改進型點支玻璃幕墻在建筑裝飾工程中的應用研究

余鑫

（陜西華山路橋集團有限公司，西安 710000）

0 引言

建筑行業穩步發展的今天，陸續產生了很多新技術，這些技術有利于提高工程的質量和安全性。建筑裝飾領域的玻璃幕墻技術，能在建筑中形成防風、遮雨、采光、隔熱保溫結構，增強建筑裝飾的美觀性、現代。由于玻璃幕墻的特點，在許多高層、超高層建筑中都有相對成功的應用。點支式玻璃幕墻僅為幕墻技術的一種，該技術彌補了傳統技術的不足，可凸顯玻璃材料的特殊之處。綜合當前許多建筑工程中點支式玻璃幕墻技術的應用情況，該技術下的幕墻美觀性好，能營造開闊的視野條件，但其能耗相對過高，不符合當前人們對建筑環保性的追求。從結構穩定、安全，裝飾美觀、節能等角度，有關人員必須根據裝飾工程中點支式玻璃幕墻的施工特點，采取一系列改進與優化措施，形成更為特殊的幕墻結構，凸顯此結構體現的作用。

1 點支式玻璃幕墻的組成

很多建筑都選擇了點支式玻璃幕墻。為增強幕墻結構的科學性，該類幕墻不再是傳統的明框或者隱框，而為金屬栓駁接，每塊玻璃上總共包含4 個固定點，有關人員需進行整體和局部受力的分析、計算，以選擇恰當的固定方式。點支式玻璃幕墻施工時可選擇單層鋼化玻璃，也可選用中空的鋼化玻璃，施工中都需要先完成鉆孔再進行鋼化處理。金屬駁栓時優先選用不銹鋼材料，與玻璃固定時有多種選擇，從精度要求出發，駁接螺栓可選用球狀鉸接螺栓，在具體利用此螺栓時應科學控制緊固程度。風力作用下玻璃可能產生一定的撓度，此狀態下球鉸對玻璃的約束力顯著減小，連接部位的附加彎矩同步降低。為提高結構穩固性，相關人員需考慮當地的氣候條件，在有需要的情況下設置“熱斷橋”節點。在玻璃幕墻中的金屬支撐體系應結合其他結構參數，對比桁架式、拉索式等的優缺點，合理選擇。點支式幕墻結構如圖1 所示。

圖1 點支式幕墻結構體系示意圖

1.1 玻璃

裝飾裝修中玻璃是一種常見材料，該類型材料與其他材料相結合后，裝飾效果較為理想。點支式玻璃幕墻結構中玻璃為主要材料，其性能與混凝土存在高度的一致性，具有較好的抗壓能力，但抗拉能力不足。綜合現有的理論研究，玻璃材料的應力及應變呈線性關系，彈性模量僅為0.72×105，遠低于鋼材的彈性模量。玻璃材料的性能特點體現在以下方面：①抗彎強度。浮法成型工藝下的玻璃材料，其抗彎強度在49MPa 左右，經過熱處理以后的鋼化玻璃，其抗彎強度明顯增大，大約為浮法成型工藝的3 倍。②自重。玻璃重量為2500kg/m，強重比較為理想，可以給人視覺上的輕盈之感。③膨脹系數。玻璃與鋼材的膨脹系數較為接近，這一特點下很多結構體系中經常將玻璃與鋼材共同使用。④耐腐蝕。玻璃材料耐腐蝕，在對有嚴格抗腐蝕要求的結構施工作業中應優先采用玻璃材料。

1.2 金屬固件

1.2.1 連接件 點支式玻璃幕墻中連接件可促進不同結構的連接，以增強結構完整性。根據構造是否活動，連接件有活動式與固定式之分；如以外形來區分，有沉頭式、浮頭式兩種。玻璃幕墻施工中為達到良好的施工效果，有關人員需根據結構設計標準，科學選擇每一連接部位的連接件。在連接件的加工與制作方面，有關人員需制定行業規范，精確控制各個參數。中空玻璃連接件及連接件零件如圖2、圖3 所示。

圖2 中空玻璃連接件的形式

圖3 連接件的零件

1.2.2 爪件 玻璃幕墻中的爪件必不可少，合理選擇及使用能提高結構性能。根據施工經驗，主要有可轉動、不可轉動之分。爪件形式如圖4 所示。

圖4 爪件

2 點支式玻璃幕墻結構設計改進

2.1 改進前后的兩種設計構造

點支式玻璃幕墻下，幕墻玻璃的每一分格用鋼爪或其他連接件進行連接，所形成的幕墻結構體系能更好地傳遞幕墻荷載，增強受力的均勻性。整個結構體系劃分為三大部分，玻璃面板、鋼爪與駁接頭、支承體系，在三個部分的相互配合下，幕墻結構完整、受力均衡，裝飾效果較為理想。但上述結構體系下未關注節能性方面，從這一方面出發，必須在原有的結構體系下進行一系列改進，主要集中在玻璃面板、鋼爪駁接件上。改進前后如圖5、圖6 所示。

圖5 改進前的設計構造

圖6 改進后的設計構造

2.2 改進后的節能節材特點

2.2.1 節能特點 經過上述改造后，玻璃幕墻的節能效果顯著。為精準評估其結構的節能水平，相關人員需進行一系列熱工計算與分析，而在此過程中關鍵應獲取有效傳熱系數K。假定玻璃的厚度相同，不同類型玻璃的熱傳導系數結果如表1 所示。

表1 各類玻璃的熱傳導系數K （單位：W/（m2·K））

根據上述分析，中空玻璃的節能效果更為明顯。在對原有的點支式玻璃幕墻進行一系列專業化改造后，節能效果顯著，能縮短空調使用時間，降低電能成本。

2.2.2 節材特點 原有的點支式玻璃幕墻施工中，在玻璃面板上需進行鉆孔施工，施工的難度系數高，且需要耗費更多的材料。而采用改進后的玻璃幕墻施工方式，無鉆孔操作環節，施工難度降低，整個施工期間的耗材減少。

3 點支式玻璃幕墻施工工藝流程

點支式玻璃幕墻施工工藝流程如圖7 所示。

圖7 點支式玻璃幕墻施工工藝流程圖

4 應用案例

4.1 工程概況

某建筑工程項目，總建筑面積為79057.12m2，為4 棟單體，主要包含綜合樓、生產廠房一、二、三。綜合樓建筑面積為40549.46m2，地上11 層，裙房3 層，建筑總高52.05m，地上建筑為框架—剪力墻結構，裙房為框架結構，外立面幕墻總面積約3000m2選擇點支式玻璃幕墻為主體幕墻結構。

4.2 施工準備

①技術準備工作：此項工作是為了給后續的施工作業提供良好的技術支持。為確保后續作業的高效開展，技術準備方面主要需完成以下任務：檢查各預埋件的埋設位置、尺寸等；熟悉幕墻設計方案的各個要點，檢查整體與局部結構，控制結構偏差；檢查主體結構與玻璃幕墻之間的間距，如二者間距不符合要求，應進行適當調整。

②現場準備工作：腳手架：部分施工環節為高空作業，需搭設腳手架，這一環節的工作中相關人員需按照高空作業的高度要求等，選擇特定結構形式的腳手架，并做好腳手架的加固工作，以增強其穩固性；垂直運輸：配備井架、塔吊等作為垂直運輸的工具，并依據現場的實際情況優化運輸路線，合理確定運輸參數。

③施工機具：點支式玻璃幕墻施工需用到各種工具與設備，這些設備與工具是否齊全、性能是否良好，將影響到后續施工的效率及質量。為此，前期準備階段相關人員需按照總體的設計要求，由專人來準備機具，確保工具、設備的種類、數量等符合要求。在采購機械、工具時應嚴格控制質量及價格，以采購到高性價比的機具，避免單純追求成本而采購到不符合質量要求的機械與工具。

④材料：點支式玻璃幕墻施工中材料也是需關注的重點方面。綜合其結構特點，主要包含以下幾種材料：1）玻璃，涉及15mm 厚鋼化透明玻璃、8+1.14+8 鋼化夾膠玻璃兩種。2）鋼材，主要選用Q235 鋼材，對這些鋼材應做好除銹與防腐蝕處理。3）密封材料，采用國產的雙組分硅酮結構膠和單組黑色耐侯硅酮密封膠。

4.3 玻璃的加工與安裝

4.3.1 玻璃的加工 玻璃材料的加工難度較大，技術要求高，為實現規范化加工，在企業中必須安排專業人員來進行加工，這些人員需熟悉施工方案中對點支式玻璃幕墻的材料、結構等要求，掌握關鍵的加工技術及參數。綜合行業規定，在加工玻璃時需注意以下方面：①嚴禁在施工現場直接切割玻璃，而應該在專門的玻璃加工廠內進行。工廠中有專門的設備及工具，可控制加工精度。②玻璃鋼化之前有關人員需依據圖紙要求完成玻璃的開孔處理，開孔處理時應合理確定位置，并控制開孔尺寸，預防開孔引發的玻璃碎裂現象。③嚴格按照相應的規定處理邊緣。當前期相關人員按照相應的要求切割好玻璃后，對于邊緣部位則應該立即進行倒棱、粗磨精磨、細邊處理。

4.3.2 玻璃安裝 前期按照相應的要求加工好玻璃后，有關人員需根據玻璃幕墻的結構特點進行安裝作業。安裝期間應執行技術規范，做好主體結構、局部細節的安裝及加固。為避免安裝問題，相關人員需正確操作和使用吸盤來安裝，參考鋼爪立面的具體位置，調整玻璃的平面、膠縫，控制安裝偏差。

4.4 密封處理

在現場安裝好玻璃后，從密封性、節能性、防水性等角度都需要注重密封施工。具體的密封施工中應將耐候密封膠作為主要材料，用其完成嵌縫處理。密封施工時需注意以下方面：施工過程中有關人員需檢查每一批膠的質量，做好質量檢測、對比，避免使用劣質密封膠；使用耐候硅酮密封膠時必須執行行業規范，正式使用之前在有關部位進行清潔，去除該部位的油污等雜物，完全清理干凈后再涂抹密封膠，均勻涂抹并控制厚度；注滿封膠后，有關人員需利用鐵刮子將縫刮成比縫面低1mm 的橢圓形膠縫，并在規定的時間內撕掉美紋紙，如存在其他異常情況，相關人員必須及時處理。

4.5 節能收益分析

北方地區冬季氣溫偏低，需考慮采暖要求，這類型建筑的點支式玻璃幕墻施工中可選擇中空玻璃面板。將中空玻璃面板與單層玻璃相對比，前者的節能性明顯，可依據以下公式來計算和分析：

上述公式中，A、ΔK0綜合、ti、te、Z、qc、a、c、η1、η2分別代表節能收益（元/（m2·年））、點支式玻璃幕墻為中空玻璃時的綜合傳熱系數差（W/m2·K）、建筑內部溫度（℃）、室外溫度（℃）、采暖期天數（d）、煤的熱值（W·h/kg）、標準煤價格（元/t）、使用1t 煤需要的運行費及維修更新費（元/t）、室外管網輸送效率、鍋爐效率。每一地區都有各自的特點，相關人員考慮區域情況，即可計算點支式玻璃幕墻中采用中空玻璃面板的節能數值。

5 結論

點支式玻璃幕墻在許多建筑工程中都有一定的應用。為凸顯此類幕墻技術的優勢，相關人員必須根據其結構施工特點，合理優化點支式玻璃幕墻的局部構造，以形成兼具美觀性、實用性、節能性的結構體系。