框支承玻璃幕墻的設(shè)計(jì)及安裝施工

李丹鄂

(中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司 武漢 430000)

1 框支承玻璃幕墻概述

規(guī)范[1]中定義,建筑幕墻由支承結(jié)構(gòu)體系與面板組成的、可相對(duì)主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力、不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外維護(hù)結(jié)構(gòu)或裝飾性結(jié)構(gòu)。幕墻按照面板材料可以分為:玻璃幕墻、鋁單板幕墻、石材幕墻及各種人造板材幕墻。其中玻璃幕墻應(yīng)用的最廣泛。

2 框支承玻璃幕墻設(shè)計(jì)

2.1 幕墻方案設(shè)計(jì)

無論哪種類型的幕墻,設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及步驟基本一致,因此設(shè)計(jì)內(nèi)容部分,不分幕墻類型,統(tǒng)一進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1.1 幕墻類型選擇

一個(gè)幕墻工程的設(shè)計(jì),需要根據(jù)效果圖、建筑平面圖、立面圖,大致確定幕墻的類型;然后與建筑師進(jìn)行溝通、交流,最終確定整個(gè)工程的幕墻類型。這一步是幕墻設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行幕墻方案設(shè)計(jì),以便根據(jù)規(guī)范確定幕墻的性能等級(jí)及標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造做法。

2.1.2 抗風(fēng)壓設(shè)計(jì)

根據(jù)建筑物所在地區(qū)、具體位置、建筑造型及建筑高度,計(jì)算玻璃面板所承受的風(fēng)壓值;再根據(jù)風(fēng)壓值及建筑立面分格、結(jié)構(gòu)圖,計(jì)算確定玻璃面板的厚度、立柱和橫梁的大小。在一般的商業(yè)寫字樓,幕墻的立柱和橫梁大多數(shù)選用鋁合金型材;在體育場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)及大型高鐵站等大跨度結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目,幕墻的立柱和橫梁一般采用鋼型材。在幕墻設(shè)計(jì)時(shí),優(yōu)先采用鋁合金型材進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1.3 防雨設(shè)計(jì)

根據(jù)建筑物所在地區(qū)、具體位置及建筑高度,計(jì)算幕墻的水密性能指標(biāo);再根據(jù)水密性能指標(biāo)選取合適的密封方式,常用的方式有密封膠條及密封膠。

2.1.4 氣密性能

幕墻的氣密性能系指幕墻可開啟部分在關(guān)閉關(guān)態(tài)時(shí),可開啟部分以及幕墻整體阻止空氣滲透的能力。

2.1.5 保溫隔熱設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)范及建筑設(shè)計(jì)所提供的建筑節(jié)能備案表上所計(jì)算的隔熱系數(shù),選取合適的構(gòu)造措施,來滿足建筑的隔熱要求。通常在設(shè)計(jì)時(shí),采用斷橋隔熱鋁合金型材;在此基礎(chǔ)上,再根據(jù)熱工計(jì)算,選取合適配置的玻璃。由于現(xiàn)階段國(guó)家倡導(dǎo)的節(jié)能環(huán)保要求,一般選用鋼化LOW-E玻璃作為幕墻的面板材料。

2.1.6 采光與遮陽設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)范及建筑設(shè)計(jì)所提供的建筑節(jié)能備案表上所計(jì)算的遮陽系數(shù)及采光透射比,選取滿足建筑要求的玻璃。

2.1.7 光學(xué)性能設(shè)計(jì)

有采光功能要求的幕墻,其透光折減系數(shù)不應(yīng)低于0.45。有辨色要求的幕墻,其顏色透視指數(shù)不宜低于Ra80。

最后根據(jù)上述所確定的幕墻各個(gè)性能參數(shù),確定幕墻的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)做法。方案設(shè)計(jì)作為幕墻設(shè)計(jì)過程中最重要的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),不僅需要確定幕墻的性能等級(jí),還需要考慮設(shè)計(jì)的材料是否方便采購(gòu)、運(yùn)輸以及能否加工生產(chǎn),設(shè)計(jì)的幕墻構(gòu)造形式,是否方便現(xiàn)場(chǎng)安裝。

由于幕墻方案設(shè)計(jì)最能夠體現(xiàn)出一個(gè)幕墻設(shè)計(jì)人員的技術(shù)功底,這就要求幕墻方案設(shè)計(jì)人員不僅僅需要了解建筑師的設(shè)計(jì)思路、構(gòu)思及建筑效果,還需要了解各種材料的性能、加工工藝以及施工工藝。一個(gè)幕墻設(shè)計(jì)人員往往需要多年的設(shè)計(jì)沉淀,才能夠有足夠的技術(shù)能力進(jìn)行幕墻方案設(shè)計(jì)。幕墻方案設(shè)計(jì)完成后,需要與業(yè)主、建筑師溝通,待各方都滿意后,就可以進(jìn)行下一步的施工圖設(shè)計(jì)工作。

2.2 幕墻施工圖設(shè)計(jì)

幕墻方案設(shè)計(jì)完成后,就需要根據(jù)建筑圖、結(jié)構(gòu)圖,進(jìn)行整個(gè)項(xiàng)目的幕墻施工圖設(shè)計(jì),此階段主要包含幕墻平面圖、立面圖、大樣圖及各種收邊、收口位置的節(jié)點(diǎn)圖設(shè)計(jì)。

(1)首先根據(jù)建筑立面圖的分格,對(duì)一些不經(jīng)濟(jì)、不合理的地方與建筑設(shè)計(jì)人員進(jìn)行充分的溝通后,進(jìn)行微調(diào),工作內(nèi)容主要涉及到玻璃板塊的大小及厚度、層間位置分格的高度及開啟扇設(shè)置位置。在建筑設(shè)計(jì)過程中,由于建筑專業(yè)與其它專業(yè)穿插設(shè)計(jì),往往會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)、漏、碰的問題,在與幕墻有關(guān)的位置,就需要幕墻設(shè)計(jì)人員去仔細(xì)核對(duì)相關(guān)各專業(yè)的圖紙,爭(zhēng)取在幕墻施工圖設(shè)計(jì)期間,把與其他專業(yè)沖突的問題都解決,以免對(duì)后期的施工帶來不利影響。

(2)根據(jù)調(diào)整后的立面分格,對(duì)平面圖進(jìn)行分格劃分并進(jìn)行標(biāo)注。在平面圖設(shè)計(jì)過程中,需要將立面上的開啟扇、百葉,反應(yīng)到平面圖里;根據(jù)多個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),有很多項(xiàng)目的開啟扇、百葉所在的位置,后側(cè)是實(shí)體墻,這樣不僅沒解決建筑所需的通風(fēng)、排煙要求,在施工現(xiàn)場(chǎng),開啟扇和百葉也無法安裝及開啟。這一點(diǎn),在幕墻施工圖設(shè)計(jì)中尤為重要。

(3)平、立面設(shè)計(jì)完成后,接下來進(jìn)行大樣圖、節(jié)點(diǎn)圖的繪制。在施工圖設(shè)計(jì)過程中,一定要把分格確定好,并應(yīng)核對(duì)平面圖與立面圖的分格是否一致;一旦二者沖突,會(huì)給施工帶來很多的麻煩,所以在設(shè)計(jì)過程中要避免這個(gè)問題。

3 框支承玻璃幕墻施工

幕墻施工前,施工單位技術(shù)人員需要根據(jù)圖審?fù)瓿珊蟆⒉⑸w有圖審合格章的的圖紙進(jìn)行圖紙會(huì)審,對(duì)圖紙不理解的地方和圖紙不完善的地方,以圖紙會(huì)審的方式提出來,以便幕墻設(shè)計(jì)人員進(jìn)行解答和補(bǔ)充圖紙。由于幕墻屬于危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程,施工單位還需要做幕墻專項(xiàng)施工方案;高度超過50m 的幕墻工程,還需要對(duì)幕墻專項(xiàng)施工方案進(jìn)行專家論證。幕墻專項(xiàng)施工方案經(jīng)過相關(guān)各方論證并批準(zhǔn)后方能實(shí)施。施工需要嚴(yán)格準(zhǔn)守規(guī)范的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

3.1 構(gòu)件式玻璃幕墻施工

構(gòu)件式玻璃幕墻安裝施工安裝步驟:測(cè)量放線—支座安裝—立柱安裝—橫梁安裝—密封膠條安裝—玻璃安裝—打注密封膠—現(xiàn)場(chǎng)清理。

3.1.1 測(cè)量放線

根據(jù)平、立面分格,需要對(duì)每一層結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量并進(jìn)行放線;根據(jù)平面分格及軸線位置,采用水平儀、經(jīng)緯儀、線錘等工具進(jìn)行放線、彈線,確定立柱支座的中心位置并進(jìn)行編號(hào)。水平標(biāo)高應(yīng)從地面往上引出,避免累計(jì)誤差。根據(jù)測(cè)量結(jié)果,統(tǒng)計(jì)支座所在位置的結(jié)構(gòu)及預(yù)埋件的上下、左右及進(jìn)出偏差;把測(cè)量取得的數(shù)據(jù)偏差記錄并提交給施工單位的技術(shù)人員,技術(shù)人員根據(jù)此記錄調(diào)整支座的制作尺寸。

3.1.2 安裝支座

根據(jù)測(cè)量確定的支座位置編號(hào)及結(jié)構(gòu)尺寸變差,安裝相應(yīng)的支座。支座應(yīng)采取焊接或者栓接的方式與預(yù)埋件連接,焊接后的焊縫需現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行防腐處理。

3.1.3 立柱安裝

立柱的安裝關(guān)乎到整個(gè)幕墻安裝的質(zhì)量,是幕墻安裝的關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)。豎向立柱長(zhǎng)度一般為建筑物的層高,立柱從下至上安裝;安裝時(shí)都存在上、下層立柱接長(zhǎng)的問題。這需要在地面先把插芯插入到立柱上端并臨時(shí)與立柱固定,然后將立柱調(diào)運(yùn)到相應(yīng)位置,與支座采用不銹鋼螺栓連接,支座與立柱之間設(shè)置彈性橡校墊片;待一層的某個(gè)區(qū)域安裝完成后,再安裝上一層的同區(qū)域立柱。上一層的立柱下端套入下一層立柱的插芯上,每一層都如此往復(fù)安裝。安裝到一定數(shù)量時(shí),應(yīng)及時(shí)對(duì)已經(jīng)安裝完的立柱進(jìn)行檢查、調(diào)整、校正及固定,使其安裝質(zhì)量滿足相關(guān)的規(guī)范[2]要求。

3.1.4 橫梁安裝

首先應(yīng)確定各橫梁在立柱相對(duì)位置的標(biāo)高,用角碼將橫梁與立柱采用不銹鋼螺栓連接起來,橫梁與立柱的接觸處設(shè)置彈性橡校墊片。橫梁應(yīng)從上往下安裝,同一樓層的橫梁安裝應(yīng)由下而上進(jìn)行。當(dāng)一層橫梁安裝完成后,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查、調(diào)整、校正及固定,使其安裝質(zhì)量滿足相關(guān)的規(guī)范要求。

3.1.5 密封膠條安裝

順著立柱與橫梁上的槽口,通長(zhǎng)安裝密封膠條,使密封膠條與立柱及橫梁緊密連接。密封膠條接縫盡量設(shè)置在層間等不宜被看到的位置。

3.1.6 玻璃安裝

安裝玻璃前,應(yīng)再次檢查立柱、橫梁的位置、標(biāo)高是否準(zhǔn)確,對(duì)細(xì)微偏差進(jìn)行最后一次調(diào)整。然后通過螺釘固定玻璃壓塊的方式,把玻璃固定到立柱及橫梁上。玻璃與立柱及橫梁之間有密封膠條,在玻璃下端、橫梁槽口上方設(shè)置玻璃墊塊,避免玻璃與立柱及橫梁直接接觸。

3.1.7 打注密封膠

玻璃安裝完后,應(yīng)對(duì)玻璃板塊之間的縫隙采用密封膠進(jìn)行密封處理。打注密封膠之前,應(yīng)用中性清潔劑和水對(duì)有污染的玻璃和鋁型材進(jìn)行清洗干凈,保證縫隙內(nèi)無灰塵、水漬,然后采用中性硅銅建筑密封膠對(duì)縫隙進(jìn)行密封處理,打注的膠縫應(yīng)平整、光滑及密封嚴(yán)密。

3.1.8 現(xiàn)場(chǎng)清理

待所有工序都完成后,在工程移交給業(yè)主前,需全方面的對(duì)幕墻進(jìn)行清洗、并用水沖洗干凈。

3.2 單元式玻璃幕墻施工

單元式玻璃幕墻施工安裝步驟:工廠組裝—測(cè)量放線—支座安裝—吊裝單元體—安裝單元體—現(xiàn)場(chǎng)清理。

3.2.1 工廠組裝

設(shè)計(jì)人員根據(jù)施工圖紙,進(jìn)行構(gòu)件的加工圖繪制和組裝圖的繪制;各構(gòu)件廠家按照繪制的加工圖進(jìn)行加工生產(chǎn),然后運(yùn)送到單元體組裝車間;組裝車間根據(jù)組裝圖進(jìn)行組裝。組裝好的單元體經(jīng)過工廠檢測(cè)合格后,運(yùn)送到工程現(xiàn)場(chǎng)。

3.2.2 測(cè)量放線

根據(jù)平、立面分格,需要對(duì)每一層結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量并進(jìn)行放線;根據(jù)平面分格及軸線位置,采用水平儀、經(jīng)緯儀、線錘等工具進(jìn)行放線、彈線,確定立柱支座的中心位置并進(jìn)行編號(hào)。水平標(biāo)高應(yīng)從地面往上引出,避免累計(jì)誤差。根據(jù)測(cè)量結(jié)果,統(tǒng)計(jì)支座所在位置的結(jié)構(gòu)及預(yù)埋件的上下、左右及進(jìn)出偏差;把測(cè)量取得的數(shù)據(jù)偏差記錄并提交給施工單位的技術(shù)人員,技術(shù)人員根據(jù)此記錄調(diào)整支座的制作尺寸。

3.2.3 安裝支座

根據(jù)測(cè)量確定的支座位置編號(hào)及結(jié)構(gòu)尺寸變差,安裝相應(yīng)的支座。支座應(yīng)采取焊接或者栓接的方式與預(yù)埋件連接,焊接后的焊縫需現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行防腐處理。

3.2.4 吊裝單元體

在吊裝單元體之前,對(duì)先前安裝的支座進(jìn)一步檢查,看支座是夠安裝到位。單元式玻璃幕墻安裝的難點(diǎn)在于單元體的吊裝,吊裝前應(yīng)有吊裝方案,并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試吊裝。一般單元體吊裝1組6人,安裝所在層2人,負(fù)責(zé)吊裝的單元體與下一層已安裝單元體的插接工作;上一樓層2人,負(fù)責(zé)單元體與支座的連接工作;地面2人,通過繩索的拉扯,限制單元體吊裝時(shí)在空中的晃動(dòng)。

3.2.5 安裝單元體

單元體吊裝到位后,通過單元體立柱上的掛鉤與支座進(jìn)行連接,并采用螺釘進(jìn)行輔助固定,限制單元體上下、左右滑動(dòng)。

3.2.6 現(xiàn)場(chǎng)清理

待所有工序都完成后,在工程已交給業(yè)主前,需全方面的對(duì)幕墻進(jìn)行清洗、并用水沖洗干凈。

綜上所述,幕墻工程是否能夠取得成功,項(xiàng)目的幕墻設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人及施工負(fù)責(zé)人非常重要,幕墻設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人需要熟悉掌握各種規(guī)范內(nèi)容、了解各種幕墻系統(tǒng)知識(shí),并且需要懂得一定的材料加工工藝及施工現(xiàn)場(chǎng)的安裝工藝,還需要與建筑設(shè)計(jì)師進(jìn)行緊密的溝通;幕墻施工負(fù)責(zé)人需要有豐富的幕墻知識(shí)和施工經(jīng)驗(yàn)。只有在設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人和施工負(fù)責(zé)人雙方配合下,才能很好的完成幕墻工程。