国家知识产权局专利局审查协作广东中心项目GRC幕墙系统设计及创新

国家知识产权局专利局审查协作广东中心项目GRC幕墙系统设计及创新

崔萌

广州华森建筑与工程设计顾问有限公司510000

摘要：近年来，随着科技进步和建筑技术的发展，建筑幕墙的新材料、新工艺、新技术不断涌现。GRC（玻璃纤维增强混凝土）作为一种具有较强的可塑性和装饰效果的材料，正被越来越多的建筑师选取作为幕墙材料来表现建筑独特个性的元素。GRC制品具有高可塑性，高强度，高韧性，耐水，耐火，轻质等优点，目前已广泛应用于外墙装饰构件。本文结合国家知识产权局专利局审查协作广东中心一期工程实例浅谈该项目中GRC幕墙系统设计及创新。

关键词：GRC幕墙；系统设计；创新方法

1.GRC概述

GRC即玻璃纤维强化混凝土，是一种以水泥砂浆为基料，抗碱玻璃纤维作为增强材料的复合材料。同时，为了适应不同的使用要求，还能加入包括各种用于增强性能的助剂，以及颜料等。具体成分如下：

1.1水泥：很多种类的水泥均可以运用在GRC中，例如快硬硫铝酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥等。

1.2纤维：GRC中只能掺入耐碱玻璃纤维，种类有很多，主要包括耐碱玻璃纤维无捻粗纱、耐碱玻璃纤维网格布、耐碱玻璃纤维短切纱。欧美国家要求GRC中使用的玻璃纤维氧化锆含量不低于16.5%，而国内在使用普通硅酸盐水泥时则要求氧化锆含量至少在16.5%以上。

1.3外加剂：根据不同的性能需求、施工要求，可加入高效缓凝剂、早强剂、减水剂、防锈剂、塑化剂、防冻剂等外加剂。值得注意的是，当制品中含有钢质增强材料或预埋件时，不能添加氯化钙基的外加剂。

1.4聚合物：通常添加的聚合物为丙烯酸酯共聚乳液。

1.5其他材料：为了提升GRC材料的强度、抗渗、耐久性等综合性能，可选择性地添加一些如火山灰质的活性材料。

2.工程项目中CRC幕墙系统的运用

GRC的制造过程中的工艺是十分独特的，将配制好的玻璃纤维混凝土喷射在模板上，质感细腻，能够保证产品达到优良的密实性、强度和抗裂性能。GRC材料的成型几乎不受形状限制，采用GFRC装饰构件可极大的丰富建筑设计师的想像力，创造出恢宏壮观、古朴典雅、自然秀美和清新幽雅等各具特色的建筑和环境。其超强的可塑性为建筑设计创新提供了更多的机会，在现代建筑设计中，越来越多地被设计师所采用，典型应用于大型双曲线建筑和非线性建筑设计中。如本人参与的国家知识产权局专利局审查协作广东中心项目，本项目全程采用Rhino，Grasshopper，Revit等参数化软件设计控制，其中业务4号楼为一期工程中的亮点，在设计外形上力求达到浑然及自然曲面的效果，出于造价、施工工艺以及建成后效果、使用维护等方面考虑，经过混凝土、石材、砌体及GRC等多种外墙系统的筛选，最后经多方比较、专家论证与实地参观考察确认GRC外墙系统符合本项目业务4号楼外立面造型需求，因此得到了运用。而本项目在进行GRC幕墙系统设计时，结合工程的具体情况，对其进行了创新，设计了一种GRC内外一体幕墙体系。

3.GRC幕墙系统设计及创新

3.1技术创新背景

由于普通GRC系统板材规格较大，接缝位置的防水较难处理，因此需依赖内衬墙体表面做防水。但有些异形建筑外墙曲度过大或凹凸很大，若沿设计外轮廓则不可使用传统砌筑墙体。若使用混凝土一次捣浇，则需要金属模板支模，一次性投入过大，不能重复利用且增加结构荷载，受力不合理。

3.2创新设计要点

本项目幕墙系统需要解决的技术问题是提供一种符合建筑师造型及空间要求，结构设计合理、具有保温和防水效果的GRC内外一体幕墙体系。

本项目幕墙系统概述：

幕墙设计包括GRC挂板、钢结构龙骨和方管立柱，方管立柱与钢结构龙骨连接，在方管立柱上设有安装支架，达到安装后可调整位置的目的。GRC挂板与安装支架固定连接，在方管立柱的表面设有防水涂层，同时在方管立柱的内部填充有保温部件。

本项目幕墙系统具体改进及创新如下：

a.方管立柱的数量为两个以上，在相邻的两个方管立柱之间设有玻璃幕墙。

b.在方管立柱内外侧均采用镀锌钢板蒙皮封闭，并在表面设有厚度为2-2.2mm的丙烯酸类高分子防水涂层。

c.保温部件包括岩棉保温板、镀锌钢板和防水石膏板。

d.方管立柱上设有第一连接座，在钢结构龙骨上设有第二连接座，方管立柱的第一连接座与钢结构龙骨的第二连接座通过螺栓连接的方式连接。

e.在GRC挂板上设有第一连接件，GRC挂板的第一连接件通过螺栓连接的方式与安装支架固定连接。

图1GRC幕墙新型的结构示意图

由图1所示，本幕墙系统包括GRC挂板1、钢结构龙骨2和方管立柱3，在方管立柱3上设有第一连接座4，在钢结构龙骨2上设有第二连接座5，方管立柱3的第一连接座4与钢结构龙骨2的第二连接座5通过螺栓连接的方式连接，所述方管立柱3的数量为两个以上，在相邻的两个方管立柱3之间设有玻璃幕墙6，在方管立柱3上设有安装支架7，在GRC挂板1上设有第一连接件8，GRC挂板1的第一连接件8通过螺栓连接的方式与安装支架7固定连接，在方管立柱3的表面设有厚度为2-2.2mm的丙烯酸类高分子防水涂层，在方管立柱3的内部填充有保温部件，所述保温部件包括岩棉保温板、镀锌钢板和防水石膏板。

相较于传统的GRC幕墙体系，取消了内衬墙的结构，利用钢结构龙骨2将GRC挂板1和方管立柱3做在一起，形成了一个完整的外墙体系，因为在方管立柱3的表面设有厚度为2-2.2mm的丙烯酸类高分子防水涂层，在方管立柱3的内部填充有保温部件，这也会可以保证防水、保温的效果，同时该结构多采用螺栓连接的方式安装，在保证和室内外空间效果和提高空间利用率的前提下，不但提供了快捷装配方式，而且在优化结构的同时也节约了项目成本。

结束语：总之，随着非线性设计手法的兴起，流线型的建筑该如何实现成为建筑师探索实验的热点。围绕曲面乃至双曲面的造型，材料的选择成为深化设计的关键问题。这时GRC就显示了它可塑性高的优势。虽然国内GRC的生产工艺也有待改良，安装、定位的技术也还没普遍推广，但是随着现代建筑设计个性化和数字化发展趋势，新型GRC幕墙板材必将引起更多建筑师、业主的关注，也必将推动我国GRC行业及建筑行业的整体发展。

参考文献

[1]金星.GRC板幕墙设计与装饰工艺的探讨[J].房地产导刊.2014.

[2]龙文志.GRC成就建筑幕墙和屋面艺术之美[J].建筑技术.2014.

[3]王岭.大块GRC板干挂幕墙的设计与施工技术[J].建筑工程技术与设计.2017.