对如何设计好构件式幕墙的探索下文档格式.docx

对如何设计好构件式幕墙的探索下文档格式.docx

《对如何设计好构件式幕墙的探索下文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《对如何设计好构件式幕墙的探索下文档格式.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

外顿外装式与立柱的连接也与全压板外装式基本相同（如图19）。

它制做圆弧幕墙和安装速度上与外挂外装式的特点接近。

以上两种幕墙均同样存在压板的间距，螺纹连接的拧紧力不好控制的问题。

图20与立柱插接常见结构示意图

图21与横梁压板连接常见结构示意图

图22外挂外装式横梁插接结构示意图图23外顿外装式横梁插接结构示意图

图24小单元式横梁插接结构示意图

小单元式板块与横梁和立柱的连接均是通过插接实现的，安装时将板块上下附框的挂钩置于横梁的插槽口之上，对好后放下，根据结构左移或右移将板块左右附框的挂钩推入立柱的插槽口之内（如图21、24），之后安装限位装置，以防板块从主杆件的插槽内脱出。

小单元式幕墙靠主杆件本身定位，一般采用上挂式安装结构，完全取消了以往的压板连接方式，使得其有了一些其它连接方式无法比拟的优势：

安装简便，易于调整，很容易实现无序安装，安装速度快，施工周期短，维修和更换亦简单易行；

同时使连接由点接触变为线接触，强度趋于更加合理，消除了人为因素产生的安全隐患，更加安全可靠；

更容易控制幕墙的安装质量。

这恐怕也是各大幕墙企业争相推出自己的小单元幕墙系统的主要原因吧。

但小单元最大的问题是：

一是制造圆弧幕墙困难（其原因同外挂外装式）；

二是加工复杂，安装和加工时有方向性，否则将无法安装。

即便这样，小单元仍然不失为一种值得推荐和大力发展的幕墙系统。

另外还有一种很少采用的连接方式——外插外装式。

它板块与立柱采用和小单元式相同的插接结构（参考图24），而与横梁则采用压板来实现连接的（参考图21）。

一个好的幕墙系统，除了要保证必要的功能和性能外，还要适应各种建筑立面，能够实现复杂的造型，突出建筑的美感。

外插外装式的优点在于它不仅可以满足以上要求，而且还可以作为辅助结构配合小单元式结构，实现在圆弧幕墙处的过渡。

所以这种幕墙结构，应该得到重视和发展。

表1各种隐框幕墙连接方式的特点

连接方式

特点

全压板外装式

外挂外装式

外顿外装式

小单元式

制造圆弧幕墙

易

难

一般

较难

制作开放式幕墙

产品质量控制

板面平整度

差

好

安装速度

快

很快

无序安装

安装所需人员

多

少

安装、加工方向性

无

有

车间加工量

小

大

型材截面宽度

窄

宽

（2）.隐框幕墙板块连接设计中的注意事项

这几种连接方式虽然说结构有所不同，但还是存在着很多相同的注意事项和设计要点。

①板块浮动式连接

可以说浮动式连接是幕墙设计最基本的一个原则，作为板块与杆件之间的连接也不例外。

一个好的板块连接结构它应该能够同时满足以下要求：

对风荷载有减振和缓冲作用；

在热应力作用下，保证板块的自由伸缩，不产生摩擦噪音（附框外露的开放式结构在这个问题上更应当重视）；

在防震设计时，应保证主杆件与板块之间可以无阻碍的产生相对平面变形，即主杆件变位成菱形，而板块仍为长方形，以吸收地震作用。

这就要求板块附框与杆件之间，一要设置设计合理的胶条，二要在合适的部位留出合理的间隙。

a如何设计附框与杆件之间的胶条

有些幕墙的结构为了节约成本,在附框与杆件之间不设置胶条 

（以压板式结构最为常见,如图19-1）。

应该说这是极其不合理的，它存在着很多弊病：

第一，没有胶条减振，风荷载和地震作用直接传递到结构胶。

这对结构胶的使用寿命和安全性均很不利。

第二，阻碍板块自由伸缩，导致附框变形，产生摩擦噪音。

前文曾经阐述的摩擦噪音产生的原因，产生摩擦噪音的几个条件在这种情况全具备了。

而且为了抵抗风荷载和地震作用，紧固压板的螺纹连接要保证相当的拧紧力，这势必造成了附框和杆件之间的摩擦力非常的大，更易产生较大的摩擦噪音。

开放式结构和金属面板由于受室外温度影响比较大，这种情况更为严重。

第三，丧失变形能力，在地震时易发生破损。

进行防震设计有两个思路：

一是结构的强度防震，二是结构的变形防震。

结构的强度防震主要依靠增加结构本身的强度，来抵御地震的作用，控制结构的变形在允许的范围内。

当限于条件，结构本身的强度不足以抵抗地震作用，这时应该在结构不破坏的情况下，采用合理的措施，增加结构的变形能力，来适应地震波的冲击，即为结构的变形防震。

作为外维护结构的幕墙，受到设计、成本、安装和维修等多方面原因的制约，采用结构的强度防震是不合理的。

而浮动式连接这一幕墙设计基本原则正是结构的变形防震在实际中的应用。

这种不使用胶条的压板式结构，连接牢固后丧失了变形能力，在强烈地震时，易在幕墙薄弱部位发生破坏。

所以由以上可见，在附框与杆件之间不设置胶条的危害有多大，像这种省掉胶条的偷工减料的设计方法，还是少用为妙。

正像前文论述的那样，在这个位置设置胶条主要的作用是为了缓冲、减震、降低摩擦噪音。

另外在有些结构里还起到第二道密封的作用。

除了保证胶条的正常使用功能外，还需要考虑胶条安装、运输的方便及一定的使用年限。

所以不是有了胶条就万事大吉了，一个好的胶条设计涉及胶条的安装方式、位置、形状、压缩量等等诸多方面问题。

（a）胶条安装方式

胶条根据往型材上的安装方法区分，主要有穿入式和压入式两种方式，至于胶条选用哪一种安装方式，则需要根据实际要求而定。

穿入式胶条与型材结合紧密，不容易脱落，型材结构紧凑，设计空心胶条时比较容易。

但穿入式胶条在更换时往往比压入式困难的多，安装时有次序要求，不如压入式胶条灵活（比较典型的例子是附框采用45°

挤角组框时，应先穿入胶条，而压入式胶条则无此要求）,所以设计穿入式胶条时应特别注意它的位置。

如果像图19-2所示胶条被安装到附框表面，会出现在板块运输中，胶条被挤压，易产生永久变形，影响胶条寿命和性能。

或者也可以在运输和贮存板块时采用一些保护措施，但这样会额外增加成本。

其实在设计中有很多类似的小的细节，应当引起注意，很多时候往往是细节设计不当导致设计失败。

当可以选用或设计成本相当的不同的结构时，我们为什么不使用最理想的那个结构呢？

！

图25常见穿入式胶条主要尺寸及与型材槽口配合图

设计穿入式胶条必须要在胶条底座和型材槽口之间留有合适的间隙，以便安装时轻松从型材一侧穿入，并根据胶条使用部位和功能保证其相对于槽口的稳固状态。

其实我们不管是设计胶条还是型材都应当注意各尺寸之间比例适当，图25里的一些尺寸是根据多年工程实际经验总结得出的，可以满足上述要求（图25-1是用于插接处的密封胶条,图25-2是板块与杆件间减震胶条，图25-3是开启扇处密封胶条）。

胶条的底座厚度尺寸取1.2～1.3mm较为合适，太薄了底座强度不足。

胶条25-1与型材有相对的摩擦运动，要求底座有更好的稳定性，所以它的底座厚度取1.5mm。

胶条底座的宽度也不能太小，否则容易造成胶条使用时脱出，一般取底座厚度的3～4倍为宜，所以取了4.5mm左右。

因为空间有限，幕墙的密封胶条尺寸不会很大，所给底座尺寸较为适宜。

如果盲目增大胶条底座尺寸，胶条的比例失调，胶条和型材的材料和空间浪费较多，安装胶条也不方便。

胶条25-2主要是正面压缩变形来进行减震和密封的，故它的颈部尺寸宽度取值2mm以保持稳定性，胶条25-3还需往复开关，要求更高，故其颈部宽度尺寸取值2.2mm。

胶条25-1颈部尺寸宽度太小，胶条容易倒伏，密封效果差，太大胶条难以变形，安装困难，使用年限降低，故其尺寸取值1.5mm左右较为合适。

胶条25-2和25-3的颈部高度设计各有不同特点。

胶条25-2颈部高度为1.2mm，端部的高度仅为0.6mm左右，型材相应部位为1mm，安装时胶条变形展开。

这种设计即可保证安装时胶条穿入自如，又可以有相当好的稳定性。

而胶条25-3采用颈部高度为1带＋0.2mm的公差来保证这一点的。

胶条与型材的间隙A一般取0.2～0.3，尺寸B取0.15～0.25（胶条颈部宽度尺寸与型材槽口肩部宽度尺寸也参照尺寸B的取值，胶条25-1可以适当放宽），即可保证穿入顺滑。

本文中各尺寸和间隙均是以青岛某公司产的三元乙丙胶条为例。

图26常见紧配合压入式胶条主要尺寸及与型材槽口配合图

压入式胶条顾名思义，需要施加一定的压力，利用胶条材质较软的特点，使胶条底座在压入型材的槽口时发生一定的变形，可以通过型材的槽口。

在胶条安装到位后，底座恢复原来的形状。

压入式胶条由于安装顺序较为灵活，安装方便，被广泛的用于各种门窗幕墙系统上。

我们经常使用的胶条是类似于图26所示的那样，胶条与型材槽口配合紧密，使用中胶条状态稳定不松动，故称之为紧配合压入式胶条。

它的底座颈宽尺寸一般略小于槽口肩部尺寸 

，图26中所取数值胶条颈宽2.9mm，槽口肩宽3mm，这样可避免胶条左右窜动。

它的底座宽度要比槽口宽度大一定的数值，保证胶条不脱落，安装容易。

图26中胶条底座宽度取4.3mm，比型材槽口肩宽大了1.3mm，所以在胶条底座中设计了一个宽1.3mm的空腔，在胶条压入时胶条底座向空腔内变形，使胶条顺利装入槽口。

胶条底座中设置空腔后，要保证剩余壁厚不要太薄，否则胶条底座的强度不够，容易脱出，图26中两侧壁厚取0.8mm，底部取0.7～0.8mm（底部的厚度也不宜太大，如太大造成胶条安装时这个部位变形困难，影响整个胶条底座的进入）。

胶条底座设计了67°

的倾角（此角度取60°

～70°

均可），槽口配合部位可以设计成图26-2那样30°

的装入倾角或图26-3那样的取值合理的圆角，这是为了安装时可以导向、定位，保证胶条顺利装入。

胶条颈部高度应比槽口肩部高度大0.1～0.2mm，这样才能保证胶条底座压入后很容易复位，图26中槽口肩部高度取值1mm，底座颈部高度取值1.2±

0.1mm。

图26中134°

尺寸处不宜设计成平面（此角度取130°

～150°

均可），否则需增加颈部高度尺寸，胶条装入后易产生上下窜动。

图26中胶条颈部与头部之间的圆角0.3mm是一个非常重要的细节，并非可有可无。

有此圆角，一是有利于胶条底座向空腔内变形，二是减少应力集中，提高胶条寿命。

图27松配合压入式胶条主要尺寸及与型材槽口配合图

在工程实际当中很多场合，胶条设置在很少拆卸的部位，只承受正面压缩变形，因有结构上的限制，轻易不会产生上下左右窜动，这时也可采用如图27所示的胶条和槽口的配合。

这种胶条在装入型材槽口时，胶条底座变形与颈部贴合在一起通过槽口肩部，装入后胶条底座复位。

此类胶条最大的特点就是安装时施加的压力很小，安装迅捷，由手指轻按，沿胶条安装方向，手指到哪里，胶条就安装到哪里。

该胶条为了保证安装快捷，在各个部位预留了相当的间隙，故称之为松配合压入式胶条。

它的底座宽度与型材槽口宽度取值相同，均为3.2mm，主要目的是为了防止胶条脱出，也可以增加一定的稳定性。

胶条底座处颈宽取值为1mm，加上底座厚度0.6mm的2倍，恰好等于槽口肩部宽度尺寸2.2mm，使胶条底座变形后很容易通过。

胶条头部处颈宽取2mm，可以控制与槽口肩部的间隙，减小胶条的左右窜动。

胶条底座设计成140°

与槽口的圆角配合，也是为了安装时导向和定位，保证胶条顺利装入。

胶条底座高3.5mm是为了保证胶条底座变形后可以完全通过型材槽口的肩部，这样会出现胶条与槽口上下的间隙很大，需要在结构上保证胶条不出现上下的窜动。

另外，以上所有的胶条尺寸仅是提供一种设计思路和理念以便参考，具体使用还应当根据实际来确定。

（b）胶条的形状

胶条的安装方式解决了胶条如何安装的问题，而如何在不同的部位，满足不同的使用功能，则有赖于胶条头部的形状。

以下是板块与杆件之间常用的几种胶条：

第一，平板式胶条。

平板式胶条一般表面有齿形槽，宽度与其接触的附框面同宽。

它的主要优点是在横梁与立柱连接处容易实现密封交圈，整体密封效果比较好，广泛应用于附框外露的全压板外装式结构。

但因其一般厚度只有2mm左右，且是实心的，所以也有比较明显的缺点：

提供的压缩量和变形能力不足，对风荷载的缓冲作用有限。

另外为了保证附框与杆件的连接安全和密封性，需要螺纹连接提供相当大的力将附框压紧。

这势必造成了附框与胶条之间的摩擦力太大（有胶条吸收，摩擦噪音一般不会产生），限制了板块和杆件的平面内变形能力，这对有防震要求时结构胶厚度的计算和设计不利。

采用平板式胶条的结构只能说是可动式连接，还达不到浮动式连接。

平板式胶条一般使用压入式安装，也有个别像图19-3那样没有胶条底座的，但安装非常不便。

第二，长圆类空心胶条。

长圆形空心胶条一般宽度是胶条头部高度的1.5～2倍左右，胶条壁厚1～2mm左右（如图27-2）。

它与型材之间的密封效果非常好，不过在横梁与立柱连接处实现密封交圈有一定难度。

它的一个主要的优点是有较大的压缩量的同时又有较好的弹性（因为胶条腔内的空气很难迅速排出），所以可以有效的缓冲风荷载和地震作用的冲击。

并且胶条的上下两侧壁可以产生相对错移，不会阻碍板块与杆件之间的平面内变形。

如果长形型胶条采用实心，它会存在和平板式胶条一样的缺点：

提供的压缩量和变形能力不足。

长圆形胶条也可以采用发泡技术，发泡胶条和空心胶条有相似的特点。

但由于底座部分需要一定的硬度，来保持胶条使用时稳固、不脱出，所以底座部分一般不发泡。

这样胶条从模具中挤出时实心部分比发泡部分的挤出速度快很多。

为了保证胶条正常的形状，需要在实心侧进行分流，以降低实心部分的挤出速度，造成整个胶条的成本增高。

有时候长形型空心胶条也可异化设计成如图25-3那样底部大头部略小的馒头形胶条（如图25-3），所以把它们统称为长圆类空心胶条。

第三，伞盖形空心胶条。

伞盖形空心胶条也可以称为蘑菇形空心胶条，和长圆类空心胶条特点相近，区别在于它的胶条顶部比长圆类胶条小得多（如图25-2）。

在压缩初始阶段，产生相同的压缩量所需的压力比长圆类胶条要小。

所以它的密封性不如长圆类空心胶条，一般用于有较高防震设计要求且对密封要求低的地方（如图20-4）。

第四，枝条式胶条。

枝条式胶条，较多用于插接部位的摩擦式密封。

由于胶条可以摆动变形，所以其减震效果较好。

第五，U型胶条。

U型胶条只用于小单元式幕墙，一般整体发泡，通过套的办法固定在副框结合部。

它的优点是柔性结合，受到风荷载或变形时能够吸收能量，减少噪声。

但安装时难度大，橡胶条容易扭曲或掉下。

如果产生平面变形，胶条容易脱出，复位很困难。

（c）胶条的压缩量和头部高度

实现板块与杆件浮动式连接的关键,一是胶条要有合适形状，二是胶条要有合理的压缩量和头部高度。

在板块安装就位后，胶条必须仍然留有相当的压缩和变形能力，来吸收各种载荷和作用带来的冲击和变形。

胶条尤其是空心胶条，需要一定的厚度来维持胶条形状的稳定性，所以胶条的极限压缩状态的头部高度一般最小为2mm左右。

经过综合考虑，板块安装后与杆件的间隙C取3～4mm较为合适，此时胶条能够压缩变形1～2mm（如图19～24）。

对于不起密封作用的胶条（如图20-4、24-4中的伞盖形胶条），其头部尺寸与间隙C取值相同为3mm即可，留有1mm左右的压缩量。

对于有密封要求的胶条，胶条头部尺寸4～6mm为宜，板块安装后，胶条的变形应为其总变形的一般左右。

举例说明：

如图27-2胶条头部高为4mm，间隙C为3mm，极限压缩状态尺寸2mm；

如图25-3胶条头部高为6mm，间隙C为4mm，极限压缩状态尺寸2mm。

应该特别注意的是，使用压板的连接结构，在压板上应设计两条支撑腿（如图19-2、3、4）或者在杆件上对应位置有凸起的平台（如图19-5）进行定位，确保压板连接牢固后，间隙C的尺寸为3～4mm。

b如何设计附框与杆件之间的间隙

我们选择了合适的胶条形状、压缩量和头部高度尺寸，让板块与附框之间可以无阻碍地产生相对运动，是不是就可以说是浮动式连接了呢？

答案是否定的。

因为建筑物受自振、风荷载和地震作用的影响引起的平面内变形，需要有一定的幅度。

如果有些部位的间隙，留的不合理的话，仍然会阻碍平面变形。

对于隐框玻璃幕墙比较重要的几个间隙是：

附框与杆件之间安装胶条的间隙C，杆件截面宽度方向安装板块的间隙，板块与板块之间的间隙A。

间隙C在上一节已有详细论述，在此不再赘述。

而杆件截面宽度方向安装板块的间隙则相对复杂一点，需要根据不同类型的连接构造来定。

首先是对称结构，以压板式连接为主（如图19、21、23）。

它的几个主要的间隙是：

附框与压板支撑腿或杆件凸台部分的间隙E1，附框与压板之间的间隙E2，隐附框设计中附框与遮盖飞边之间的间隙E3。

板块相对于杆件的最大变形活动空间取决于这几个间隙中的最小值，所以结构上允许的话，各间隙的取值越接近越好。

由于结构对称，板块的最大变形活动空间为最小间隙的2倍，一般取10mm左右即可满足绝大多数工程的需要（即E1、E2、E3为5左右）。

有些细节必须要注意，如图19-4、21-2那样尽管各间隙预留合理，但钉头的位置与附框太接近，板块的最大变形活动空间受它的制约大大减少。

其次是非对称结构，以小单元式侧移插接为主（如图20、22、24）。

小单元式附框挂钩与杆件的间隙D必须要大于板块安装时侧移的距离，也就是附框挂钩与杆件插槽的搭接量，才能把安装进去。

由于型材在挤出、安装和加工中的误差，间隙D一般要比搭接量B大4～5mm为宜，同时间隙D也应大于10mm。

板块与板块之间的间隙A需要更多的考虑安装的方便，不管式使用压板还是小单元插接，一般取15mm左右即可满足。

也有特殊的构造如图23，要求板块间隙不小于18mm。

综合考虑幕墙外视的美观和成本等因素，间隙A也不宜太大，故取15～20是较为合理的。

这个间隙的大小足可以满足平面内变形的空间要求。

如果工程中有板块超高、超大，且建筑主体使用钢结构的情况，可以根据实际情况来确定和设计各部位的间隙。

②合理的搭接量

为了保证连接的可靠，附框和杆件之间必须要有足够的搭接量（如图19～24中尺寸B）。

有这样几个因素影响着最小搭接量：

1幕墙立框时存在安装偏差；

2板块存在加工和组装误差；

3夏天安装幕墙，冬天附框会有冷缩现象；

4各种荷载作用于面板，面板挠曲变形，会带动附框外移。

如果搭接量太小，在较大风荷载作用下，容易造成附框脱出，引发质量事故。

而搭接量太大会增加型材截面宽度或者是减小为保证平面内变形所留的间隙。

根据工程中的经验和理论上的计算，小单元插接的搭接量取7～8较为合适，压板式连接的搭接量取7～10较为合适。

另外一定要保证连接部位型材有足够的强度。

图19－5所示的压板式连接结构比较巧妙，它的压板和附框均有相对应的一定高度的凸起，这样面板挠曲变形，附框外移时就会被挂住，确保附框不会脱出。

除此类结构之外，如有超长、超大的板块，还应当根据工程实际进行搭接量的计算和设计。

③板块的限位

板块与杆件之间采用浮动式连接后，产生相对运动的阻力就会很小，这就要求必须有可靠的防滑、防脱措施来保证结构的安全，尤其是地震时一定要防止板块整体平移。

板块与杆件在平面内变形时最容易产生菱形变位（如图28），应当合理地设置好限位装置来保证这一点，让杆件与板块之间产生相对摆动。

图28平面内变形时杆件和板块相对位置示意图

有的结构不设置任何限位装置，只依赖于密封胶本身的粘接力和弹性来限位（如图20-1）。

而密封胶在拉伸和压缩状态下都有特别好的变形能力，在强震中无法阻止板块的整体平移。

所以使用密封胶来对板块进行限位是不可靠的。

比较常见的办法就是向在板块安装到位后，用自攻钉紧固一个限位块卡住板块（如图20-3）。

限位块的材质可以是塑料或橡胶的，硬度在HA70～80之间比较合适。

这样可以避免因限位块太软出现的板块左右窜动，又可避免因安装误差、热胀冷缩等原因造成限位块处的附框变形。

由于需要在板块安装到位后，钻孔安装自攻钉，难免在安装过程中出现铝面板的划伤和玻璃面板的损坏的现象。

这里还有一个最为简便易行的限位办法：

使用压卡式胶条（如图20-4）。

它在胶条和立柱的上设有互相配合的齿槽，在板块安装到位后，将胶条压入，并被立柱上的齿槽卡住。

它安全可靠，安装迅捷，拆卸自如，可以不带电钻和螺丝刀实现整幅幕墙的面板安装。

压板式横梁应该设有一个小凸台或其他结构，托住板块下附框，以避免板块下沉。

插接结构的横梁和附框要保证一定的插接深度（即搭接量，不小于7mm）,主要依赖自身结构和板块的自重防止板块脱出。

尽量不要在板块上部设置限位块，以避免板块与杆件之间不能产生相对摆动。

④隐附框设计

我们最为常见的隐框幕墙一般都是在室内侧附框可见的结构。

这种结构的幕墙在中国使用多年，经过不断完善，技术上比较成熟，但到目前为止它的一些固有的缺点和弊病一直也没有解决。

针对附框可见结构存在的美观性差，易渗漏等缺点，有的设计师寻求突破，在杆件两侧设计了遮挡飞边，使附框隐藏在飞边后（如图20-4，大明型材的节点）。

这种隐附框结构在设计理念上是一次重大的飞跃，带来了一些附框可见结构无法比拟的优点（图19-5和图23所示的结构虽然也是隐附框设计，但它是通过安装装饰扣板来实现的，与型材杆件不是一体，不在讨论之列）。

a美观性

附框可见结构存在附框与杆件和附框与玻璃两道接缝，而隐附框结构只有杆件和玻璃一道接缝。

很多附框可见结构中本应在同一平面内的附框内表面和杆件表面，由于存在立框安装误差和附框加工、组装误差，会出现很大的台阶。

有的横梁与板块的接缝里的灰尘和杂物很难被清理干净（如图21-2、3，22，24-2）。

而隐附框结构室内视外表装饰面浑然一体，在美观性上是附框可见结构无法可比的。

b密封方式

密封胶密封的最大优点是密封连续，在保证打胶质量的前提下，密封效果特别好。

其次是可以拉伸、压缩双向变形，有效的吸收和缓冲各种荷载的作用。

密封胶密封的主要缺点是：

打胶受现场施工条件和气候的制约；

打胶时容易污染装饰表面；

打胶的质量