針對(duì)異形幕墻設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵性問題分析

沈美潔

【摘要】本文首先概述了異形幕墻的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，然后詳細(xì)的介紹了異形幕墻的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，從方案比選、材料的選擇和加工、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造提出一些個(gè)人見解，以下進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

【關(guān)鍵詞】異形幕墻； 設(shè)計(jì)要點(diǎn)； 方案比選

一、前言

隨著建筑多樣性的發(fā)展，異型建筑以其獨(dú)特的造型吸引了人們的眼球，同時(shí)也加速了建筑事業(yè)的發(fā)展。在異型建筑施工中，異型幕墻的設(shè)計(jì)施工是其中的重點(diǎn)難點(diǎn)。

二、異形幕墻概念和常見設(shè)計(jì)問題

1、幕墻的概念

由于幕墻主要由型材和板材決定其最終外觀，而型材和板材通常都是平直材料，因此幕墻更容易制作成平直外觀，或者折線形外觀，許多建筑由于體量龐大，雖然外觀呈曲面形狀，但進(jìn)行細(xì)部節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，其大尺寸的半徑完全可以用折線來近似表達(dá)，最終將曲線轉(zhuǎn)化成折線，例如迪拜的海灣之門，其技術(shù)要點(diǎn)可以完全參照折線形幕墻，因此不在本文討論之列。對(duì)于曲面半徑較小，用折線近似的方法無法滿足外觀和使用要求的異形幕墻，我們可以將其分為三類，水平曲面幕墻，豎直曲面幕墻，雙向曲面幕墻。由于幕墻多數(shù)以豎框?yàn)橹饕芰U件，豎直曲面幕墻在受力分析和設(shè)計(jì)加工方面都較水平曲面幕墻更困難。雙向曲面幕墻由于板材延展性和節(jié)點(diǎn)復(fù)雜度等因素，設(shè)計(jì)加工難度較前兩者呈幾何級(jí)數(shù)增加。

2、建筑幕墻設(shè)計(jì)常見問題分析

幕墻設(shè)計(jì)方案的制定主要是給幕墻制作、安裝和監(jiān)理人員看的，而實(shí)際上設(shè)計(jì)人員如果不在設(shè)計(jì)方案的圖紙中作出清晰的注釋，這些人員很難真的看懂幕墻設(shè)計(jì)方案。所以設(shè)計(jì)人員一定要確保幕墻設(shè)計(jì)時(shí)圖紙本身的完整以及清晰和詳細(xì)，這樣才能避免不必要的麻煩。幕墻設(shè)計(jì)圖紙經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)施工說明不詳細(xì)、施工注意事項(xiàng)未明確、缺少節(jié)點(diǎn)毛坯圖以及沒有預(yù)埋件錨固點(diǎn)的準(zhǔn)確計(jì)算值等問題。另外，由于沒有合理設(shè)計(jì)避雷、防火以及排水等設(shè)施，沒有做好預(yù)埋件的安排工作等，便很難對(duì)幕墻三維形狀進(jìn)行調(diào)整，這樣設(shè)計(jì)的作用便沒有體現(xiàn)出來。還有一些幕墻工程其設(shè)計(jì)進(jìn)度往往落后于幕墻整體工程的施工進(jìn)度，有些甚至沒有一個(gè)良好的幕墻設(shè)計(jì)環(huán)境，施工人員只憑空想象，導(dǎo)致忽略設(shè)置預(yù)埋件，致使幕墻的主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，影響幕墻質(zhì)量?？傮w來看，幕墻設(shè)計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)的問題可以歸結(jié)于以下幾個(gè)方面。

（1）預(yù)埋件部位

一些建筑工程主體沒有設(shè)計(jì)預(yù)埋件，因而施工期間只好借助膨脹螺栓以及化學(xué)螺栓進(jìn)行補(bǔ)救；而有些盡管有預(yù)埋件，還需要我們確定埋件規(guī)格、位置及錨筋焊接狀況是否能夠滿足現(xiàn)場需要，如不能滿足，仍需要考慮后補(bǔ)措施。

（2）立柱和橫梁部位

立柱力學(xué)計(jì)算的模型難以滿足實(shí)際工程所需，加上立柱與橫梁型材截面的特性參數(shù)沒有計(jì)算準(zhǔn)確或者出現(xiàn)了套用錯(cuò)誤，甚至還有一些型材截面形狀根本不能達(dá)到受力的要求；有些立柱甚至被設(shè)計(jì)成受壓桿件，雖有校核桿件的強(qiáng)度但是沒有校核桿件的剛度；也有一些沒有按照最不利的分格和最大的跨度進(jìn)行驗(yàn)算的。

（3）幕墻和主體連接的部位

支座和板件焊縫的強(qiáng)度沒有達(dá)到施工規(guī)范要求，加上連接位置只安裝了1個(gè)螺栓，便使得角碼受到的彎矩過大進(jìn)而難以加固好。

（4）板塊固定的位置

隱框幕墻的板塊下面沒有設(shè)置托條，壓板間距又太大，而且壓板本身的強(qiáng)度達(dá)不到施工規(guī)范的要求

（5）防火以及防雷部位

防火設(shè)計(jì)要注意防火巖棉的容重、防火時(shí)限、厚度以及防火板的材質(zhì)、厚度是否滿足規(guī)范要求，同時(shí)對(duì)于幕墻來說，要注意防火實(shí)體裙墻必須滿足800mm高的強(qiáng)制性要求。

三、異形建筑幕墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、異形幕墻的方案比選

框架幕墻由于便于現(xiàn)場加工配做，精度要求低，現(xiàn)場施膠，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)量小，成本較低，在低端工程和小面積異形幕墻中有廣泛應(yīng)用，缺點(diǎn)是對(duì)現(xiàn)場工人要求高，車間化程度低，質(zhì)量不易保證。單元幕墻則相反，高度車間化生產(chǎn)，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，外觀和功能質(zhì)量均好于框架幕墻，但設(shè)計(jì)難度大，是目前高端幕墻的一個(gè)重要研究方向。

2、異形鋁單板幕墻的設(shè)計(jì)

金屬板幕墻應(yīng)用已經(jīng)有了幾十年的歷史，現(xiàn)在還在使用的包括有鋁單板、鋁塑復(fù)合板和鋁蜂窩板三種。在這三種材料中，最常用的是鋁單板和鋁塑板。鋁單板出現(xiàn)的最早。鋁單板幕墻重量輕、高度強(qiáng)、防水、防污、防火、防蝕、加工性能好、維護(hù)費(fèi)用低、使用壽命長。鋁單板幕墻可加工成弧形及異形，表面可噴涂成多種顏色，在墻面形成各種美麗的圖案，并且可以和玻璃幕墻等組合成不同的外觀形體，使建筑物更具高貴典雅的風(fēng)格。

鋁單板是采用優(yōu)質(zhì)鋁合金板材為基材，再經(jīng)過數(shù)控折彎等技術(shù)成型，表面噴涂裝飾性涂料的一種新型幕墻材料。鋁單板應(yīng)用場合為建筑物外墻；候機(jī)、車樓；會(huì)議廳、歌劇院；體育場館；接待大堂等。鋁塑板和鋁單板的施工過程大體相同，最大的不同是鋁塑板是在工地加工成所需形狀和規(guī)格，有著較大的施工自由度。

在進(jìn)行異形鋁單板幕墻掛件的安裝時(shí)，在橫龍骨上的預(yù)定位置鋪設(shè)膠墊，將鋁制掛件放到膠墊的上面，使用螺栓將橫龍骨和掛件連接起來，根據(jù)控制線對(duì)掛件進(jìn)行復(fù)核，調(diào)整掛件的立面直線度，進(jìn)行固定并做防松處理。鋁制托板用靠尺進(jìn)行檢查，并調(diào)整型材的垂直、水平及進(jìn)出位置。如果不符合安裝精度要求，可調(diào)整橫龍骨上的掛件，位置正確以后再進(jìn)行固定。

3、異形玻璃幕墻建筑設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

玻璃幕墻建筑是用一種薄而輕的建筑材料把建筑物的四周圍起來代替墻壁。作為幕墻的材料不承受建筑主體結(jié)構(gòu)荷載，只起圍護(hù)作用，它懸掛或嵌入建筑物的金屬框架內(nèi)，目前多用玻璃作幕墻。玻璃幕墻是以鋁合金型材為邊框，玻璃為外敷面，內(nèi)襯以隔熱材料的復(fù)合墻體，并用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行密封。玻璃幕墻所用的玻璃已由浮法玻璃、鋼化玻璃發(fā)展到用吸熱玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃等，其中熱反射玻璃是玻璃幕墻采用的主要品種。

異形玻璃安裝前應(yīng)將表面塵土和污物擦拭干凈。熱反射玻璃安裝應(yīng)將鍍膜面朝向室內(nèi)，非鍍膜面朝向室外。玻璃與構(gòu)件不得直接接觸。玻璃四周與構(gòu)件凹槽底應(yīng)保持一定空隙，每塊玻璃下部應(yīng)設(shè)不少于二塊彈性定位墊塊；墊塊的寬度與槽口的寬度相同，長度不應(yīng)小于100mm；玻璃兩邊嵌入量及空隙應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。玻璃四周橡膠條應(yīng)按規(guī)定型號(hào)選用，鑲嵌應(yīng)平整，橡膠條長度宜比邊框內(nèi)槽口長1.5%～2%，其斷口應(yīng)留在四角；斜面斷開后應(yīng)拼成預(yù)定的設(shè)計(jì)角度，并應(yīng)用粘結(jié)劑粘結(jié)牢固后嵌入槽內(nèi)。玻璃幕墻四周與主體結(jié)構(gòu)之間的縫隙，應(yīng)采用防火的保溫材料填塞；內(nèi)外表應(yīng)采用密封膠連續(xù)封閉，接縫應(yīng)嚴(yán)密不漏水。

4、包括轉(zhuǎn)接件安裝在內(nèi)的龍骨安裝的安裝質(zhì)量要求

①鋁合金構(gòu)件表面不允許有擦傷、劃傷、壓痕等機(jī)械損傷，也不允許有污跡、斑點(diǎn)、條紋等需處理的缺陷。確保鋁合金構(gòu)件表面橫平豎直并且對(duì)其進(jìn)行正確的標(biāo)高。

②對(duì)于施工現(xiàn)場焊接的鋼件焊縫須在現(xiàn)場進(jìn)行二道防銹漆的噴涂。

③確保幕墻與主體結(jié)構(gòu)的連接安裝牢固，位置正確。其焊縫須進(jìn)行防腐處理質(zhì)量，且符合《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》JGJ81-91 的要求。

④幕墻連接件應(yīng)有防松脫措施，每處不得少于2個(gè)受力的螺栓和鉚釘，且連接件的調(diào)節(jié)余量是調(diào)節(jié)范圍各為40mm的三維調(diào)節(jié)。

⑤橫梁與立柱兩端須加設(shè)彈性橡膠墊片對(duì)其連接，并應(yīng)用密封膠充填嚴(yán)密。

四、結(jié)束語

綜上，在異性幕墻的施工設(shè)計(jì)中，由于其建筑設(shè)計(jì)的特殊性，為施工設(shè)計(jì)帶來了難點(diǎn)。施工設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)中綜合各種因素，挑選出合適的方案，這樣才能確保工程的順利完工。

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