巴增強(qiáng)

摘 要：通過對插接型單元式幕墻和連接型單元式幕墻系統(tǒng)特點(diǎn)的介紹，以及各自優(yōu)劣勢和使用范圍的描述，為幕墻從業(yè)者在設(shè)計(jì)和施工時(shí)提供一種參考。

關(guān)鍵詞：幕墻；插接型；連接型；構(gòu)造

1 前言

在我國建筑幕墻的起步初期，對于單元式幕墻產(chǎn)品缺乏全面的了解。那時(shí)在國內(nèi)活躍著大量的代表著幕墻行業(yè)先進(jìn)技術(shù)的國外和香港的一些幕墻企業(yè)，這些幕墻企業(yè)在華的工程，給了我們學(xué)習(xí)和借鑒的基礎(chǔ)，國內(nèi)單元幕墻的產(chǎn)品類型是基于對國外成熟產(chǎn)品的理解和改進(jìn)。中國版圖幅員遼闊，氣候條件東西南北千差萬別，賦予建筑的意義也不盡相同，筆者認(rèn)為，最繁榮的景象應(yīng)該是百花齊放，每個(gè)建筑應(yīng)根據(jù)自身的特點(diǎn)為其設(shè)計(jì)不同的款式，量體裁衣。插接型單元式幕墻在國內(nèi)應(yīng)用的較為廣泛，但連接型單元式幕墻卻很少被人熟知，本文詳細(xì)介紹這兩種類型的單元式幕墻，希望在對幕墻合理的選型方面起到一定的作用。

2 插接型單元式幕墻和連接型單元式幕墻構(gòu)造系統(tǒng)介紹

單元式幕墻，被眾多的業(yè)主和建筑師所青睞，廣泛的被應(yīng)用于建筑的外表面，尤其在高層或者超高層建筑上?？v觀國內(nèi)外的單元式幕墻，有兩種主流的產(chǎn)品。一種是插接型單元式幕墻，單元板塊之間以立柱型材相互插接的密封方式完成組合的單元式幕墻。插接型單元幕墻分為兩種形式：橫滑型和橫鎖型。橫滑型是在單元板塊頂部設(shè)封口板，用來封住上、下、左、右4個(gè)單元板塊結(jié)合部位內(nèi)外貫通的開口，也就是常說的單元“十字縫”位置，由于封口板是嵌套在上橫框的凹槽內(nèi)，一端跟單元板塊固定，另一端可以跟水平相鄰板塊自由滑動(dòng)。橫鎖型是在上下相鄰單元板塊的豎框設(shè)自開口的內(nèi)套管，套管之間可以相互對插，在橫向上形成向鎖定，這種類型的產(chǎn)品應(yīng)用的案例較少。橫滑型是國內(nèi)常用的結(jié)構(gòu)形式，其典型節(jié)點(diǎn)如圖1所示，筆者就以此類型為例介紹插接型單元式幕墻的特點(diǎn)。

插接型單元式幕墻是我們國內(nèi)常見單元幕墻形式，上下左右四個(gè)邊框分別與鄰近板塊對應(yīng)的邊框之間采用插接，板塊主要受力的左右兩個(gè)豎框型材截面不一致，一個(gè)稱之為公料，即設(shè)計(jì)成帶懸臂的形狀，一個(gè)稱之為母料，設(shè)計(jì)成帶有凹槽的腔體。左右兩個(gè)單元板塊通過將公料的懸臂與母料的凹槽的配合，并通過彈性膠條緊密接觸，使得二者能夠協(xié)同受力，共同抵抗外部荷載作用。系統(tǒng)利用膠條和型材形成等壓腔，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)防水，不過與對接型單元式幕墻不同的是，插接型單元式幕墻水密膠條是交錯(cuò)設(shè)計(jì)，不能交圈，故在十字縫位置須補(bǔ)充封口板，對其內(nèi)外貫通的開口進(jìn)行封堵。由于橫豎框截面不一致，所以橫豎框在四個(gè)角部采用90°拼接，在橫框腔體內(nèi)設(shè)置螺釘槽，利用自攻釘可靠連接。為保證水密和氣密性，通常在橫豎框的交界面用硅酮密封膠密封，對水密性和氣密性要求較高的幕墻產(chǎn)品，還可以在豎框的插接位置增加防水海綿。

另一種是連接型單元式幕墻，單元板塊立柱之間以共同的密封膠條進(jìn)行密封完成組合的單元式幕墻。這種幕墻類型在歐洲區(qū)域應(yīng)用的較為廣泛，行業(yè)內(nèi)有人稱其為歐式單元幕墻，也有人稱之為雙母料系統(tǒng)，其典型節(jié)點(diǎn)如圖2 所示。

其特點(diǎn)是單元板塊的主受力型材截面是一樣的，都是帶有凹槽腔體的鋁合金型材，左右兩個(gè)相鄰的單元板塊，通過通長的膠條聯(lián)系起來，由于膠條是柔性材料，不能傳力，其僅起到密封的作用。在板塊左右兩側(cè)的豎框空腔的頂部有向上挑出的插板，用于與上面板塊底端的固定。此類型的橫豎框截面一致，在橫豎框連接時(shí)多采用45°組角的方式，在角部的空腔內(nèi)插入合適的角碼，在型材截面上抹端面膠，用銷釘固定或者上機(jī)組角，然后通過預(yù)先打好的注膠孔在單元的四個(gè)角部注入金屬膠。單元板塊的四周裝有塑料材質(zhì)的導(dǎo)向塊，間距一般不大于1000mm，在相鄰板塊插入時(shí)起到定位和導(dǎo)向的作用。值得一提的是，連接型單元式幕墻采用大量的膠條設(shè)計(jì)，不同形狀的膠條配合鋁型材形成多個(gè)等壓腔，利用雨幕原理，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)排水。橫向頂部擋水膠條跨單元板塊通長布置，將接頭留在板塊的中間位置，并進(jìn)行焊接，保證膠條的連續(xù)。豎向膠條頂?shù)變啥饲须A梯形狀的豁口，與橫向膠條進(jìn)行搭接，從而使得板塊四周的膠條能夠交圈。

3 插接型單元式幕墻和連接型單元式幕墻優(yōu)劣勢對比

鑒于插接型單元式幕墻和連接型單元式幕墻的不同特點(diǎn)，我們分析下這兩種幕墻類型的優(yōu)缺點(diǎn)及其試用的范圍，給幕墻的設(shè)計(jì)工作者提供多一份選擇。

插接型單元式幕墻在我國大面積的采用有其獨(dú)特的優(yōu)勢。單元板塊四周采用插接構(gòu)造，橫豎框可以協(xié)同受力，板塊的平整度較好，在平面外的變形后易恢復(fù)原狀態(tài)。在有抗震設(shè)計(jì)的地區(qū)，這種結(jié)構(gòu)形式更加適用，我們知道地震波最具破壞性的是橫波，幕墻受到其平面內(nèi)水平方向的荷載，由于頂部封口板的存在，上單元的底部可以在封口板槽內(nèi)自由滑動(dòng)，由此來吸收地震荷載的作用，使得單元板塊本身平面內(nèi)變形比主體結(jié)構(gòu)層間的位移小，從而減小對單元板塊的破壞。另外由于這個(gè)單元類型具有較強(qiáng)的變位能力，更加適用在高層建筑上，同時(shí)其具有良好的水密和氣密性能，水密性能可達(dá)2500Pa。單元幕墻上下板塊的豎龍骨分格線可以不一致，這使得建筑立面能夠被設(shè)計(jì)的更具有層次感。這種結(jié)構(gòu)類型的幕墻在我國已經(jīng)應(yīng)用了很多年，設(shè)計(jì)和施工人員經(jīng)驗(yàn)較豐富，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和應(yīng)用上比較自如，因此在原有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上衍生出了很多改進(jìn)的方案，比如《上海市建筑幕墻工程技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定，“隔熱條不能作為傳遞荷載的受力部件”，由此出現(xiàn)了用機(jī)制釘連接隔熱條兩端型材的做法，荷載通過機(jī)制釘來傳遞。單元幕墻的排水方式也逐漸變得更加合理，誕生了隱藏式排水的設(shè)計(jì)理念，這些使得插接型單元式幕墻有了更多的可能性。

同時(shí)，插接型單元式幕墻也有著我們無法忽視的不足。由于單元框橫豎向的水密膠條錯(cuò)位分布，不能實(shí)現(xiàn)交圈，因此在板塊拼接的位置會(huì)有空洞，這個(gè)內(nèi)外貫通的開口是由系統(tǒng)構(gòu)造本身造成的，需要通過在安裝的時(shí)候進(jìn)行人工封堵，加入封口板來阻擋這個(gè)位置的水進(jìn)入室內(nèi)，由于公母料橫豎框插接位置的錯(cuò)位分布，還要預(yù)留安裝和變形的余地，即使安裝了封口板，還會(huì)留有縫隙，故需要人工在封口板的四周打密封膠，對水進(jìn)行封堵，但是，封口板上端與上單元板塊底部接觸的位置，在上單元板塊插入后沒有空間打膠，此位置還會(huì)漏水，有的設(shè)計(jì)者在此位置增加止水泡棉，不過在安裝后由于看不見，不能保證其安裝質(zhì)量，當(dāng)遇到極端惡劣天氣，還會(huì)存在漏水漏氣的問題。泡棉安裝位置和打膠質(zhì)量的好壞完全取決于現(xiàn)場安裝工人的技藝水平，存在隱患。由于幕墻構(gòu)造形式?jīng)Q定了此類幕墻必須有序安裝，單元板塊依次通過母料插入公料中，靈活性不夠，在單元板塊受到損壞時(shí)較不易更壞，由于橫滑式單元幕墻為四邊插接結(jié)構(gòu)，所以每層最后一個(gè)單元板塊的安裝存在一定難度，無法直接從上向下吊裝固定，在方案設(shè)計(jì)時(shí)需對此位置做額外的設(shè)計(jì)。對于有角度變化的曲面幕墻，一般采用小折線擬合成大弧度的曲面，由于公母料采用插接形式，就需要針對不同的弧度開多種不同的豎框，從而增加了設(shè)計(jì)難度和成本。另外此類型的單元板塊傳力較為復(fù)雜，力的傳遞路線為從上一個(gè)單元的豎框傳遞給下一個(gè)單元的封口板和頂橫梁，再通過和單元橫豎框連接的螺釘傳遞到本單元豎框，然后通過豎框上的轉(zhuǎn)接系統(tǒng)傳遞到土建結(jié)構(gòu)，這就要求在這條傳力路徑上的部件必須都得滿足計(jì)算要求，因此部分桿件需要加厚處理。同時(shí)頂部封口板需要和頂橫梁緊密結(jié)合以達(dá)到協(xié)同受力，這就給封口板和頂橫梁的配合增加了難度，他們之間的配合間隙稍大，兩者不能協(xié)同受力，上單元的力會(huì)通過豎框直接傳給下單元的上橫框的懸臂，其強(qiáng)度不夠時(shí)就會(huì)發(fā)生破壞，嚴(yán)重的話會(huì)導(dǎo)致上單元在的底部在下單元頂部的凹槽中直接拔出，導(dǎo)致板塊墜落，發(fā)生危險(xiǎn)。

連接型單元式幕墻在國外被廣泛應(yīng)用，也有著其獨(dú)到之處。這種類型的幕墻解決了插接型幕墻水密膠條不交圈，產(chǎn)生內(nèi)外貫通空洞的問題。由于受力型材的截面是一樣的，這使得膠條能夠完全交圈，形成可靠的水密線。除此之外，這種構(gòu)造的頂部中心擋水膠條是通長滿鋪的，即在十字縫位置膠條不是斷開的，豎向膠條通過結(jié)構(gòu)配合和橫向膠條能夠緊密搭接，形成完全密閉的水密線。單元板塊鋁型材四周一樣的截面形式給材料的加工帶來了很大的便利，型材可以在兩端斜切45°，省去了插接型幕墻那種復(fù)雜的切削，提高了加工的速度。連接型單元板塊之間是通過膠條連接，相鄰板塊間不考慮協(xié)同受力，只需要分別計(jì)算各自板塊承擔(dān)的荷載。由于膠條是柔性材質(zhì)，這樣對于一些圓弧幕墻，單元板塊之間就可以通過調(diào)節(jié)膠條的角度來滿足要求，鋁合金龍骨無需重新開模。除此之外，從力傳遞的角度來講，它的路線更為簡潔，上下兩個(gè)單元板塊是通過豎向的插板連接的，這樣就形成了連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，上一個(gè)單元板塊的力通過插板傳遞給下一個(gè)板塊的豎框，豎框再通過轉(zhuǎn)接系統(tǒng)將力傳遞給本層的主體結(jié)構(gòu)，避免了傳力路徑過長帶來的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

連接型單元式幕墻有眾多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也存在著一些劣勢，需要我們在設(shè)計(jì)和施工的時(shí)候要特別注意。此類型幕墻產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初衷，水是不允許通過水密膠條的，不過由于國內(nèi)的施工條件和氣候條件差異等各種因素的影響，水往往會(huì)通過水密膠條進(jìn)入干腔而無法被二次排掉，當(dāng)受到劇烈的外部荷載沖擊時(shí)，這部分水便會(huì)進(jìn)入室內(nèi)。單元板塊的橫豎框是通過角碼連接，用銷釘或者撞角方式固定，最后在板塊的四個(gè)角部注入金屬膠。在上海等地的安評時(shí)，由于幕墻單元板塊都比較重，幕墻安評專家往往質(zhì)疑這種連接方式的安全性，這就需要我們提供可靠性連接的報(bào)告。由于現(xiàn)階段國內(nèi)對這種幕墻產(chǎn)品應(yīng)用的比較少，缺乏相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，頂部擋水膠條設(shè)計(jì)的硬度偏低，鋪設(shè)完后，發(fā)現(xiàn)膠條出現(xiàn)波浪形，當(dāng)上單元板塊插入后，膠條很容易發(fā)生扭曲，甚至脫位，這樣很容易導(dǎo)致幕墻漏水。在國內(nèi)的通常做法是，一方面增加膠條硬度，另一方面在膠條內(nèi)部插入鋁合金片，增加其強(qiáng)度以保證直線度。當(dāng)選用這種幕墻產(chǎn)品時(shí)，需要我們加強(qiáng)對原有的方案認(rèn)識(shí)和理解，并根據(jù)國內(nèi)的實(shí)際情況進(jìn)行修改和完善。

4 結(jié)束語

鑒于對插接型單元式幕墻和連接型單元式幕墻不同的特點(diǎn)，筆者根據(jù)自身的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)對其進(jìn)行了表述，希望能夠起到拋磚引玉的作用，給幕墻的從業(yè)者及其使用人提供多一份思路，讓更好的幕墻產(chǎn)品應(yīng)用到更合適的建筑當(dāng)中。

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