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)

3.1 玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

幕墻的支撐結(jié)構(gòu)體系是十分重要的，玻璃幕墻的自重、動(dòng)荷載效應(yīng)、風(fēng)荷載效應(yīng)、抗震性能等都是在主體結(jié)構(gòu)與幕墻的支撐結(jié)構(gòu)體系之間展開傳遞的，所以這對(duì)建筑幕墻的支撐結(jié)構(gòu)就要求應(yīng)具備一定的剛度和強(qiáng)度，還應(yīng)對(duì)其后期的維護(hù)工作提供一定的便利條件，對(duì)其耐久性要滿足25 a的設(shè)計(jì)使用年限。

①在幕墻的所有支撐結(jié)構(gòu)中，立柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是最重要的，應(yīng)注意立柱的強(qiáng)度及剛度滿足設(shè)計(jì)荷載的要求，并具有相應(yīng)的穩(wěn)定性，其上下銜接設(shè)計(jì)也是很重要的，應(yīng)滿足現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

②預(yù)埋件的設(shè)計(jì)也是不可忽視的，預(yù)埋件一般為錨板或者錨筋，形狀大多數(shù)采用平板形和槽形兩類。錨板鋼材一般采用Q235B，并應(yīng)在其表面進(jìn)行鍍鋅處理，鍍鋅厚度一般>40 um，并應(yīng)具有防腐蝕的功效，并把錨板與鋼筋焊接后預(yù)埋在設(shè)計(jì)的相應(yīng)部位，一般錨板或者錨筋的焊接方式采取坡口塞焊的形式，如果錨筋直徑>Φ20 mm的話，那么應(yīng)采取穿孔塞焊的焊接方式。

③玻璃幕墻采用后置埋件處理時(shí)，一般采取錨栓的形式，最常用的主要有金屬膨脹錨栓和化學(xué)錨栓兩種，金屬膨脹錨栓是通過膨脹片與混凝土結(jié)構(gòu)之間的擠壓力和摩擦力而產(chǎn)生一定的承載力，對(duì)其連接件進(jìn)行受力；而采用化學(xué)錨栓時(shí)，錨固栓的直徑應(yīng)≥12 mm，其錨固深度應(yīng)≥6倍的錨固栓直徑，鉆孔后應(yīng)用空壓機(jī)把孔洞內(nèi)的粉塵清理干凈，并用螺母把錨板固定在混凝土結(jié)構(gòu)上，再把轉(zhuǎn)接件焊接在錨板上，應(yīng)對(duì)錨固栓進(jìn)行抗拔試驗(yàn)。

3.2 玻璃幕墻的防火設(shè)計(jì)

①應(yīng)對(duì)以下部位進(jìn)行防火封堵設(shè)計(jì)：玻璃幕墻與樓板之間的縫隙、與外墻洞口部分之間的縫隙、與其他防火隔離構(gòu)件之間的縫隙等。防火封堵系統(tǒng)應(yīng)具有良好密封性、耐久性和較強(qiáng)的變形性，在規(guī)定的火災(zāi)時(shí)間內(nèi)不應(yīng)發(fā)生變形過大、脫落等現(xiàn)象，應(yīng)由一定的穩(wěn)定性。封堵的填充料應(yīng)采用難燃或者不燃材料，對(duì)相應(yīng)的保護(hù)面層材料應(yīng)采用防火涂料等材料加以處理。

②對(duì)于沒有窗檻墻的建筑幕墻，應(yīng)在每個(gè)樓層的外沿部位設(shè)置高度≥0.8 m的實(shí)體墻或者防火玻璃幕墻，要求其耐火極限≥1 h，并要求同一玻璃單位不得跨越兩個(gè)防火區(qū)，應(yīng)單獨(dú)設(shè)立。

③玻璃幕墻和樓層、隔墻的外面部分之間的縫隙應(yīng)用厚度≥100 mm的礦棉或者巖棉進(jìn)行封堵，并應(yīng)擠壓密實(shí)；應(yīng)采用厚度≥1.5 mm鋼板來承托住礦棉或者巖棉，其用于封堵各個(gè)樓層之間的水平防煙帶，注意鋼板應(yīng)鍍鋅；而承托板和幕墻結(jié)構(gòu)、建筑主體結(jié)構(gòu)之間的縫隙宜采用防火密封材料進(jìn)行填充；如果設(shè)計(jì)通透隔斷來分隔防火區(qū)時(shí)，可以采用滿足設(shè)計(jì)耐火極限要求的防火玻璃來分隔。

3.3 玻璃幕墻的安全可靠性設(shè)計(jì)

首先，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)出來的玻璃幕墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)玻璃幕墻的四性試驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行規(guī)定，對(duì)相關(guān)的預(yù)埋件及連接件的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算，特別是整個(gè)平面內(nèi)的變形性能及地震等不可抗力外荷載作用下的極限變形進(jìn)行規(guī)定；應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)的幕墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的防雷接地進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般應(yīng)把土建的防雷鋼筋跟預(yù)埋件進(jìn)行焊接處理，使得避雷均壓環(huán)形成環(huán)狀，再通過柱子里的鋼筋傳遞到大地，注意底層整個(gè)玻璃幕墻立柱應(yīng)焊接連貫的Φ10 mm圓鋼，并和建筑場(chǎng)地外的接地系統(tǒng)進(jìn)行連接，確保玻璃幕墻工程的安全。

4 高層建筑玻璃幕墻的施工技術(shù)

在幕墻施工技術(shù)上，由于幕墻種類較多，本文只對(duì)高層建筑中主樓應(yīng)用最多的框架式結(jié)構(gòu)上進(jìn)行論述，其它如裙樓常用點(diǎn)支式、拉索式、吊掛式以及現(xiàn)在超高層單元式玻璃幕墻在本文中就不再論述。

4.1 預(yù)埋件的安裝技術(shù)

應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的尺寸對(duì)預(yù)埋件進(jìn)行加工，注意應(yīng)采用負(fù)公差要驗(yàn)收預(yù)埋件的尺寸，這在模板進(jìn)行安裝工作提供了便利。預(yù)埋件的安裝位置應(yīng)保證準(zhǔn)確，預(yù)埋鋼筋應(yīng)與建筑主體結(jié)構(gòu)的鋼筋進(jìn)行有效的固定，一般采取點(diǎn)焊的形式，應(yīng)保證預(yù)埋件不發(fā)生移位現(xiàn)象。預(yù)埋件的位置偏差應(yīng)控制在20 mm以內(nèi)，標(biāo)高應(yīng)控制在10 mm以內(nèi)，在混凝土振搗過程中應(yīng)正確的施工順序，保證錨板底下混凝土振搗密實(shí)。對(duì)于采用后錨固處理時(shí)，注意錨固栓的尺寸及埋深應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，錨板應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行制作和鍍鋅，安裝應(yīng)牢固可靠。

4.2 連接件的安裝技術(shù)

連接件的施工質(zhì)量直接影響到后續(xù)的安裝施工質(zhì)量，在安裝之前應(yīng)先檢查連接件的質(zhì)量，看其型號(hào)及種類是否符合設(shè)計(jì)要求，如果預(yù)埋件的位置出現(xiàn)偏差，那么應(yīng)先進(jìn)行糾偏處理。連接件和預(yù)埋件的連接一般采用專用螺栓或者焊接來處理。采用后錨固處理的話，那么應(yīng)先安裝三根豎料，再來進(jìn)行連接件調(diào)平工作，使得豎料的平整度滿足規(guī)范要求。采用焊接時(shí)，應(yīng)焊接飽滿連續(xù)，并及時(shí)敲掉焊渣，經(jīng)驗(yàn)收合格后涂刷防銹漆進(jìn)行防腐處理。

4.3 龍骨的施工技術(shù)

應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖紙的位置，把豎骨料安裝在兩個(gè)連接件之間，并在兩者的接觸面上放上防腐墊片，并用連接螺栓緊固，應(yīng)注意調(diào)平和垂直度的控制。立柱之間連接可以采取焊接形式或者插接件形式。主龍骨安裝完成后應(yīng)進(jìn)行整體的調(diào)平，一般要求水平方向不少于3根，豎向方向不少于2根。應(yīng)保證相鄰兩根立柱的高差≤3 mm，同一層的立柱的最大允許高差為5 mm；主梁的垂直度一般采用水平尺或者吊錘的方法進(jìn)行控制，水平方向就以軸線來控制，前后方向的安裝偏差為±2 mm，高差控制在±3 mm以內(nèi)，左右方向的偏差控制在±3 mm以內(nèi)。

4.4 玻璃的安裝技術(shù)

在安裝玻璃之前，應(yīng)對(duì)整個(gè)幕墻的結(jié)構(gòu)豎龍骨和橫梁的標(biāo)高、垂直度、平整度進(jìn)行仔細(xì)的檢查，特別是安裝孔位的檢查，應(yīng)保證符合設(shè)計(jì)要求。并應(yīng)對(duì)鋼槽內(nèi)外的垃圾進(jìn)行清理，對(duì)玻璃上的灰塵進(jìn)行清潔，對(duì)玻璃進(jìn)行編號(hào)，以便和對(duì)應(yīng)的鋼槽相吻合。應(yīng)先把氯丁橡膠墊塊安裝到玻璃下面的U型槽，并對(duì)駁接爪的安裝質(zhì)量和位置進(jìn)行檢查，確保準(zhǔn)確無誤；應(yīng)把墊塊放置在玻璃支承邊緣，一般為面寬度1/4位置，當(dāng)這些準(zhǔn)備工作完成后，方可進(jìn)行玻璃的安裝。在安裝過程中應(yīng)及時(shí)調(diào)整玻璃的前后左右位置，使得玻璃的安裝偏差在規(guī)范的允許范圍內(nèi)。玻璃全部安裝完成后，應(yīng)對(duì)整體幕墻的平整度進(jìn)行檢查，確認(rèn)符合要求及時(shí)進(jìn)行打膠。

5 結(jié) 語

綜上所述，高層建筑玻璃幕墻的應(yīng)用使得建筑外立面的整體效果顯得現(xiàn)代化，給人以高貴典雅的感覺，帶給人們視覺沖擊的效果。在進(jìn)行高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，確保玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度及剛度的設(shè)計(jì)規(guī)范要求，并應(yīng)對(duì)幕墻的防火進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，保證玻璃幕墻的安全可靠性。在施工過程中應(yīng)精心組織施工，對(duì)關(guān)鍵工藝進(jìn)行重點(diǎn)控制，對(duì)于預(yù)埋件和連接件之間的連接進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，對(duì)原材料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，加大施工技術(shù)管理的力度，確保玻璃幕墻的施工質(zhì)量。

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