淺談舊樓改造幕墻項目的設計要點

陳志剛 張超

【摘要】隨著經濟的發展和幕墻技術的不斷進步，既有幕墻改造項目越來越多，通過改造使建筑煥然一新，更加安全可靠和節能環保。既有幕墻改造項目的重點是幕墻系統與主體結構的連接方式，務必確保幕墻系統的安全性，同時在保障水密性、氣密性、位移能力、保溫性能等功能的前提下，應積極探索使用幕墻新技術、新材料、新工藝，不斷吸納前沿科技對幕墻系統的改革成果，最終達到安全性、功能性、經濟性和裝飾效果的統一。

【關鍵詞】幕墻改造;結構連接;防火構造;節能設計;利舊

1、前言

隨著時代的進步和發展，有計劃、有步驟的進行老舊建筑的改造和提升，更加綠色環保的實現節地、節能、節水、節材的目標，既有幕墻改造項目越來越多，對既有幕墻進行改造的重點主要有：

（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，按照舊規范設計施工的幕墻已經不能適應社會發展的要求。

（2）適應嚴格的節能環保要求，既有幕墻中很大一部分節能效果差，隨著新頒布的技術規范對建筑的節能要求越來越高，作為外圍護結構，幕墻亟需進行節能改造。

（3）符合時代發展的潮流，通過改造讓建筑外觀符合時代的審美要求，并與周圍環境相協調，而新技術、新材料、新工藝的選用，大幅度提升幕墻的各項性能指標。

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

2、幕墻與結構的連接形式

既有幕墻改造與新建幕墻最大的不同在于主體結構已經使用多年，在改造中可能需要進行主體結構的局部拆改、結構加固或者新增結構，因此結構的連接形式比較多樣，需要逐個區域進行處理，最大限度提高幕墻結構的安全性。在深化設計和施工中，幕墻構件應優先與新增結構進行連接，能夠最大程度減少結構安全的不確定性，宜采用預埋方式，確實無法使用預埋件的，需采用后擴底錨栓或化學錨栓等方式實現埋件的固定。后置埋件時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、被連接結構的類型、抗震設防要求等因素。

幕墻系統與新增鋼結構的連接，需預先在鋼結構上開孔或者焊接連接件，要考慮到后增鋼結構的偏差，留夠糾偏空間，轉接件宜加大調節范圍以消除結構偏差對幕墻外觀的影響。如未能在鋼結構上預先設置連接構造，現場增補的難度將很大，一般來說，鋼材在200℃以下其強度變化不大，當溫度超過300℃時其強度下降，塑性增加，同時屈服平臺消失，到550℃時，其強度下降90%，在550℃以上時基本喪失強度，一般焊接時，焊點的局部溫度在1350℃以上 ，因此鋼構件在負荷狀態下焊接需極為謹慎，《建筑鋼結構焊接技術規程》規定負荷狀態下進行補強與加固時，應根據加固時實際荷載（包括必要的施工荷載），對構件和連接進行承載力驗算。

由于舊樓的主體結構年代久遠，改造以后使用功能的調整，結構強度可能無法滿足承載要求，因此需要對結構進行加固，主體結構的加固會對幕墻的連接方式產生影響，幕墻設計應加強與結構加固專業的溝通。根據《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2013及《混凝土結構后錨固技術規程》JGJ145-2013的要求，在抗震設防區承重結構中使用錨栓時應采用后擴底錨栓或特殊倒錐形膠粘型錨栓。錨栓孔定位作業時可能會遇到原結構鋼筋阻礙，如果加固主體內部配有鋼筋，應該探測其對鉆孔有無影響。錨栓定位時可采用剔鑿原結構混凝土保護層，露出原結構鋼筋，從而精確確定錨栓孔位，以保證錨栓強度和加固主體質量。例如，在粘鋼加固的部位，粘接用的鋼板強度和尺寸應滿足幕墻使用的要求，方便幕墻在其上預制轉接件，從而避免幕墻焊接對加固造成影響。進行碳纖維加固的部位，幕墻連接方式需要和結構專業溝通可行性，既要滿足幕墻受力要求，又不對加固主體產生影響。

3、防火構造

根據現行建筑規范要求：幕墻與各層樓板、隔墻外沿間的縫隙，應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，其厚度不應小于100mm，并應滿足設計的耐火極限要求，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。承托板與主體結構、幕墻結構及承托板之間的縫隙應采用防火密封膠密封;防火密封膠應有法定檢測機構的防火檢驗報告。無窗檻墻的幕墻，應在每層樓板的外沿設置耐火極限不低于1.0h、高度不低于0.8m的不燃燒實體裙墻或防火玻璃墻。在計算裙墻高度時可計入鋼筋混凝土樓板厚度或邊梁高度。防火層不應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現有結構來設計防火封堵，防火封堵有以下要點：

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

（2）避免防火高度不足，防火封修不交圈。當原建筑防火高度無法滿足現行規范要求時，需要增加防火封修的高度，本項目就采用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無縫隙，如果遇到構件需要斷開，則需要對該構件做防火處理，使其滿足防火時限要求。

早期的外裝飾項目大量使用瓷磚，在拆除中結構表面凸凹不平，防火構造設置在層間部位時往往無法和墻面貼合，如果要使用砂漿找平，費時費力，為應對凹凸不平的結構，我們設計出有調節余量的防火組件：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，翼緣寬度根據立柱與結構的間距確定，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，根據現場返尺加工，內側填充200mm厚防火巖棉，所有構件均在工廠加工完成。

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

4、節能安裝

幕墻和門窗的透光部分應符合現行節能規范的要求，需要調整采光和通風面積。透光部分的節能效果一般取決于傳熱系數（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、暖邊密封技術及熱隔斷等技術。

非透光部位需要設置保溫，在舊樓拆改后，凹凸不平的結構表面給保溫材料的固定增加了難度，首先應剔除原結構易松動的瓷磚、砂漿等，對于凸凹不平的剔鑿面，可以直接鋪設巖棉，但要保證巖棉固定釘的有效長度，必要時在保溫板內側涂抹粘接劑，提高其附著力，或者在外側用鋼帶支撐，便于固定，部分墻面有較大孔洞坑的，可以用硅酸鈣板填補，附著在輕質墻體上的保溫材料，應使用打結型脹栓固定，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省材料，因此在改造規劃時應盡量利用之前固有結構、部件。經過多年使用，幕墻的面材已經老化、褪色或者強度降低，危險性加大，再次利用的價值不大，主要進行再生處理;鋁型材裝飾面磨損較大、幕墻鋼龍骨銹蝕嚴重，也將回收處理;而雨棚等較大的鋼結構件、不銹鋼結構和預埋件等，通過除銹、加固等，具備再利用的價值，這樣既可節省材料和人工，又能減少建筑廢棄物，符合可持續發展的環保理念。

總結：

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、前衛的地標建筑。在進行舊樓改造前，需對被改造的舊樓進行檢測和測繪，以保證舊樓改造方案可行。結合舊建筑的特點針對性的制定改造計劃和方案。幕墻系統的選擇要與主體結構相適應，最大程度的減少主體的改動。通過不同構造、不同材料的幕墻組合使用，使幕墻性能得到優化，使建筑更加節能環保，使外觀更加符合時代潮流，使建筑的生命得到延續，實現新建筑和老結構的完美結合。

參考文獻：

[1]《建筑幕墻》GB/T21086-2007

[2]《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ102-2003

[3]《金屬與石材幕墻工程技術規范》JGJ133-2001

[4]《混凝土結構設計規范》GB50010