框支承玻璃幕墻的設計及安裝施工

李丹鄂

(中信建筑設計研究總院有限公司 武漢 430000)

1 框支承玻璃幕墻概述

規范[1]中定義,建筑幕墻由支承結構體系與面板組成的、可相對主體結構有一定位移能力、不分擔主體結構所受作用的建筑外維護結構或裝飾性結構。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。其中玻璃幕墻應用的最廣泛。

2 框支承玻璃幕墻設計

2.1 幕墻方案設計

無論哪種類型的幕墻,設計的內容、方法及步驟基本一致,因此設計內容部分,不分幕墻類型,統一進行設計。

2.1.1 幕墻類型選擇

一個幕墻工程的設計,需要根據效果圖、建筑平面圖、立面圖,大致確定幕墻的類型;然后與建筑師進行溝通、交流,最終確定整個工程的幕墻類型。這一步是幕墻設計的基礎。在此基礎上進行幕墻方案設計,以便根據規范確定幕墻的性能等級及標準節點構造做法。

2.1.2 抗風壓設計

根據建筑物所在地區、具體位置、建筑造型及建筑高度,計算玻璃面板所承受的風壓值;再根據風壓值及建筑立面分格、結構圖,計算確定玻璃面板的厚度、立柱和橫梁的大小。在一般的商業寫字樓,幕墻的立柱和橫梁大多數選用鋁合金型材;在體育場、機場及大型高鐵站等大跨度結構的項目,幕墻的立柱和橫梁一般采用鋼型材。在幕墻設計時,優先采用鋁合金型材進行設計。

2.1.3 防雨設計

根據建筑物所在地區、具體位置及建筑高度,計算幕墻的水密性能指標;再根據水密性能指標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閉關態時,可開啟部分以及幕墻整體阻止空氣滲透的能力。

2.1.5 保溫隔熱設計

根據規范及建筑設計所提供的建筑節能備案表上所計算的隔熱系數,選取合適的構造措施,來滿足建筑的隔熱要求。通常在設計時,采用斷橋隔熱鋁合金型材;在此基礎上,再根據熱工計算,選取合適配置的玻璃。由于現階段國家倡導的節能環保要求,一般選用鋼化LOW-E玻璃作為幕墻的面板材料。

2.1.6 采光與遮陽設計

根據規范及建筑設計所提供的建筑節能備案表上所計算的遮陽系數及采光透射比,選取滿足建筑要求的玻璃。

2.1.7 光學性能設計

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

最后根據上述所確定的幕墻各個性能參數,確定幕墻的標準節點做法。方案設計作為幕墻設計過程中最重要的一個關鍵點,不僅需要確定幕墻的性能等級,還需要考慮設計的材料是否方便采購、運輸以及能否加工生產,設計的幕墻構造形式,是否方便現場安裝。

由于幕墻方案設計最能夠體現出一個幕墻設計人員的技術功底,這就要求幕墻方案設計人員不僅僅需要了解建筑師的設計思路、構思及建筑效果,還需要了解各種材料的性能、加工工藝以及施工工藝。一個幕墻設計人員往往需要多年的設計沉淀,才能夠有足夠的技術能力進行幕墻方案設計。幕墻方案設計完成后,需要與業主、建筑師溝通,待各方都滿意后,就可以進行下一步的施工圖設計工作。

2.2 幕墻施工圖設計

幕墻方案設計完成后,就需要根據建筑圖、結構圖,進行整個項目的幕墻施工圖設計,此階段主要包含幕墻平面圖、立面圖、大樣圖及各種收邊、收口位置的節點圖設計。

(1)首先根據建筑立面圖的分格,對一些不經濟、不合理的地方與建筑設計人員進行充分的溝通后,進行微調,工作內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置位置。在建筑設計過程中,由于建筑專業與其它專業穿插設計,往往會出現錯、漏、碰的問題,在與幕墻有關的位置,就需要幕墻設計人員去仔細核對相關各專業的圖紙,爭取在幕墻施工圖設計期間,把與其他專業沖突的問題都解決,以免對后期的施工帶來不利影響。

(2)根據調整后的立面分格,對平面圖進行分格劃分并進行標注。在平面圖設計過程中,需要將立面上的開啟扇、百葉,反應到平面圖里;根據多個項目的設計經驗,有很多項目的開啟扇、百葉所在的位置,后側是實體墻,這樣不僅沒解決建筑所需的通風、排煙要求,在施工現場,開啟扇和百葉也無法安裝及開啟。這一點,在幕墻施工圖設計中尤為重要。

(3)平、立面設計完成后,接下來進行大樣圖、節點圖的繪制。在施工圖設計過程中,一定要把分格確定好,并應核對平面圖與立面圖的分格是否一致;一旦二者沖突,會給施工帶來很多的麻煩,所以在設計過程中要避免這個問題。

3 框支承玻璃幕墻施工

幕墻施工前,施工單位技術人員需要根據圖審完成后、并蓋有圖審合格章的的圖紙進行圖紙會審,對圖紙不理解的地方和圖紙不完善的地方,以圖紙會審的方式提出來,以便幕墻設計人員進行解答和補充圖紙。由于幕墻屬于危險性較大的分部分項工程,施工單位還需要做幕墻專項施工方案;高度超過50m 的幕墻工程,還需要對幕墻專項施工方案進行專家論證。幕墻專項施工方案經過相關各方論證并批準后方能實施。施工需要嚴格準守規范的相關標準進行。

3.1 構件式玻璃幕墻施工

構件式玻璃幕墻安裝施工安裝步驟:測量放線—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—現場清理。

3.1.1 測量放線

根據平、立面分格,需要對每一層結構進行測量并進行放線;根據平面分格及軸線位置,采用水平儀、經緯儀、線錘等工具進行放線、彈線,確定立柱支座的中心位置并進行編號。水平標高應從地面往上引出,避免累計誤差。根據測量結果,統計支座所在位置的結構及預埋件的上下、左右及進出偏差;把測量取得的數據偏差記錄并提交給施工單位的技術人員,技術人員根據此記錄調整支座的制作尺寸。

3.1.2 安裝支座

根據測量確定的支座位置編號及結構尺寸變差,安裝相應的支座。支座應采取焊接或者栓接的方式與預埋件連接,焊接后的焊縫需現場進行防腐處理。

3.1.3 立柱安裝

立柱的安裝關乎到整個幕墻安裝的質量,是幕墻安裝的關鍵性節點。豎向立柱長度一般為建筑物的層高,立柱從下至上安裝;安裝時都存在上、下層立柱接長的問題。這需要在地面先把插芯插入到立柱上端并臨時與立柱固定,然后將立柱調運到相應位置,與支座采用不銹鋼螺栓連接,支座與立柱之間設置彈性橡校墊片;待一層的某個區域安裝完成后,再安裝上一層的同區域立柱。上一層的立柱下端套入下一層立柱的插芯上,每一層都如此往復安裝。安裝到一定數量時,應及時對已經安裝完的立柱進行檢查、調整、校正及固定,使其安裝質量滿足相關的規范[2]要求。

3.1.4 橫梁安裝

首先應確定各橫梁在立柱相對位置的標高,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置彈性橡校墊片。橫梁應從上往下安裝,同一樓層的橫梁安裝應由下而上進行。當一層橫梁安裝完成后,應對其進行檢查、調整、校正及固定,使其安裝質量滿足相關的規范要求。

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,應再次檢查立柱、橫梁的位置、標高是否準確,對細微偏差進行最后一次調整。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,應對玻璃板塊之間的縫隙采用密封膠進行密封處理。打注密封膠之前,應用中性清潔劑和水對有污染的玻璃和鋁型材進行清洗干凈,保證縫隙內無灰塵、水漬,然后采用中性硅銅建筑密封膠對縫隙進行密封處理,打注的膠縫應平整、光滑及密封嚴密。

3.1.8 現場清理

待所有工序都完成后,在工程移交給業主前,需全方面的對幕墻進行清洗、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—測量放線—支座安裝—吊裝單元體—安裝單元體—現場清理。

3.2.1 工廠組裝

設計人員根據施工圖紙,進行構件的加工圖繪制和組裝圖的繪制;各構件廠家按照繪制的加工圖進行加工生產,然后運送到單元體組裝車間;組裝車間根據組裝圖進行組裝。組裝好的單元體經過工廠檢測合格后,運送到工程現場。

3.2.2 測量放線

根據平、立面分格,需要對每一層結構進行測量并進行放線;根據平面分格及軸線位置,采用水平儀、經緯儀、線錘等工具進行放線、彈線,確定立柱支座的中心位置并進行編號。水平標高應從地面往上引出,避免累計誤差。根據測量結果,統計支座所在位置的結構及預埋件的上下、左右及進出偏差;把測量取得的數據偏差記錄并提交給施工單位的技術人員,技術人員根據此記錄調整支座的制作尺寸。

3.2.3 安裝支座

根據測量確定的支座位置編號及結構尺寸變差,安裝相應的支座。支座應采取焊接或者栓接的方式與預埋件連接,焊接后的焊縫需現場進行防腐處理。

3.2.4 吊裝單元體

在吊裝單元體之前,對先前安裝的支座進一步檢查,看支座是夠安裝到位。單元式玻璃幕墻安裝的難點在于單元體的吊裝,吊裝前應有吊裝方案,并在現場進行試吊裝。一般單元體吊裝1組6人,安裝所在層2人,負責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,負責單元體與支座的連接工作;地面2人,通過繩索的拉扯,限制單元體吊裝時在空中的晃動。

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行連接,并采用螺釘進行輔助固定,限制單元體上下、左右滑動。

3.2.6 現場清理

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

綜上所述,幕墻工程是否能夠取得成功,項目的幕墻設計負責人及施工負責人非常重要,幕墻設計負責人需要熟悉掌握各種規范內容、了解各種幕墻系統知識,并且需要懂得一定的材料加工工藝及施工現場的安裝工藝,還需要與建筑設計師進行緊密的溝通;幕墻施工負責人需要有豐富的幕墻知識和施工經驗。只有在設計負責人和施工負責人雙方配合下,才能很好的完成幕墻工程。