U型玻璃幕墻在工程中的應(yīng)用
——以中國(guó)成都J廠房項(xiàng)目為例

劉躍杰 牟佳 賴正乾

中國(guó)建筑第七工程局有限公司，中國(guó)·河南 鄭州 450003

1 U 型玻璃簡(jiǎn)介及應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 U 型玻璃定義

U 型玻璃因?yàn)槠錂M截面呈現(xiàn)“U”型而得名，同時(shí)也被稱為槽型玻璃。其生產(chǎn)方式是利用壓延成型的方法，在玻璃仍然熔融的狀態(tài)下以片狀澆鑄，然后將其軋制并形成側(cè)翼。

1.2 U 型玻璃幕墻的發(fā)展史

U 型玻璃起源于歐洲，因其優(yōu)秀得材料性質(zhì)和裝飾效果而成為廣受歡迎得玻璃材料。20世紀(jì)50年代末，奧地利首先開始生產(chǎn)U 型玻璃并應(yīng)用，隨后世界各大經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)也開始先后發(fā)展U 型玻璃。

1.3 U 型玻璃幕墻的應(yīng)用現(xiàn)狀

因?yàn)閲?guó)際上的U 型玻璃起步的比較早，從材料生產(chǎn)到幕墻安裝整個(gè)過(guò)程都非常成熟，因此其他國(guó)家的U 型玻璃幕墻得到了廣泛的應(yīng)用，見圖1。經(jīng)典的應(yīng)用案例有美國(guó)的阿特金斯博物館、西班牙的馬德里圖書檔案館、韓國(guó)的當(dāng)代歷史國(guó)家博物館等。

圖1 U 型玻璃幕墻景觀圖

中國(guó)的U 型玻璃的發(fā)展起步稍晚，外加當(dāng)時(shí)中國(guó)市場(chǎng)及建筑部門對(duì)這種玻璃比較陌生，因此這種新型的幕墻材料一直沒有得到開發(fā)和應(yīng)用。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)和建筑業(yè)的快速發(fā)展，各種新型的建筑材料也得到了推廣和應(yīng)用。U 型玻璃作為優(yōu)秀的幕墻材料，開始頻繁出現(xiàn)在建筑中。典型的應(yīng)用例子有寧波博物館、上海世博會(huì)-智利國(guó)家館（見圖2）等

圖2 上海世博會(huì)-智利國(guó)家館

2 U 型玻璃的性能分析

雖然在建筑業(yè)中已經(jīng)存在著各式各樣的幕墻，但隨著建筑業(yè)的進(jìn)步和設(shè)計(jì)理念的變化，建筑對(duì)材料的要求也逐漸變高，很多不滿足要求的材料被淘汰，也有很多新的材料應(yīng)運(yùn)而生。而作為新型材料的U 型玻璃，有著優(yōu)秀的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，能滿足現(xiàn)代化建筑對(duì)幕墻材料的要求，將其性質(zhì)歸納總結(jié)為以下幾個(gè)方面。

2.1 力學(xué)性能

U 型玻璃有著很好的強(qiáng)度，在同條件下其強(qiáng)度遠(yuǎn)高于普通平板玻璃。且其抗彎強(qiáng)度也很高。其彈性模量為60000～70000MPa，莫氏硬度6～7，抗壓強(qiáng)度700～900MPa，抗拉強(qiáng)度30～50MPa。而U 型玻璃的抗彎性能與其底面寬度和側(cè)翼朝向有很大的關(guān)系，在一定的范圍內(nèi)底面寬度越小，抗彎性能越強(qiáng)，并且翼朝上時(shí)的抗彎強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于翼朝下[1]。具體可以參考表1。

表1 U 型玻璃力學(xué)性能比較

2.2 隔音性能

U 型玻璃有著很好的隔音性能，特別是在雙排安裝時(shí)，隔音性能又有進(jìn)一步的提升。U 型玻璃在單排安裝時(shí)，隔音能力大約為24 分貝左右，雙排安裝時(shí)隔音能力約為36 分貝左右，具體根據(jù)不同的廠商會(huì)有差別。總體來(lái)說(shuō)，U 型玻璃的隔音性能優(yōu)異，對(duì)比其他玻璃幕墻也很有優(yōu)勢(shì)，雙排安裝時(shí)的隔音性能甚至能接近隔音玻璃的水平。但對(duì)于玻璃來(lái)說(shuō)玻璃結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性對(duì)其隔音性能的影響較大[2]。因此，在實(shí)際施工時(shí)應(yīng)注意玻璃結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性。

2.3 透光性能

玻璃材料相比于其他建筑材料最大的優(yōu)勢(shì)就是透光性，同時(shí)透光性也是在建筑必不可少的，因此玻璃材料被廣泛地應(yīng)用在各種各樣的建筑中，同為玻璃材料的U 型玻璃也具有良好的透光性。不同的U 型玻璃對(duì)可見光的透射率不同，具體可參見表2，因此U 型玻璃既能滿足不同的采光需求，能兼具采光性和隱私性，可以廣泛地應(yīng)用在不同的建筑。

表2 U 型玻璃對(duì)可見光的透射率

2.4 熱工性能

2.4.1 抗輻射性能

抗輻射性能是防止外界輻射導(dǎo)致室內(nèi)溫度升高的能力。導(dǎo)致室內(nèi)溫度升高的輻射主要來(lái)自紅外線，因此紅外線的透射率直接關(guān)系到了抗輻射性能的強(qiáng)弱。而紅外線的透射率與U 型玻璃的顏色也有很大的關(guān)系。顏色的反光能力越強(qiáng)，玻璃的抗輻射性能也就越強(qiáng)，反之亦然[3]。

2.4.2 導(dǎo)熱性能

導(dǎo)熱性能指的是熱傳遞導(dǎo)致能量損耗的大小。關(guān)于導(dǎo)熱性能，由于U 型玻璃幕墻沒有能使空氣透過(guò)的縫隙，所以其傳熱系數(shù)比較好。同時(shí)U 型玻璃的傳熱系數(shù)與安裝的方式也有很大的關(guān)系，雙排安裝相對(duì)比單排安裝傳熱系數(shù)小。

2.5 抗腐蝕性能

作為無(wú)機(jī)非金屬材料，玻璃有著很好的抗腐蝕性，能抵抗絕大部分酸、堿腐蝕。構(gòu)成玻璃的主要成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有利于其保持對(duì)化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的惰性，并且玻璃的表面一般較為光滑，與腐蝕介質(zhì)想接觸的面積較小。這些特質(zhì)都然玻璃的抗腐蝕性能遠(yuǎn)高于其他建筑材料。作為幕墻材料，U 性玻璃的藝術(shù)性好，性質(zhì)穩(wěn)定不易受化學(xué)破壞較[4]。

3 J 廠房項(xiàng)目概況

J 廠房項(xiàng)目位于成都市，總建筑面積為9 萬(wàn)多平，分為廠房部分和辦公及商業(yè)部分，其中辦公和商業(yè)采用U 型玻璃幕墻設(shè)計(jì)，根據(jù)成都的環(huán)境、氣候、輻射量以及設(shè)計(jì)要求的采光性、隱私性以及節(jié)能性，幕墻部分整體采用U 型玻璃加low-e中空玻璃幕墻設(shè)計(jì)。U型玻璃采用白色的超長(zhǎng)U型玻璃，利用U 型超白玻璃透光不透影的特性，與low-e 玻璃幕墻體系交相呼應(yīng)，形成明暗變化的玻璃幕墻體系。并根據(jù)工程實(shí)況總結(jié)出了U 型玻璃幕墻分塊化雙排翼對(duì)縫施工工藝。

4 施工工藝

4.1 基本原理及特點(diǎn)

雙排翼對(duì)縫U 型玻璃幕墻的組合方式見圖3，玻璃采用鋁合金上下卡槽及緩沖墊固定在鋼架上，玻璃縫隙間用密封膠填實(shí)。而鋼架固定方式為上下端采用不等邊角鋼與熱鍍鋅預(yù)埋板焊接。并在玻璃安裝完成后內(nèi)外側(cè)均采用鋁合金扣條裝飾。

圖3 雙排翼對(duì)縫U 型玻璃幕墻的組合方式

該項(xiàng)目施工工藝僅布置上下龍骨，類似于下承式玻璃幕墻的受力方式，在上下龍骨上布置鋁合金卡槽，將U 型玻璃布置在卡槽內(nèi)，僅有下部龍骨為主要的受力構(gòu)件，可以節(jié)約大量的鋼材，同時(shí)也提升了幕墻的整體性和美觀性。而采用超長(zhǎng)超白的玻璃，有利于規(guī)模化生產(chǎn)和方便現(xiàn)場(chǎng)加工裁剪，超白的特點(diǎn)則兼顧了隱私性和節(jié)能性，配合雙排翼對(duì)縫的連接方式，能形成一個(gè)較好的保溫體系。

4.2 施工工藝流程

4.2.1 測(cè)量放線

放線采用的是外控法。測(cè)量放線步驟流程為：平面控制測(cè)量→高程控制測(cè)量→主控線彈設(shè)→幕墻控制線彈設(shè)→外控點(diǎn)控制網(wǎng)平面圖制作→層間標(biāo)高設(shè)置→測(cè)量結(jié)構(gòu)埋件偏差→報(bào)驗(yàn)。同時(shí)在測(cè)量放線的過(guò)程中，對(duì)不滿足龍骨安裝要求及影響彈線的部位及時(shí)進(jìn)行清理和修補(bǔ)，保證測(cè)量工作正常進(jìn)行[5]。

4.2.2 防腐噴涂

角鋼、U 型鋼、矩管等工件需要進(jìn)行防腐噴涂處理。在進(jìn)行噴涂前，要先對(duì)工件表面進(jìn)行去污處理，以增加涂層于工件表面的結(jié)合力，保證面漆的涂層顏色和厚度均勻。

4.2.3 后埋件安裝

埋件在安裝前需要根據(jù)測(cè)量所放的線對(duì)埋件的位置作校驗(yàn)，檢查其是否出現(xiàn)偏差。待檢查合格后在進(jìn)行安裝。該項(xiàng)目采用的時(shí)化學(xué)螺栓的安裝方式。安裝的施工步驟為：電錘打孔、化學(xué)藥劑安裝→螺桿、后置埋件安裝→后置埋件調(diào)整、固定。注意化學(xué)螺栓在施工完畢后，不應(yīng)馬上進(jìn)行下一步的施工，需等待化學(xué)藥劑反應(yīng)充分后再進(jìn)行。

4.2.4 連接工件的安裝

連接件在安裝時(shí)需要依據(jù)測(cè)量時(shí)所放的線進(jìn)行安裝，通過(guò)焊接將連接件固定在鋼梁上，需要注意的是主挑梁在焊接時(shí)必須達(dá)到設(shè)計(jì)的熔度及焊面。在焊接完成后，需要及時(shí)除去焊渣，并進(jìn)行防腐噴涂處理。

4.2.5 龍骨安裝

龍骨在安裝前需要對(duì)龍骨的直線度進(jìn)行檢查，需檢查合格后再進(jìn)行安裝。上下槽龍骨安裝順序從下向上，依據(jù)水平橫向線進(jìn)行安裝，按垂直線調(diào)節(jié)好里外面，為保證質(zhì)量，再龍骨對(duì)位后需要立即進(jìn)行固定，避免發(fā)生位移。注意在安裝時(shí)要保證龍骨的垂直度。

4.2.6 外包框安裝

采用卡扣式成品U 型玻璃鋁合金裝飾條對(duì)龍骨進(jìn)行覆蓋，先覆蓋水平向龍骨，再覆蓋豎向龍骨。覆蓋過(guò)程中，保證裝飾條的水平及垂直度。

4.2.7 U 型玻璃安裝

在龍骨安裝完成后，結(jié)構(gòu)梁部分用防火巖棉板進(jìn)行封堵，然后對(duì)整個(gè)龍骨進(jìn)行外鋁合金安裝，在裝玻璃前需重新彈線定位。隨后進(jìn)行玻璃定尺加工，其長(zhǎng)度需以框洞的高度為參考再減少25～30mm，根據(jù)建筑寬度最后一塊玻璃進(jìn)行定尺加工。玻璃安裝從中心點(diǎn)開始向兩端安裝。玻璃與邊框應(yīng)為柔性連接，以保證玻璃不易碎裂，可在邊框內(nèi)放入墊片，注意襯墊與邊框接觸面不應(yīng)小于12mm。

4.2.8 密封膠灌注

U 型玻璃安裝完成后需要灌注密封膠，以保證玻璃的防水性、隔音性和保溫性，注意在灌注時(shí)要保持密封部位的清潔和干燥。并且需在周圍貼防護(hù)紙膠帶以防止密封發(fā)生玷污。

4.2.9 清潔檢查

撕下保護(hù)膜清掃膠帶殘留物，檢查表面是否存在污染及其他缺陷，發(fā)現(xiàn)污染的部位應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清理，對(duì)于缺陷部位無(wú)法進(jìn)行修補(bǔ)的，應(yīng)進(jìn)行更換。

5 質(zhì)量控制

5.1 材料質(zhì)量

（1）氣泡

不允許出現(xiàn)開口氣泡和大于8mm 的閉口氣泡、1mm 以下的閉口氣泡優(yōu)等品的要求是10cm 內(nèi)不能相鄰出現(xiàn)，合格品不限。1～3mm 的氣泡優(yōu)等品的要求的不多于6 個(gè)，合格品不限。3～8mm 的氣泡優(yōu)等品的要求是只允許出現(xiàn)1 個(gè)，合格品為20 個(gè)。

（2）突出和缺口

不允許出現(xiàn)破壞性疙瘩、突出玻璃表面條紋以及端頭突出。1～2mm 的非破壞性疙瘩，不允許超過(guò)3 個(gè)，優(yōu)等品不允許出現(xiàn)劃痕、褶皺等問(wèn)題。缺角和端頭缺口，優(yōu)等品不允許超過(guò)5mm，合格品不允許出現(xiàn)10mm。

（3）其他

不允許出現(xiàn)開口裂痕和小裂痕，不允許出現(xiàn)玻璃色調(diào)不均的現(xiàn)象。

5.2 U 型玻璃幕墻安裝質(zhì)量

（1）幕墻玻璃與主體結(jié)構(gòu)連接處應(yīng)嵌入安裝槽口內(nèi)，玻璃與槽口間的空隙應(yīng)有支承墊塊和定位墊塊。

（2）玻璃肋的寬度和厚度應(yīng)滿足要求，密封膠應(yīng)灌注平實(shí)，且不應(yīng)出現(xiàn)玷污。

（3）玻璃與玻璃之間應(yīng)留有3～5mm 間隙進(jìn)行封膠，膠縫應(yīng)飽滿平滑，中間無(wú)遺漏或流淌，不允許玷污框料及玻璃。

5.3 其他工件的安裝質(zhì)量

5.3.1 豎向構(gòu)件

構(gòu)件整體垂直度偏差不允許超過(guò)10mm，豎向構(gòu)件直線度不允許大于2.5mm，相鄰兩豎向構(gòu)件標(biāo)高偏差不允許超過(guò)3mm，同層的構(gòu)件標(biāo)高偏差不允許超過(guò)5mm，相鄰兩豎向構(gòu)件間距偏差不允許超過(guò)2mm。

5.3.2 橫向構(gòu)件

單個(gè)橫向構(gòu)件水平度，構(gòu)件小于2m 時(shí)不允許超過(guò)2mm，大于2m 時(shí)，不允許超過(guò)3mm。相鄰兩橫向構(gòu)件間距差，間距小于2m 時(shí)不允許超過(guò)1.5mm，大于2m 時(shí)，不允許超過(guò)2mm。相鄰橫向構(gòu)件端部標(biāo)高差不允許超過(guò)1mm。幕墻橫向構(gòu)件高度差，寬度小于35m 不允許超過(guò)5mm，大于35m 時(shí)，不允許超過(guò)7mm。

6 效益分析

J 廠房項(xiàng)目通過(guò)對(duì)U 型玻璃幕墻的應(yīng)用和分塊化的雙排翼對(duì)縫施工工藝的使用得到了許多正面效益，總結(jié)為以下幾點(diǎn)。

6.1 節(jié)省工期

該項(xiàng)目采用的U 型玻璃幕墻分塊化雙排翼對(duì)縫的施工工藝方便，操作工人很容易掌握技術(shù)要領(lǐng)，能更快捷地進(jìn)行施工，從而節(jié)省工期。且該施工工藝為僅安裝上下槽，對(duì)比其他幕墻省去了很多工序，也大大減少了工期。

6.2 節(jié)約成本

該施工工藝節(jié)省了大量的鋼材，能降低很多的施工成本，對(duì)比使用其他玻璃幕墻，可節(jié)約大量成本。同時(shí)因?yàn)槭┕し奖阋补?jié)省了很多人工成本。

6.3 美觀性

該項(xiàng)目采用的超白U 型玻璃幕墻，有很好的美觀性。分塊化的安裝方式也使U 型玻璃幕墻呈現(xiàn)出很好的整體性，配合Low-e 中空玻璃幕墻形成了明暗對(duì)比。從而實(shí)現(xiàn)精美的建筑外形

6.4 節(jié)能

該項(xiàng)目使用的超白U 型玻璃幕墻能反射大部分的光線，從而能很大程度的阻斷外界輻射導(dǎo)致室內(nèi)溫度上升，且使用雙排的安裝方式，也具有很好的保溫性。

6.5 其他

U 型玻璃幕墻采用雙排翼對(duì)縫安裝，具有很好的隔音性，同時(shí)超白U 型玻璃幕墻也能很好地兼顧隱私性和采光性。

7 結(jié)語(yǔ)

論文以U 性玻璃幕墻的應(yīng)用實(shí)例為對(duì)象，闡述了其相關(guān)的施工工藝，質(zhì)量控制方法，并列舉了使用U 型玻璃幕墻帶來(lái)的效益。U 型玻璃作為一種新的幕墻材料，具有很多優(yōu)越性，其在建筑上的應(yīng)用也必將會(huì)越來(lái)越多。中國(guó)關(guān)于U 型玻璃幕墻的創(chuàng)新卻還很少，需要整個(gè)行業(yè)共同努力、不斷探索，讓優(yōu)秀的建筑材料得到更好的應(yīng)用。