點(diǎn)支式玻璃幕墻設(shè)計(jì)與施工

點(diǎn)支式玻璃幕墻設(shè)計(jì)與施工結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（一）點(diǎn)支式幕墻組成點(diǎn)支式幕墻的玻璃面板由支承點(diǎn)支撐，通常為四點(diǎn)撐，也有6點(diǎn)或8點(diǎn)支撐。鋼制支承點(diǎn)通過玻璃上的圓洞與玻璃連結(jié)。支承點(diǎn)鋼軸與圓孔之間有一空隙并用尼在套管內(nèi)襯，支承點(diǎn)頭部與玻璃間有彈墊片，這些措施使玻璃有一定活動(dòng)余地，而且不與金屬直接接觸，防止受力后局部應(yīng)力過大而損壞。有些支承點(diǎn)的頭部有球鉸，可以轉(zhuǎn)動(dòng)，能更好地適應(yīng)面玻璃受平面外荷載的彎曲變形（圖1）。圖2為點(diǎn)支式玻璃的一個(gè)工程實(shí)例，該工程面板采用鋼化鋼化夾膠玻璃，幕墻高度30m，面板由H形鋼爪支承。面板尺寸為2020mm(高)×2033mm（寬），支承結(jié)構(gòu)為鋼管桁架，鋼管立桿為Φ318.5mm×12mm。每一支承單元由9塊玻璃組成。支承單元尺寸為6060mm×6099mm。H形鋼爪主要承受水平風(fēng)載，重力荷載由彈簧吊掛支承點(diǎn)承受（三塊玻璃重量）。玻璃之間縫寬15mm，用密封膠加以密封。（二）點(diǎn)支式皮璃幕墻的受力作用于點(diǎn)支式幕墻上的荷載和作用主要有：平面內(nèi)：豎向重力荷載、溫度作用、平面內(nèi)地震作用；平面外：風(fēng)荷載、水平地震荷載。對(duì)于點(diǎn)支式玻璃幕墻，起控制作用的是：平面內(nèi)為重力荷載，平面外為風(fēng)荷載。玻璃的重量可以由鋼爪承受，也可以由專門承受力的彈簧掛點(diǎn)來承受。單片面玻璃為多點(diǎn)支承板，板本身在風(fēng)力作用下受彎曲，面且在支承點(diǎn)處應(yīng)力集中程度很高，應(yīng)力值很大。支承點(diǎn)玻璃應(yīng)力值與支承點(diǎn)結(jié)構(gòu)有關(guān)，也與玻璃孔洞加工工藝有關(guān)。圓洞加工工藝高，研磨仔細(xì)，殘留微缺陷（如崩邊、V型缺口等）少，則應(yīng)力集中程度低，應(yīng)力較均勻，反之應(yīng)力集中程度高，容易局部開裂，此外，板彎曲后連緣翹曲，板面黑心動(dòng)，如果支承頭可以隨之黑心動(dòng)，則板受約束少，應(yīng)力集中程度小，反之，如果支承頭固定不動(dòng)，則板面轉(zhuǎn)角受限，板的應(yīng)力迅速增高。日本旭硝子公司對(duì)孔洞周邊應(yīng)力過行過有限無法分析，分析對(duì)象玻璃為2m×2m，風(fēng)壓值2.0KN/mm2。當(dāng)有球鉸支承頭時(shí)，玻璃板中最大應(yīng)力為45N/mm2，均小于玻璃受彎強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值50N/mm2（圖3）；但如果采用固定支承頭，則孔洞連緣最大應(yīng)力高達(dá)141N/mm2，遠(yuǎn)大于其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。相應(yīng)地，球鉸支承頭的板在應(yīng)力大（因角部約束力減?。?，但仍在玻璃強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（50N/mm2）以內(nèi)。（三）面板玻璃材質(zhì)由于孔洞邊應(yīng)力集中，浮法玻璃強(qiáng)度低，容易破裂，所以面板玻璃應(yīng)采用鋼化玻璃。當(dāng)面板采用夾膠玻璃時(shí)，也應(yīng)先鋼化，后夾膠?？锥醇庸?yīng)在鋼化前進(jìn)行。玻璃邊緣和孔洞邊緣應(yīng)在鋼化前先邊緣加工，加工要求至少細(xì)磨（200目以上）。厚度浮頭式支承頭厚度無特殊要求，一股厚度不小于6mm，沉頭式支承頭要求錐形孔洞，玻璃不應(yīng)小于10mm，如采用夾膠玻璃，則外片厚度不應(yīng)小于10mm，如采用夾膠玻璃，則外片厚度不應(yīng)小于10mm；內(nèi)片厚度不宜小于8mm，不應(yīng)小于6mm。（四）支承鋼結(jié)構(gòu)支承鋼結(jié)構(gòu)包括橫梁和立柱，或者只設(shè)立柱。橫梁和立柱的結(jié)構(gòu)形式右以選用單根桿件、桁架、空腹桁架或拉索（拉桿）桁架。1、單桿式支承結(jié)構(gòu)單桿式支承結(jié)構(gòu)最為簡單，因?yàn)闊o論是橫梁還是立柱，都是受彎梁工作狀戊，通常采用鋼管或I字鋼。圖4為采用鋼管立柱的支承結(jié)構(gòu)。2、空腹桁架支承結(jié)構(gòu)當(dāng)跨度較大時(shí)，單根桿件已無法滿足承載力和剛度要求，此時(shí)可以采用雙桿，中間以橫桿相連，形成空腹桁架。圖5為深圳康佳公司12.2m高的點(diǎn)支式玻璃幕墻空腹桁架支承結(jié)構(gòu)。采用X形鋼爪，空腹桁架由鋼管焊接而成，表面氟碳噴涂。桁架支承豎向桁架支承采用較為普通，通常為鋼管焊接桁架。圖6為深圳機(jī)場候機(jī)樓，點(diǎn)支幕墻面積達(dá)10000m2，幕墻最大高度25m，采用魚腹式桁架。桁架支承也常用于高層建筑的群房部分，其大廳、庭園、商場等高度較大的樓層，可采用桁架支承。拉索桁架和拉桿桁架桁架的受拉桿件可用鋼絞線或圓鋼代替，形成拉索或拉桿桁架，為增加桁架的剛度，拉索或拉桿可施加預(yù)應(yīng)力。（圖7為南京文化藝術(shù)中心點(diǎn)支幕墻拉桿結(jié)構(gòu)剖面）節(jié)點(diǎn)構(gòu)造連結(jié)方式點(diǎn)支式玻璃幕墻最初在60年代英國出現(xiàn)，采用內(nèi)外金屬板的“補(bǔ)釘式連接方法”（圖8）。雖然解決了大面積無框玻璃幕墻幕墻的問題，但很不美觀。這種方法目前還有采用（如南京金鷹大廈），但更多轉(zhuǎn)換為鋼爪支承，帶點(diǎn)式支承應(yīng)的連接方式（圖9）?，F(xiàn)在還有一種夾板式連接方式，螺栓從玻璃面板的縫中穿過，玻璃不必開孔，安全性大為提高，但美觀性稍差，故應(yīng)用不多。支承頭式的形式支承頭通常用沉和浮頭兩種形式。沉頭式的連接件沉入玻璃表面之內(nèi)，表面平整，美觀，也不容易積灰污染表面（圖10）；但玻璃在開錐形孔洞時(shí)，加工復(fù)雜，而且玻璃厚度不小于10mm，當(dāng)受力不需要這么厚的玻璃時(shí)，不僅增加了造價(jià)，而且加大了幕墻重量，而且因兩塊玻璃厚度相差太大而容易開裂。相反，浮頭式支點(diǎn)金屬外板凸出在玻璃平面外（一般厚5mm-6mm），中空玻璃的支承點(diǎn)有兩種形式，一種支承頭穿過兩塊玻璃，直接連接內(nèi)、外兩片玻璃（圖12）。另一方式是只連結(jié)內(nèi)側(cè)玻璃，外側(cè)玻璃仍由結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)（圖11）。連接鋼爪1、吊掛鋼爪吊掛鋼爪主要用于吊掛玻璃面板，承受面板的自重，其構(gòu)造詳見圖13。2、H形鋼爪H形鋼爪有四個(gè)連結(jié)點(diǎn)，可連接四塊玻璃（圖14），當(dāng)只設(shè)兩個(gè)支承頭時(shí)，則成為I形鋼爪。3、X形鋼爪X形鋼爪最為常用（圖15）。4、鋼爪的構(gòu)造鋼爪是一個(gè)復(fù)雜的組合體，主體部分由鑄鋼制造，多數(shù)情況下采用不銹鋼精密鑄造，其余各個(gè)零件也相當(dāng)復(fù)雜，特別是如果設(shè)有球鉸，則要求更精密的機(jī)械加工。三、面板計(jì)算（一）面板的應(yīng)力和撓度面板的最常見的支承條件為四點(diǎn)或六點(diǎn)支承（圖16a、b），也會(huì)遇到一邊為金屬槽、另一邊為點(diǎn)支承的情況（圖16c），有時(shí)會(huì)采用四點(diǎn)嵌固（圖16d）。（二）內(nèi)力與撓度的計(jì)算面板的應(yīng)力：σ＝M/WW＝t2/6式中σ－板中應(yīng)力（N/mm2）；M－板中的彎矩（N·mm/mm）；W－板中的截面抵抗矩（mm2）；t－玻璃板的厚度（mm）。四點(diǎn)支承板最大彎矩發(fā)生在長邊中點(diǎn)：Mmax=moyqb2式中b－板的長邊（mm）；q－板荷載設(shè)計(jì)值（N/mm2）；m－長邊中點(diǎn)最大彎矩系數(shù)，按表3查取。四點(diǎn)支承板的最大撓度μ可按下式計(jì)算：式中b－板的長邊（mm）；qk－板荷載的標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）；μmax－板撓度系數(shù)，按表3查??；D－板的剛度（N/mm）；V－玻璃的波松比，V＝0.2；t－板的厚度（mm）；夾膠玻璃的等效厚度按表4取用，中空玻璃的等效厚度取單片玻璃厚度的1.2倍；E－玻璃彈性模量，取E＝7.2×104（N/mm2）四點(diǎn)支承玻璃的最大彎矩系數(shù)moy和最大的撓度系數(shù)μmaxa/b0.50.550.600.650.700.75μmax0.014170.014510.014960.015550.016300.01725moy0.13030.13170.13350.13550.13760.1398.a/b0.800.850.900.950.951.00μmax0.018420.019840.021570.021570.023630.02603moy0.14230.14490.14770.14770.15060.1536夾膠玻璃的等效厚度t(mm)單片厚度t16881010121212單片厚度t266881081012等效厚度t9.210.812.213.915.315.716.918.4

二、點(diǎn)支式全玻幕墻制作及安裝施工技術(shù)要求點(diǎn)支式全玻幕墻一般分為玻璃肋駁接點(diǎn)支式全玻幕墻和鋼結(jié)構(gòu)點(diǎn)支式全玻幕墻兩大類，玻璃肋駁接點(diǎn)支式全玻幕墻是指上下二片玻璃肋通過鋼板和螺全連接，面玻和肋板又通過駁接件聯(lián)為一體的全玻幕墻。在肋駁接點(diǎn)支式全玻幕墻當(dāng)中，上部面玻玫肋板可以以吊掛形式固定在主體結(jié)構(gòu)樓板上，肋板可以根據(jù)主體結(jié)構(gòu)的具體形式做成通肋或斷肋。鋼結(jié)構(gòu)點(diǎn)支式全玻幕墻是指采用鋼結(jié)構(gòu)作為面玻的支撐受力體系，在鋼結(jié)構(gòu)上伸出駁接件固定面玻的全玻幕墻，支撐結(jié)構(gòu)分為柱駁接式，桁架駁接式、拉桿駁接式、網(wǎng)索駁接式。肋駁接當(dāng)中，駁接爪主要起聯(lián)接固定上下左右面玻的作用，面玻璃所承受的風(fēng)荷載和水平地震作用。鋼結(jié)構(gòu)可以是鋼管、鋼桿、方通、也可以采用拉桿組成，傳力明確，施工方便。點(diǎn)支式全玻幕墻構(gòu)件制作及施工技術(shù)要求1．玻璃的制作及施工技術(shù)要求①．玻璃的切角、鉆孔等必須在鋼化前進(jìn)行，鉆也直徑要大于玻璃板厚，玻璃邊長尺寸偏差±1.0mm，對(duì)角線尺寸允許偏差±2.0mm，鉆孔孔位允許偏差±0.8mm，他距允許偏差±1.0mm，孔軸與玻璃平面垂直度允許偏差±0.2°,孔洞邊緣距板邊間距大于或等于板厚度的2倍。②PVB夾膠玻璃內(nèi)層玻璃厚度6-12mm，外層玻璃厚8-15mm，且外層夾膠玻璃厚度最小為8mm（當(dāng)風(fēng)力很小而且幕墻高度較低時(shí)酌情使用），夾膠玻璃最大分格尺寸不宜超過2m×3m，如經(jīng)特殊處理或有特殊要求，在采取相應(yīng)安全措施后可以適當(dāng)放寬。③中空玻璃打孔后，為防止惰性氣體外泄，在玻璃開也周圍墊入一環(huán)狀金屬墊圈，并在金屬墊圈與玻璃交接處用聚異丁烯橡膠膠片保證密封。④單片玻璃的磨邊垂直度偏差不宜超過玻璃厚度的20%。⑤在施工現(xiàn)場中，玻璃應(yīng)存放在無雨、無霧、無震蕩沖擊和避免光照的地方，以避免玻璃破損或玻璃表面出面彩虹，特別要注意玻璃固定也不能作為玻璃的把手，起吊玻璃在玻璃重量允許的前提下最好使用真空吸盤。2．鋼結(jié)構(gòu)制作及施工技術(shù)要求①．鋼結(jié)構(gòu)組合構(gòu)件應(yīng)盡可能在工廠完成合理的劃分拼接運(yùn)輸，根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況選用合理的現(xiàn)場施工組織方案。②鋼結(jié)構(gòu)拼接單元節(jié)點(diǎn)偏差不得大于±2mm。③鋼結(jié)構(gòu)長度允許偏差不得大于1/2000。④鋼結(jié)構(gòu)垂直度允許偏差1/1200，絕對(duì)誤差不大于5mm。⑤駁接件水平間距允許偏差±1.5mm，水平高度允許偏差±1.5mm，相鄰駁接水平度允許偏差±1.5mm，同層高度內(nèi)駁接件允許高度L≤20m，允許偏差1/1000；L≤35m，允許偏差1/700；L≤100m時(shí)，允許偏差1/500。⑥拉桿桁結(jié)構(gòu)體系的拉桿宜采用不銹鋼，以金屬牌號(hào)1Cr18Ni9Ti或1Cr18Ni9為佳。二、點(diǎn)支式全玻幕墻的安裝施工。1．施工前的準(zhǔn)備工作為了保證玻璃幕墻安裝施工的質(zhì)量，要求安裝幕墻的鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋砼結(jié)構(gòu)及磚混結(jié)構(gòu)的主體工程，應(yīng)符合有關(guān)結(jié)構(gòu)施工及驗(yàn)收規(guī)范的要求。主體結(jié)構(gòu)因施工、層間位移、沉降等因素造成建筑特的實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)尺寸不符，因此，在幕墻制作安裝前應(yīng)對(duì)建筑特進(jìn)行測量，安裝測量時(shí)，應(yīng)坐標(biāo)、軸線同建筑物相吻合，拉鋼絲同各種儀器相結(jié)合，玻璃幕墻的施工測量應(yīng)與主體工程施工測量軸線配合，測量誤差應(yīng)及時(shí)調(diào)整不得積累，使其符合幕墻的構(gòu)造要求，幕墻的施工應(yīng)單獨(dú)編制施工組織計(jì)劃方案，施工前，還應(yīng)與甲方明確甲乙雙方在施工當(dāng)中的責(zé)任。2．鋼結(jié)構(gòu)的安裝施工安裝前，應(yīng)根據(jù)甲方提供的基礎(chǔ)驗(yàn)收資料復(fù)核各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并標(biāo)注在檢測資料上。預(yù)埋件、支座面和地腳螺栓的位置、標(biāo)高的尺寸偏差應(yīng)符合相關(guān)的技術(shù)規(guī)定及驗(yàn)收規(guī)范，鋼柱腳下的支撐預(yù)埋件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，需填墊鋼板時(shí)，每疊不得多于3塊。②鋼結(jié)構(gòu)在裝卸、運(yùn)輸、堆放的過程中，均不得損壞并要防止變形，鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)送到安裝地點(diǎn)的順序，尚應(yīng)滿足安裝程序的需要。③施工單位要保證施工腳手架的承載能力，要滿足施工堆載的需要，不要考慮到以下幾點(diǎn)：1）幕墻面、作業(yè)面與軸線之間的距離；2）對(duì)照參面找出控制點(diǎn)的間距與位置，注意通視性；3）垂直度間距（對(duì)豎向梁的外表面而言），或者水平度間距（對(duì)橫梁外表而言）；4）對(duì)照參考面找出安裝角的間距（當(dāng)幕墻傾斜時(shí)，要注意垂直角的調(diào)整量）；5）水平差（與控制標(biāo)高之間的誤差）。④鋼結(jié)構(gòu)的得復(fù)核定位應(yīng)使用軸線控制點(diǎn)和測量的標(biāo)高的基準(zhǔn)點(diǎn)，保證幕墻主要豎向構(gòu)件及主要橫向構(gòu)件的尺寸偏差符合有關(guān)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。⑤構(gòu)件安裝妄塵而拜安現(xiàn)場實(shí)際情況及結(jié)構(gòu)形式采用擴(kuò)大拼裝法和綜合安裝的方法施工。采用擴(kuò)大拼裝時(shí)，對(duì)容易變形的構(gòu)件應(yīng)作強(qiáng)和穩(wěn)定性驗(yàn)算，必要時(shí)應(yīng)采取加固措施，采用綜合安裝方法時(shí)，要保證結(jié)構(gòu)能劃分成若干個(gè)獨(dú)立單元，安裝后，均應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。⑥確定幾何位置的主要構(gòu)件，如柱、桁架等應(yīng)吊裝在設(shè)計(jì)位置上，在松開吊掛設(shè)備后應(yīng)初步校正，構(gòu)件的連接接頭必段經(jīng)過檢查合格后，方可緊固和焊接。⑦對(duì)焊縫要進(jìn)行打磨，肖棱角和夾角，達(dá)到光滑過度。鋼結(jié)構(gòu)表面應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求噴涂防銹、防火漆。⑧對(duì)于拉桿駁接結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)保證駁接件位置的準(zhǔn)確，一般允許偏差在±1mm，緊固拉桿或調(diào)整尺寸偏差時(shí)，宜采用先左后右，由上至下的順序，逐步固定駁接件位置，以單元控制的方法調(diào)整校核，消除尺寸偏差，避免誤差積累。⑨駁接爪安裝駁接爪安裝時(shí)，要保證安裝位置公差在±1mm內(nèi)，駁接爪在玻璃重量作用下，駁接系統(tǒng)會(huì)有位移，可用以下兩種方法進(jìn)行調(diào)整。1）如果位移量較小，可以通過駁接件自行適應(yīng)，則要考慮駁接件有一個(gè)適當(dāng)?shù)奈灰颇芰Γ?）如果們移量較大，可在結(jié)構(gòu)上加上等同于焉的預(yù)加載荷，街鋼結(jié)構(gòu)位移后再逐漸安裝玻璃。無論在安裝時(shí)，還是在偶然事故時(shí)，都要防止在玻璃重量下，駁接爪安裝點(diǎn)發(fā)生們移，所以駁接爪發(fā)布能通過高抗張力螺栓、銷釘、楔銷固定不掉，駁接件固定孔、點(diǎn)和駁接爪間的連接方式不能阻礙兩板之間的自由移動(dòng)。3.玻璃的安裝施工①玻璃安裝的準(zhǔn)備工作1）玻璃安裝前應(yīng)檢查較對(duì)鋼結(jié)構(gòu)主支撐的垂直度、標(biāo)高、橫梁的高度和水平度等是否等合設(shè)計(jì)要求，特別要注意安裝孔位的復(fù)查。2）安裝前必