大跨度陽光板幕墻安裝工藝的綜合改進(jìn)與應(yīng)用

李周明

摘要：針對大跨度陽光板幕墻在端部及跨中固定支座處受溫度變化影響時無法自由伸縮的實(shí)際問題，對陽光板的安裝固定方式進(jìn)行必要的改進(jìn)，以求達(dá)到減小安裝時引發(fā)的應(yīng)力、抵消熱脹冷縮效應(yīng)、降低施工成本的目的。通過廈深鐵路深圳坪山站外立面弧形陽光板幕墻裝飾工程的施工實(shí)例，介紹了大跨度陽光板幕墻的安裝工藝，為類似工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：大跨度；陽光板幕墻；安裝工藝；改進(jìn)應(yīng)用

一、工程概況

廈深鐵路廣東段深圳坪山站位于廣東省深圳市東側(cè)坪山新區(qū)，為線正下式站房，站房南北兩側(cè)弧形立面采用8mm厚實(shí)芯陽光板和3mm厚鋁板組合幕墻，弧形面長度168m，展開垂直高度16.8m，幕墻總面積5644.8㎡，距地高度32m，單塊陽光板跨度3m。

二、陽光板的特點(diǎn)及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

陽光板是一種新型高強(qiáng)、透光、節(jié)能材料，采用陽光板作為幕墻的飾面材料，可以有效的將建筑美學(xué)、建筑功能、建筑節(jié)能和建筑結(jié)構(gòu)等因素有機(jī)的統(tǒng)一起來，不僅減輕了主體建筑的荷載，滿足室內(nèi)光線強(qiáng)度的要求，又可以達(dá)到節(jié)約能源的效果。我國自20世紀(jì)90年代初期開始，在一些大型公共建筑上率先采用陽光板，為這一材料在國內(nèi)的推廣積聚了可貴的設(shè)計(jì)、施工和日常維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)。受地區(qū)差異、溫度變化、陽光板線性膨脹率、板材跨度及裝修效果等因素影響，致使大跨度陽光板在端部和跨中位置必須采用可以抵消熱脹冷縮效應(yīng)的安裝方式。為了更好的展現(xiàn)陽光板的裝修效果以及建筑師的設(shè)計(jì)意圖，結(jié)合國家現(xiàn)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對此項(xiàng)技術(shù)作進(jìn)一步的改進(jìn)。

三、陽光板幕墻的安裝工藝原理

實(shí)芯陽光板比較常見的厚度為4mm、6mm、8mm，再厚的規(guī)格需訂做加工，生產(chǎn)周期較長，施工成本加大。因受其陽光板厚度和強(qiáng)度限制，導(dǎo)致陽光板的跨度不宜過大，直接影響建筑裝修效果，若采用大跨度陽光板，需在跨中增設(shè)龍骨，采用螺釘固定，若固定太緊而引發(fā)應(yīng)力，將限制陽光板在溫度變化時的自由伸縮，造成陽光板破壞。

針對大跨度陽光板幕墻在端部及跨中固定支座處受溫度變化影響時無法自由伸縮的實(shí)際問題，對陽光板的安裝方式進(jìn)行改進(jìn)，以求達(dá)到減小安裝時引發(fā)的應(yīng)力、抵消熱脹冷縮效應(yīng)、降低施工成本的目的。

3.1 減小板材在安裝過程中引發(fā)的應(yīng)力

板材在切割時必須考慮熱脹冷縮因素，并為板材預(yù)留足夠的膨脹間隙。板材溫度移動的范圍主要由板材的線膨脹系數(shù)（α=0.065mm/m.℃）、安裝地的極限最高氣溫（Tmax.）或極限最低氣溫（Tmin.）與安裝時的氣溫（T）之差（Δt）、板材的長度（l）或?qū)挾龋╳）決定：總膨脹（收縮）尺寸δ=膨脹系數(shù)α ×當(dāng)?shù)刈罡呋蜃畹蜌鉁嘏c安裝時氣溫之差Δt ×板材長度l或?qū)挾葁。

以本工程選用的北京拜耳公司生產(chǎn)的雙面UV漫射聚碳酸脂陽光板為例進(jìn)行核算，單塊陽光板長3米，寬1.5米，深圳市50年的最高氣溫38.7℃，最低氣溫0.2℃，安裝時的平均氣溫16.6℃：

橫向總膨脹尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（38.7-16.6）×3=4.32mm

豎向總膨脹尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（38.7-16.6）×1.5=2.16mm

橫向總收縮尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（0.2-16.6）×3=-3.2mm

豎向總收縮尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（0.2-16.6）×1.5=-1.6mm

考慮陽光板因溫度變化而膨脹產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致板材破壞，在陽光板安裝時必須根據(jù)橫、豎向膨脹尺寸為板材預(yù)留足夠的膨脹間隙δ，為了防止陽光板可能因風(fēng)壓或其他重壓荷載而脫落，陽光板必須要有一定的嵌入深度b，如圖3.1所示；同時跨中固定陽光板的螺栓開孔孔徑需比螺絲直徑偏大，預(yù)留膨脹空間，以此減小因應(yīng)力產(chǎn)生的變形，最后再根據(jù)陽光板的橫、豎向伸縮尺寸和荷載計(jì)算確定鋁合金型材的寬度和厚度。

圖3.1 陽光板幕墻節(jié)點(diǎn)安裝詳圖

3.2 跨中增設(shè)滑移支座，抵消熱脹冷縮效應(yīng)，增大單塊板材跨度

為了能夠更好的抵消熱脹冷縮效應(yīng)，在單塊陽光板的跨中龍骨處設(shè)置上下左右四個方向可以自由滑動的鋁合金滑移支座，并采用大帽防水自攻釘將陽光板固定在滑移支座上，如圖3.2所示，從而抵消陽光板的熱脹冷縮效應(yīng)，增大單塊陽光板的跨度，提高建筑裝飾效果，降低施工成本。

圖3.2 鋁合金滑移支座安裝圖和實(shí)體應(yīng)用

3.3 陽光板幕墻的安裝

根據(jù)陽光板幕墻深化設(shè)計(jì)圖紙布置預(yù)埋件并安裝主次龍骨，然后進(jìn)行鋁合金型材基座的安裝和陽光板的安裝，再通過自攻螺釘從相鄰兩塊陽光板中間的縫隙用鋁合金壓板把陽光板固定在龍骨上，鋁合金型材基座與龍骨接觸部位和鋁合金型材與陽光板上下接觸部位采用三元乙丙膠條密封，板塊之間利用鋁合金蓋板封口并用密封膠密封。

四、陽光板幕墻安裝技術(shù)要點(diǎn)

4.1 滑移支座安裝

在安裝陽光板之前，先通過自攻螺釘將滑移支座的底座固定在跨中龍骨上，待單塊陽光板安裝完畢后，再安裝滑移支座的滑移部件，然后對準(zhǔn)滑移支座的安裝部位，采用打孔機(jī)在陽光板上鉆孔，最后采用大帽釘將陽光板固定在滑移支座上?；浦ё妶D4.1所示。

圖4.1 滑移支座實(shí)體圖

4.2 陽光板安裝

1、安裝要點(diǎn)

采用螺絲穿孔安裝陽光板時，板材的開孔孔徑須比螺栓直徑大50%，以備熱脹冷縮時板材產(chǎn)生位移。禁止任何直接開孔同時固定螺絲的做法，無法預(yù)留熱脹冷縮空間。在板材上鉆孔時，孔與孔的間距不宜過大，也不能太小。間距大則累積熱膨脹長度大，預(yù)留空間不足夠；間距小必然嚴(yán)重限制板材的移動，造成應(yīng)力太集中。通常在板材上鉆孔時，孔間距在50cm比較合適，孔與板邊沿的距離在5cm以上。固定螺絲不宜擰得太緊，避免壓裂板材，以固定后允許板材輕微位移為好。

2、陽光板接縫處的防水和密封處理

陽光板安裝時，先采用自攻螺釘將鋁合金型材基座固定在幕墻龍骨上，再通過自攻螺釘從相鄰兩塊陽光板中間的縫隙用鋁合金壓板把陽光板固定在龍骨上，陽光板與鋁合金基座和鋁合金壓板之間的密封，均采用三元乙丙橡膠條。橡膠條安裝時，必須卡在鋁合金型材的卡槽內(nèi)，橫向橡膠條與豎向橡膠條交接處不允許留縫，搭接處打密封膠處理。陽光板在安裝時，板塊間接縫要保持一致，整體效果上確保幕墻的平整度。安裝完后陽光板的縱縫、橫縫在一條線上（板間空隙必須符合板材熱脹冷縮要求）。板材安裝就位時，不允許把專用橡膠條擠壓變形。

4.3 蓋板安裝及密封處理

壓板安裝完畢后，將矩形蓋板直接扣在壓板上，蓋板安裝完畢后，用硅酮密封膠將橫向和豎向蓋板兩邊密封，以防止雨水滲入陽光板內(nèi)部。蓋板安裝要橫平豎直，橫豎向蓋板兩側(cè)必須施打密封膠處理，密封膠要連續(xù)、飽滿，不允許斷開。施打密封膠時必須清理干凈蓋板和陽光板密封處的表面，使密封膠與陽光板和蓋板粘接牢固，無滲漏現(xiàn)象。必須注意的是橫向與豎向交接處的密封膠必須處理嚴(yán)密，豎向蓋板在安裝彎折處時嚴(yán)禁切斷安裝。

4.4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1、陽光板、滑移支座及各配件的材質(zhì)、品種、式樣、規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

2、龍骨、滑移支座的位置必須準(zhǔn)確，各構(gòu)件的連接牢固可靠，無松動。

3、為陽光板在橫、豎向預(yù)留的膨脹間隙必須滿足設(shè)計(jì)要求。

4、陽光板在安裝時嵌入鋁合金基座的深度必須滿足設(shè)計(jì)要求。

5、跨中固定陽光板的螺栓開孔孔徑需比螺絲直徑偏大，預(yù)留膨脹空間。

6、陽光板幕墻采用的密封材料必須符合設(shè)計(jì)要求，確保密封效果良好，無滲漏水現(xiàn)象。

7、陽光板必須潔凈，顏色一致，無污染，幕墻整面應(yīng)順直，接縫應(yīng)嚴(yán)密。

五、陽光板幕墻的效益分析

5.1 材料成本對比

在陽光板板跨中加設(shè)可以雙向位移的鋁合金滑移支座，從而抵消了陽光板的熱脹冷縮效應(yīng)，一方面可以增大單塊陽光板的跨度，提高建筑裝飾效果；另一方面可以節(jié)約幕墻鋼骨架材料費(fèi)用。

5.2 人工費(fèi)用比較

陽光板的比重為1.2×103 kg/m3，是傳統(tǒng)玻璃幕墻的0.4～0.6倍，由于其質(zhì)量輕，搬運(yùn)吊裝方便快捷，可以顯著提高施工工效，節(jié)約機(jī)械使用費(fèi)用。

5.3 間接費(fèi)用

1、節(jié)能方面：陽光板透光率高達(dá)80%，傳熱系數(shù)低、隔熱性好，節(jié)約能量是相同厚度玻璃的1.5-1.7倍。

2、工期方面：本成果安裝簡便快捷，施工效率高，與玻璃幕墻相比，不需要進(jìn)行副框與玻璃的粘貼固化，陽光板到場就可以進(jìn)行安裝，顯著縮短了工期。

3、安全方面：陽光板質(zhì)輕抗裂，安全性能好，不僅減輕了工人的勞動強(qiáng)度，還有力降低了高空作業(yè)時的安全風(fēng)險因素。

4、維修費(fèi)用：跨中增設(shè)的滑移支座抵消了陽光板的熱脹冷縮效應(yīng)，有效減小了因應(yīng)力產(chǎn)生的變形，降低了陽光板的破壞概率，從而減少了使用過程中因陽光板破裂而產(chǎn)生的維修費(fèi)用。

通過以上分析，滑移支座式大跨度陽光板幕墻施工工藝與傳統(tǒng)工藝相比，在人工費(fèi)、材料費(fèi)、間接費(fèi)用方面均有大幅度減少。通過在廈深鐵路廣東段深圳坪山站外立面幕墻工程中應(yīng)用比較，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

六、結(jié)束語

本技術(shù)針對大跨度陽光板幕墻在端部及跨中固定支座處受溫度變化影響時無法自由伸縮的實(shí)際問題，對陽光板的安裝固定方式進(jìn)行了改進(jìn)，減小了陽光板在安裝時引發(fā)的應(yīng)力，確保了幕墻系統(tǒng)的可靠性，同時在陽光板的跨中增設(shè)了滑移支座，有效抵消了板材的熱脹冷縮效應(yīng)，增大了單塊陽光板的跨度，提高了建筑裝飾效果。由于本技術(shù)具有優(yōu)異的抗變形性能，且工藝簡單，操作方便靈活，安全系數(shù)高，又能保持施工作業(yè)的連續(xù)性，有利于提高施工進(jìn)度，降低成本，縮短工期，因此在以后的施工中值得大力推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]幕墻工程施工手冊—北京：中國計(jì)劃出版社，2007