玻璃幕墻開啟扇鎖點/鎖座結構受力特點研究

梁李軍

廣州江河幕墻系統(tǒng)工程有限公司 廣東 廣州 511340

1 玻璃幕墻開啟扇現(xiàn)狀簡介

幕墻開啟扇承載著建筑室內外交流的重要作用，直接影響著建筑通風、保溫、節(jié)能及建筑效果。最常用的開啟扇形式為外開上懸開啟扇，隨著幕墻行業(yè)的發(fā)展，外開上懸開啟扇先后出現(xiàn)了摩擦鉸鏈、掛鉤及頂置合頁3種連接方式。

早期的幕墻門窗扇不大，用的是摩擦鉸鏈，即使窗扇沒有鎖閉，遇到大風吹落的概率也很小，當下的建筑師為了追求通透，大氣，要求玻璃幕墻的分格越來越大，幕墻開啟扇也隨著越來越大，面積達到3m2以上的窗扇比比皆是。加上采用中空玻璃，甚至采用中空夾膠玻璃，每個窗扇重量達100多公斤。傳統(tǒng)的摩擦鉸鏈已經不能承受如此之重，而受限于窗框裝配空間及美觀影響，難以配置大規(guī)格、高承載力的幕墻五金件。

掛鉤及頂置合頁式由于自重直接由上橫梁承擔，能夠解決承受開啟扇較大自重問題。但隨之而來，窗扇墜落事件頻發(fā)。其中發(fā)生最多的就是窗扇沒有鎖閉，被大風吹落。

為防止脫落，一般在窗扇上端安裝一個固定裝置，阻止發(fā)生向上位移，或者設置細鋼絲繩/鏈條，在窗扇將要掉落的時候拽住它。這些防脫措施安裝工序復雜，施工難度大，在很多工程中容易被施工人員遺漏，造成很大的安全隱患，仍然無法完全解決墜扇問題。近些年來，有越來越多的建筑選取了內開啟扇的方案。內開啟扇由于開啟方向是朝室內側，所以不會有掉扇的憂慮，但同樣也有著其缺點，如侵占室內空間、水密/氣密性能偏弱等[1]。

2 開啟扇鎖點/鎖座受力特性分析

在大風作用下，未鎖閉開啟扇容易墜落，已鎖閉開啟扇墜落事件也時有發(fā)生。究其原因，主要是鎖點/鎖座系統(tǒng)設計不合理導致的。

鎖點數(shù)的確定應根據(jù)開啟扇尺寸及鎖點、鎖座受力能力確定，通常是按下列公式計算：

式中：n—鎖點的個數(shù)，取不小于計算值的自然數(shù)

Wk—風荷載標準值

S—開啟扇面積

fa—單個鎖點允許使用的剪切力，取實際鎖點承載力值計算。

實際上，該計算方法是不正確的，它假設開啟扇是一個完全剛體，所布置的鎖點均勻承受整個開啟扇面積風壓，但是開啟扇平面外是無法實現(xiàn)完全剛體的，荷載傳遞分配如示意圖（圖1），負責區(qū)域1的鎖點承受的荷載明顯比負責區(qū)域2的鎖點要大不少，同時，由于需要布置滑撐、執(zhí)手、轉角器等五金件，鎖點布置也不可能實現(xiàn)均勻設置，勢必存在不等距情況。如此一來，按上述公式計算出來的鎖點總數(shù)是滿足的，但某個或某幾個鎖點受力會大于其允許承載力，鎖點破壞從而導致窗扇脫落。開啟扇鎖閉是通過執(zhí)手撥動傳動桿/傳動器，將鎖點移動到鎖座位置搭接，由鎖座來實現(xiàn)約束開啟扇的往外運動。所以保證鎖點與鎖座的有效搭接很關鍵[2]。主要有以下幾點：

①開啟扇鎖緊時，鎖點與鎖座中心應在同一中心線上；有足夠的搭接量；鎖緊力適中，保證兩者搭接緊密的同時兼顧鎖閉靈活、不費力；②多點鎖系統(tǒng)要實現(xiàn)各點同時受力，則鎖閉時一定要保證每個點搭接松緊度一致[3]；③開啟扇面積大于1.0m^2時應設置多點鎖，鎖點布置根據(jù)受力計算確定，鎖點間距宜不大于500mm。

圖2 鎖點數(shù)量附件配置示意圖

3 其他對于開啟扇鎖點/鎖座受力的影響因素

①開啟扇扇料與玻璃面板間的黏結應使用硅酮結構膠；全結構膠黏結，玻璃面板作為扇料組件的面內支撐，可以提供很大的面內剛度，能夠有效約束扇料受大風壓時的扭轉變形，對于保證鎖點/鎖座的有效搭接起到極大作用；②合頁式或者無法布置傳動桿的開啟扇某條邊，采用中間鎖點/鎖座時，一定要注意設計之初就需要保證足夠的搭接量；③固定鎖點/鎖座的局部位置型材厚度偏小，導致受荷載時發(fā)生變形[4]。

4 結束語

進一步的，僅從技術角度完善開啟扇設計仍然不是萬無一失，同樣需要從規(guī)范、從源頭上進行相關約束?！巴L換氣用幕墻開啟扇宜采用內開窗及上懸外開窗等開啟形式。開啟扇的面積應不大于1.8m2，開啟角度宜不大于30゜，開啟間距宜不大于300mm，開啟距離應設置安全限位裝置。”