綜述對幕墻設(shè)計存在的問題探究

【摘 要】 在當(dāng)下的幕墻設(shè)計過程中，通風(fēng)、防火、防風(fēng)、抗震性受到人們的廣泛關(guān)注，特別是伴隨著幕墻支承跨度的越來越大，其受壓受彎構(gòu)件的安全穩(wěn)定性問題越來越突出顯現(xiàn)。幕墻的種類主要包括了全玻幕墻、鋁板幕墻、石材幕墻等，在計算取值、材料選取、結(jié)構(gòu)連接等各環(huán)節(jié)都存在一些值得注意和急需解決的問題。

【關(guān)鍵詞】 幕墻設(shè)計、技術(shù)規(guī)范、問題分析

1、設(shè)計基本原則

1.1 幕墻

幕墻是建筑外部圍護結(jié)構(gòu)或裝飾性結(jié)構(gòu)，它具備以下幾個顯著特點：

（1）它作為一個完整結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分為兩個組成部分，分別是面板和支承結(jié)構(gòu)體系。

（2）它相對于主體結(jié)構(gòu)而言具有一段距離的移動能力；

（3）它只能用于承受直接作用在上面的荷載和作用，而不能為主體結(jié)構(gòu)分擔(dān)荷載和作用。

由此可見，固定窗并比屬于建筑幕墻的范疇，直接作用于實體外墻上的干掛石板同樣也不屬于建筑幕墻的范圍。

1.2 技術(shù)規(guī)范和應(yīng)用

工程技術(shù)規(guī)范是對現(xiàn)有的成熟經(jīng)驗總結(jié)和規(guī)范，在日常的生產(chǎn)過程中具有很好的指導(dǎo)意義。對于規(guī)范未寫入的內(nèi)容，只要不是規(guī)范所禁止的，原則上都可以應(yīng)用在工程之中，也只有在應(yīng)用實踐過程中才能夠總結(jié)實踐經(jīng)驗，使其完善并成熟起來。因此，只要是規(guī)范未列入的技術(shù)做法都不可取的想法是不正確的。當(dāng)然，要采用規(guī)范沒有列入的新的技術(shù)之前，必要要有足夠的理由支撐，保證其安全穩(wěn)定，作為實施單位的幕墻公司理應(yīng)擔(dān)當(dāng)起相應(yīng)的技術(shù)職責(zé)，并承擔(dān)相應(yīng)的后果。規(guī)范的條文按照屬性可以分為強制性和一般性條文。強制性的條文是必須強制執(zhí)行，要求強制遵守，用詞多為“必須”、“禁止”等強制詞語。對于一般性的條文，則嚴(yán)格程度會放寬一些，其用詞多為“應(yīng)”、“宜”“可以”（否定意義為其反義詞）這三個等級。

2、幕墻建筑的設(shè)計

2.1 幕墻的換氣和通風(fēng)

在幕墻建筑設(shè)計過程中，根據(jù)以往的經(jīng)驗，我們總是把關(guān)注點放在了設(shè)計過程中以人工換氣、通風(fēng)作為重點，往往忽視了開啟窗的作用，強調(diào)要少打開、少安放開啟扇，目的是降低幕墻的作用能耗，降低開啟扇長期使用的磨耗損失風(fēng)險，也為了追求立體平面的美觀，因此，GJG102—96對開啟扇的面積做了規(guī)定，要求不能夠大于幕墻總面積的15%。直到非典爆發(fā)以后，在受到其嚴(yán)重影響后，幕墻的通風(fēng)、換氣的要求被業(yè)界關(guān)注，并列入了設(shè)計重點，很多業(yè)主也強烈要求把固定玻璃替換成開啟扇。因此，在GJG102—2003的修訂版本中，取消了開啟扇面積的規(guī)定，改為開啟扇根據(jù)實際需要確定規(guī)格。

2.2 防火防煙設(shè)計

（1）防火玻璃在生活中的應(yīng)用

幕墻一般使用的防火玻璃是單片防火玻璃和其制品，在市面上以單片銫鉀玻璃最為普遍。防火玻璃的應(yīng)用范圍非常廣泛，比如防火墻兩側(cè)使用的玻璃板、樓層水平之間的隔煙層、樓層中間所夾的透明防火隔斷等等。防火玻璃的支撐金屬骨架的材質(zhì)一般要求使用鋼結(jié)構(gòu)。因為在防火試驗中，我們得出的結(jié)論是，鋼型材可以在高溫的情況下維持很長的時間而不被軟化。

（2）關(guān)于雙層通風(fēng)幕墻的防火性能問題

雙層通風(fēng)幕墻的工作原理主要是通過熱通道中氣流來調(diào)節(jié)熱通道的溫度，進而達到減少室內(nèi)與外界的溫差，來滿足節(jié)能要求，適合采用多層風(fēng)道的通風(fēng)方式。目的就是減少或斷絕樓道本層排風(fēng)口所排出的氣體被上層進風(fēng)口吸入形成氣流循環(huán)造成氣流的短路，可以在達到防火隔煙要求前提下，采用增加排風(fēng)口與上層進風(fēng)口的豎向距離、從本跨進風(fēng)到鄰跨排風(fēng)的S形通風(fēng)路線的方式。

3、荷載和地震作用

3.1風(fēng)荷載計算

風(fēng)荷載計算國際上規(guī)定是以50年一遇的基本風(fēng)壓為基準(zhǔn)，對體型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、且高度超過200M的幕墻，進行的風(fēng)洞試驗。

3.2 地震作用

按照新修訂的抗震規(guī)范對幕墻抗震的規(guī)定，作用在幕墻表面的平面垂直方向地震作用擴大系數(shù)取值規(guī)定為5.0。只有石材幕墻除外，因為地震的作用力相對會小一些，沒有發(fā)揮主要的作用。當(dāng)?shù)卣鹱饔脜⑴c組合時，組合值系數(shù) 規(guī)定為0.5.

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題

幕墻一般的設(shè)計基本要求是要具有相當(dāng)程度的載重能力、強度、安全穩(wěn)定性能及位置的空間移動能力。位移可通過結(jié)構(gòu)之間的連接工具來實現(xiàn)，不強制要求一定都用螺栓。只要在幕墻和主體間具有位移能力的要求即可，也可以采用部分節(jié)點焊接的方式。

在幕墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性這個問題上面，操作過程中要考慮周全。隨著幕墻承重的跨度擴大，其受壓和受彎構(gòu)建的穩(wěn)定性已經(jīng)成為突出的問題，一旦考慮失誤，就會對幕墻的穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的破壞，進而產(chǎn)生具有的危險隱患。對于全玻幕墻而言，其肋壁是很脆弱的，安全性較差，因此，規(guī)范中規(guī)定8M以上的幕墻玻璃肋在考慮其安全穩(wěn)定性的同時，一定要采取防止水平面失穩(wěn)的防護措施。

5、幾種常見幕墻的分析

5.1全玻璃幕墻

對全玻璃幕墻的承重方式作出的統(tǒng)一規(guī)定是，設(shè)置一個統(tǒng)一的高度，若超出這個高度就要求吊掛的做法不是很合理。應(yīng)該對應(yīng)不同玻璃的厚度而設(shè)定相應(yīng)的高度極限值。厚度不能滿足12MM的時候，下面的支承玻璃高度最高為4M；15MM的時候設(shè)定為5M；19MM的時候設(shè)定為6M.

鋼化的夾層玻璃式作為玻璃肋的最好材料。在通過實驗并加以分析，我們可以得出玻璃開裂主要原因是兩個方面。第一是玻璃變形受限，第二是玻璃的受力不均。因此在施工的管理過程中，我們要盡量考慮到上面提到的這兩個原因進而防止發(fā)生玻璃開裂的情況。

5.2 鋁板幕墻

鋁板幕墻的材質(zhì)大致分為三類，分別為復(fù)合鋁板、單層鋁板、蜂窩鋁板。復(fù)合鋁板一般都是不能燃燒的材料芯材，一般用在污染嚴(yán)重的地方。單層鋁板質(zhì)地較軟，一般以3.0MM厚最好。蜂窩鋁板具有承載能力高的性能，并且它的剛度和保溫隔音效果都很好。

對于復(fù)合鋁板和單層鋁板都應(yīng)該加肋，其中復(fù)合鋁板還要加邊肋。在面板和肋之間用電栓釘或者雙面貼、結(jié)構(gòu)膠來連接。

5.3 石材幕墻

石材的種類多為花崗巖?？箯潖姸纫笥?Mpa，隨著近年人們對建筑藝術(shù)的追求，一些非花崗石巖比如砂巖、凝灰?guī)r等的石材被越來越多的應(yīng)用到幕墻的制作過程中。這種現(xiàn)象在歐洲等西方國家尤為突出，在西方，砂巖、凝灰?guī)r的選用范圍也是非常廣泛。

在石材和主體結(jié)構(gòu)的連接上面，最為普遍的方式為短槽式。掛板一般都是采用L形掛件。規(guī)范要求鋁制L掛件長度不小于4MM，不銹鋼的長度為3MM；寬度均不能小于40MM，并且嚴(yán)格控制弧形槽開槽深度和長度。

從連接方式上面來看，背栓式的連接在使用之中具有很明顯的優(yōu)點，其中以用在均勻致密的石材上面產(chǎn)生的效果最為突出；但在不均勻且多孔的石材試驗中也會出現(xiàn)過個別連接點拔出致使連接點失效的情況。因而在微晶玻璃的使用中，當(dāng)連接點處石材開裂的問題發(fā)生的時候，就應(yīng)該從工藝技術(shù)上面加以改進。

砂巖、凝灰?guī)r由于其材質(zhì)松軟、強度較低（為4Mpa），而且多孔的凝灰?guī)r內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不均勻，里面孔洞很多，因此在設(shè)計過程中藥注意下面幾個問題：

（1） 適量加大這些巖石設(shè)計中的安全度，控制安全系數(shù)不小于3.5.

（2） 要加大石板巖石材料的厚度

（3） 對外掛砂巖、凝灰?guī)r的高度做明確規(guī)定，加以控制

（4） 連接的方式要選擇適當(dāng)，不能選擇接觸面積大、對局部缺陷不敏感的連接方式。

6、總結(jié)

通過上述分析，我們了解了幾種常見幕墻的基本情況，隨著我國幕墻工程量大、形式種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使我們在設(shè)計和施工中不斷出現(xiàn)新問題。我們只能通過不斷總結(jié)，加以分析，才能用于指導(dǎo)實際應(yīng)用。以上思考只是筆者的一些個人，僅供大家參考。

參考文獻

[1] 建筑幕墻 GB/T 21086—2007.中國建筑工業(yè)出版社

[2] 玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ 102—2003.中國建筑工業(yè)出版社