淺談舊樓改造幕墻項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

陳志剛 張超

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和幕墻技術(shù)的不斷進(jìn)步，既有幕墻改造項(xiàng)目越來越多，通過改造使建筑煥然一新，更加安全可靠和節(jié)能環(huán)保。既有幕墻改造項(xiàng)目的重點(diǎn)是幕墻系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)的連接方式，務(wù)必確保幕墻系統(tǒng)的安全性，同時(shí)在保障水密性、氣密性、位移能力、保溫性能等功能的前提下，應(yīng)積極探索使用幕墻新技術(shù)、新材料、新工藝，不斷吸納前沿科技對幕墻系統(tǒng)的改革成果，最終達(dá)到安全性、功能性、經(jīng)濟(jì)性和裝飾效果的統(tǒng)一。

【關(guān)鍵詞】幕墻改造;結(jié)構(gòu)連接;防火構(gòu)造;節(jié)能設(shè)計(jì);利舊

1、前言

隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，有計(jì)劃、有步驟的進(jìn)行老舊建筑的改造和提升，更加綠色環(huán)保的實(shí)現(xiàn)節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材的目標(biāo)，既有幕墻改造項(xiàng)目越來越多，對既有幕墻進(jìn)行改造的重點(diǎn)主要有：

（1）提升幕墻的安全性能，隨著使用年限的增加，幕墻構(gòu)件老化銹蝕，存在不同程度的安全隱患，而建筑的安全要求越來越高，按照舊規(guī)范設(shè)計(jì)施工的幕墻已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求。

（2）適應(yīng)嚴(yán)格的節(jié)能環(huán)保要求，既有幕墻中很大一部分節(jié)能效果差，隨著新頒布的技術(shù)規(guī)范對建筑的節(jié)能要求越來越高，作為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，幕墻亟需進(jìn)行節(jié)能改造。

（3）符合時(shí)代發(fā)展的潮流，通過改造讓建筑外觀符合時(shí)代的審美要求，并與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，而新技術(shù)、新材料、新工藝的選用，大幅度提升幕墻的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

（4）幕墻的利舊處理，幕墻改造的投資較大，如何安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的利用原有資源，是幕墻改造的一個(gè)重要課題，幕墻的利舊處理，一方面延續(xù)了歷史，另一方面又開創(chuàng)了未來。

2、幕墻與結(jié)構(gòu)的連接形式

既有幕墻改造與新建幕墻最大的不同在于主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)使用多年，在改造中可能需要進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)的局部拆改、結(jié)構(gòu)加固或者新增結(jié)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)的連接形式比較多樣，需要逐個(gè)區(qū)域進(jìn)行處理，最大限度提高幕墻結(jié)構(gòu)的安全性。在深化設(shè)計(jì)和施工中，幕墻構(gòu)件應(yīng)優(yōu)先與新增結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，能夠最大程度減少結(jié)構(gòu)安全的不確定性，宜采用預(yù)埋方式，確實(shí)無法使用預(yù)埋件的，需采用后擴(kuò)底錨栓或化學(xué)錨栓等方式實(shí)現(xiàn)埋件的固定。后置埋件時(shí)除考慮各類型螺栓本身性能差異外，還要考慮基材性狀、錨固連接的受力性質(zhì)、被連接結(jié)構(gòu)的類型、抗震設(shè)防要求等因素。

幕墻系統(tǒng)與新增鋼結(jié)構(gòu)的連接，需預(yù)先在鋼結(jié)構(gòu)上開孔或者焊接連接件，要考慮到后增鋼結(jié)構(gòu)的偏差，留夠糾偏空間，轉(zhuǎn)接件宜加大調(diào)節(jié)范圍以消除結(jié)構(gòu)偏差對幕墻外觀的影響。如未能在鋼結(jié)構(gòu)上預(yù)先設(shè)置連接構(gòu)造，現(xiàn)場增補(bǔ)的難度將很大，一般來說，鋼材在200℃以下其強(qiáng)度變化不大，當(dāng)溫度超過300℃時(shí)其強(qiáng)度下降，塑性增加，同時(shí)屈服平臺(tái)消失，到550℃時(shí)，其強(qiáng)度下降90%，在550℃以上時(shí)基本喪失強(qiáng)度，一般焊接時(shí)，焊點(diǎn)的局部溫度在1350℃以上 ，因此鋼構(gòu)件在負(fù)荷狀態(tài)下焊接需極為謹(jǐn)慎，《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》規(guī)定負(fù)荷狀態(tài)下進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)與加固時(shí)，應(yīng)根據(jù)加固時(shí)實(shí)際荷載（包括必要的施工荷載），對構(gòu)件和連接進(jìn)行承載力驗(yàn)算。

由于舊樓的主體結(jié)構(gòu)年代久遠(yuǎn)，改造以后使用功能的調(diào)整，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可能無法滿足承載要求，因此需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，主體結(jié)構(gòu)的加固會(huì)對幕墻的連接方式產(chǎn)生影響，幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)加強(qiáng)與結(jié)構(gòu)加固專業(yè)的溝通。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50367-2013及《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ145-2013的要求，在抗震設(shè)防區(qū)承重結(jié)構(gòu)中使用錨栓時(shí)應(yīng)采用后擴(kuò)底錨栓或特殊倒錐形膠粘型錨栓。錨栓孔定位作業(yè)時(shí)可能會(huì)遇到原結(jié)構(gòu)鋼筋阻礙，如果加固主體內(nèi)部配有鋼筋，應(yīng)該探測其對鉆孔有無影響。錨栓定位時(shí)可采用剔鑿原結(jié)構(gòu)混凝土保護(hù)層，露出原結(jié)構(gòu)鋼筋，從而精確確定錨栓孔位，以保證錨栓強(qiáng)度和加固主體質(zhì)量。例如，在粘鋼加固的部位，粘接用的鋼板強(qiáng)度和尺寸應(yīng)滿足幕墻使用的要求，方便幕墻在其上預(yù)制轉(zhuǎn)接件，從而避免幕墻焊接對加固造成影響。進(jìn)行碳纖維加固的部位，幕墻連接方式需要和結(jié)構(gòu)專業(yè)溝通可行性，既要滿足幕墻受力要求，又不對加固主體產(chǎn)生影響。

3、防火構(gòu)造

根據(jù)現(xiàn)行建筑規(guī)范要求：幕墻與各層樓板、隔墻外沿間的縫隙，應(yīng)采用不燃材料或難燃材料封堵，填充材料可采用巖棉或礦棉，其厚度不應(yīng)小于100mm，并應(yīng)滿足設(shè)計(jì)的耐火極限要求，在樓層間和房間之間形成防火煙帶。防火層應(yīng)采用厚度不小于1. 5mm的鍍鋅鋼板承托，不得采用鋁板。承托板與主體結(jié)構(gòu)、幕墻結(jié)構(gòu)及承托板之間的縫隙應(yīng)采用防火密封膠密封;防火密封膠應(yīng)有法定檢測機(jī)構(gòu)的防火檢驗(yàn)報(bào)告。無窗檻墻的幕墻，應(yīng)在每層樓板的外沿設(shè)置耐火極限不低于1.0h、高度不低于0.8m的不燃燒實(shí)體裙墻或防火玻璃墻。在計(jì)算裙墻高度時(shí)可計(jì)入鋼筋混凝土樓板厚度或邊梁高度。防火層不應(yīng)與幕墻玻璃直接接觸，防火材料朝玻璃面處宜采用裝飾材料覆蓋。幕墻的改造需要根據(jù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)防火封堵，防火封堵有以下要點(diǎn)：

（1）防火構(gòu)造與結(jié)構(gòu)連接需嚴(yán)密，盡量避免在凸凹不平面表面上設(shè)置防火構(gòu)造。舊樓的主體結(jié)構(gòu)在拆除過程中不可避免的會(huì)造成墻體表面凹凸不平，如果在這種表面上設(shè)置防火構(gòu)造，其密封性難度大，增大防火膠的用量，從而增加施工成本。因此防火隔離帶應(yīng)盡量設(shè)置在平整的結(jié)構(gòu)上，也可以通過后期處理使結(jié)構(gòu)表面盡量平整，如切割或砂漿抹平。

（2）避免防火高度不足，防火封修不交圈。當(dāng)原建筑防火高度無法滿足現(xiàn)行規(guī)范要求時(shí)，需要增加防火封修的高度，本項(xiàng)目就采用1.5mm鍍鋅鋼板夾持200mm防火巖棉來滿足防火高度要求。同層防火隔離帶要連續(xù)無縫隙，如果遇到構(gòu)件需要斷開，則需要對該構(gòu)件做防火處理，使其滿足防火時(shí)限要求。

早期的外裝飾項(xiàng)目大量使用瓷磚，在拆除中結(jié)構(gòu)表面凸凹不平，防火構(gòu)造設(shè)置在層間部位時(shí)往往無法和墻面貼合，如果要使用砂漿找平，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，為應(yīng)對凹凸不平的結(jié)構(gòu)，我們設(shè)計(jì)出有調(diào)節(jié)余量的防火組件：由Z型底座、硅酸鈣板墊塊和防火U槽及防火棉組成，其中Z型底座采用1.5mm鍍鋅鋼板折制，最小高度為200mm，翼緣寬度根據(jù)立柱與結(jié)構(gòu)的間距確定，一般不小于20mm;定制50X100的硅酸鈣板墊板，厚度為5mm或10mm，鉆直徑10mm的孔;防火U槽用1.5mm鍍鋅鋼板折制，根據(jù)現(xiàn)場返尺加工，內(nèi)側(cè)填充200mm厚防火巖棉，所有構(gòu)件均在工廠加工完成。

安裝時(shí)，用M6膨脹螺栓將Z型底座固定到主體結(jié)構(gòu)上，螺栓間距500mm，用2-3個(gè)硅酸鈣板墊塊控制空隙，固定牢固后，Z型底座與結(jié)構(gòu)間隙，采用砂漿填充并搗實(shí)。采用該方案將大幅度提高砂漿找平的效率，而且縫隙嚴(yán)密，另外Z型底座可以消除結(jié)構(gòu)偏差，這樣防火U槽可以制作成標(biāo)準(zhǔn)件，方便安裝，也容易保證質(zhì)量，然后再打防火膠進(jìn)行密封（如下圖所示）。

4、節(jié)能安裝

幕墻和門窗的透光部分應(yīng)符合現(xiàn)行節(jié)能規(guī)范的要求，需要調(diào)整采光和通風(fēng)面積。透光部分的節(jié)能效果一般取決于傳熱系數(shù)（K值）。K值表示材料的熱絕緣性能的大小，K值越大，傳遞的熱量越多，熱絕緣性能越差，反之，K值越小傳遞的熱量越少，熱絕緣性能越好。本項(xiàng)目采用6Low-E（雙銀）+12Ar+6+12Ar+6三玻兩腔鋼化中空超白玻璃，充填惰性氣體、暖邊密封技術(shù)及熱隔斷等技術(shù)。

非透光部位需要設(shè)置保溫，在舊樓拆改后，凹凸不平的結(jié)構(gòu)表面給保溫材料的固定增加了難度，首先應(yīng)剔除原結(jié)構(gòu)易松動(dòng)的瓷磚、砂漿等，對于凸凹不平的剔鑿面，可以直接鋪設(shè)巖棉，但要保證巖棉固定釘?shù)挠行чL度，必要時(shí)在保溫板內(nèi)側(cè)涂抹粘接劑，提高其附著力，或者在外側(cè)用鋼帶支撐，便于固定，部分墻面有較大孔洞坑的，可以用硅酸鈣板填補(bǔ)，附著在輕質(zhì)墻體上的保溫材料，應(yīng)使用打結(jié)型脹栓固定，或者固定在幕墻龍骨上。

5、利舊處理

舊樓改造的初衷之一就是節(jié)省材料，因此在改造規(guī)劃時(shí)應(yīng)盡量利用之前固有結(jié)構(gòu)、部件。經(jīng)過多年使用，幕墻的面材已經(jīng)老化、褪色或者強(qiáng)度降低，危險(xiǎn)性加大，再次利用的價(jià)值不大，主要進(jìn)行再生處理;鋁型材裝飾面磨損較大、幕墻鋼龍骨銹蝕嚴(yán)重，也將回收處理;而雨棚等較大的鋼結(jié)構(gòu)件、不銹鋼結(jié)構(gòu)和預(yù)埋件等，通過除銹、加固等，具備再利用的價(jià)值，這樣既可節(jié)省材料和人工，又能減少建筑廢棄物，符合可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保理念。

總結(jié)：

綜上所述，既有幕墻的改造就是將廢棄的、破舊的建筑改造換新，不僅能夠提高建筑的利用率，還能成就新潮、前衛(wèi)的地標(biāo)建筑。在進(jìn)行舊樓改造前，需對被改造的舊樓進(jìn)行檢測和測繪，以保證舊樓改造方案可行。結(jié)合舊建筑的特點(diǎn)針對性的制定改造計(jì)劃和方案。幕墻系統(tǒng)的選擇要與主體結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，最大程度的減少主體的改動(dòng)。通過不同構(gòu)造、不同材料的幕墻組合使用，使幕墻性能得到優(yōu)化，使建筑更加節(jié)能環(huán)保，使外觀更加符合時(shí)代潮流，使建筑的生命得到延續(xù)，實(shí)現(xiàn)新建筑和老結(jié)構(gòu)的完美結(jié)合。

參考文獻(xiàn)：

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