结合工程实例论述可拆性石材幕墙及小单元式玻璃幕设计要点

结合工程实例论述可拆性石材幕墙及小单元式玻璃幕设计要点

冯其艺

广东世纪达装饰工程有限公司广东佛山528000

摘要：本文主要对中盛大厦外墙玻璃幕墙工程设计要点进行了分析与探讨，以供同仁参考。

关键词：可拆性石材幕墙；小单元式玻璃幕；设计要点

一、工程概况

中盛大厦工程位于佛山南海桂城；主楼幕墙标高：106.8米，共29层；附属楼幕墙标高：31.600米，共7层。总建筑面积8万平方米，幕墙面积约3万平方米，是集办公、商业为一体的综合性项目。下面本工程的效果图及图纸立面图。

二、项目特点：

本工程外墙装饰产品有玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙、格栅幕墙等幕墙。多种幕墙产品结合一起构成现代、简洁、气派和富有亲和力的外在形象。

三、幕墙设计

本项目遵循幕墙的设计原则

a．安全性

无论在什么情况下，安全性都是最重要的。设计指标应当满足建筑的用途、性能和一定的使用寿命，并遵守国家和行业相应的标准与规范。作为外维护结构的幕墙应选择适当的材料、结构和足够的强度，抵御风荷载、雪荷载、自重、一部分地震作用及特殊情况下外力造成的冲击荷载。并应采用有效措施保证幕墙的可靠性和耐久性。

b．经济性

中国仍是一个不富裕的国家，经济适用也是一个不可忽视的原则。在保证安全和一定的使用性能的前提下，应尽量节约材料成本。

c．浮动连接

幕墙主要的连接设计除与主体结构的连接外均应采用浮动连接，并留下足够的间隙，以便吸收沉降、热应力及一部分地震作用。并采用合理的密封材料或构造，对所留间隙进行密封，必须保证水密性和气密性。

d．可加工性、可安装性

幕墙从结构设计阶段就应当考虑加工性和安装性。加工性和安装性好，利于组织生产和现场施工管理，可缩短工期，节约人力、设备运行及管理成本。

e．可维护性

幕墙设计必须考虑安装以后的维修和保养问题。幕墙面板和幕墙主杆件必须采用可拆卸结构，以便在面板破损及其他情况下进行更换。

本项目幕墙的形式较多，本文重点论述石材幕墙及玻璃幕墙的设计要点。

1.石材幕墙设计

建筑立面的上外突出的石材装饰柱由幕墙结构造型完成的。石材装饰柱大样图（如图1所示）。石材柱的主龙骨采用双跨梁受力结构，并在每层的立柱的下端采用插芯连接，这种做法使立柱受力更加合理。

图1

本工程选用国产优质英国棕（光面）花岗岩，石材厚度25mm，无色差。石材吸水率应小于0.8%，石材弯曲强度（干燥和水饱和状态）设计值均不小于8.0Mpa；抗压强度不小于130Mpa；

（1）.石材幕墙施工节点设计，首先要考虑幕墙龙骨自身的抗震变位能力。

竖梁通过连接件L型钢板扎制（表面热浸镀锌处理），与主体结构连接，连接件分别开设横、竖向长条孔，通过M12连接螺栓与竖梁连接，竖梁与L型转接件可以进行垂直于幕墙表面的调整，L型转接件横向调整后与埋件焊接。这样，整体连接构造实现了三维调整，保证了主龙骨表面平整，从而保证外饰面平整度。同时，这种构造具有弹性位移功能，能够吸收主体结构的变位，满足抗震要求和温差效应，既保证连接构造的安全性，同时幕墙功能性也有可靠的保证。钢横梁与钢竖梁的连接采用螺栓可伸缩结构，满足了横梁因温差作用而产生的伸缩效应，提高了幕墙的抗震变位能力（如图2立体图所示）。

图2

（2）.要考虑幕墙石板自身的抗震变位能力及板块单独拆装功能，不破坏周边石材。

a.石材槽口与铝合金托板加设三元乙丙胶垫，避免石材与金属硬性接触，实现柔性连接，起到很好的减震和缓冲作用，抗震性能好。

b.勾板与托板、托板与横框间都留有间隙，可以使石材板块在温度和地震作用下合理伸缩，抗变位能力强。采用挂式结构，可实现无序安装，安装工艺性好。勾板与托板巧妙布置，实现浮动式连接。

c.石材板面平整度高，托板前后都有紧定螺钉来微调板块，可实现石材板块进出方向的微调，通过石材挂件横框上的长条孔可实现进出方向的调整。

d.可实现石材的自由更换，在标准状态下，石材勾板与托板横框的搭接量为12mm，在更换石材时只需将上方石材上移5-7mm即可。

e.铝托板开设防转槽、防滑垫片同铝托板齿型连接，便于现场快速安装、准确定位（如图3立体图所示）。

图3

采用此体系可使板材之间独立安装独立受力，不会产生因相互连接而造成的不可确定性应力积累﹑应力集中，致使板材变形碎裂，每块石材自成体系，便于拆卸。安装采用短槽式的连接方式，在每块石板上下两边各开两个短槽，开槽长度为160mm，深度15～20mm，槽宽6mm，短槽距石板端部距离为150～180mm，用勾板挂件实现石材板块的定位安装目的。石材幕墙横剖及竖剖标准节点图（如图4所示）。

图4

3.玻璃幕墙设计

本项目的玻璃幕墙为隐框玻璃幕墙，玻璃面板采用双钢化Low－E中空玻璃。保温隔热性能好，可以起到很好的节能作用，降低制冷采暖成本。

（1）.隐框玻璃幕墙构造设计：

竖梁通过连接件L型钢板扎制（表面热浸镀锌处理），与主体结构连接，连接件分别开设横、竖向长条孔，通过M12连接螺栓与竖梁连接，竖梁与L型转接件可以进行垂直于幕墙表面的调整，L型转接件横向调整后与埋件焊接。这样，整体连接构造实现了三维调整，保证了主龙骨表面平整，从而保证外饰面平整度。同时，这种构造具有弹性位移功能，能够吸收主体结构的变位，满足抗震要求和温差效应，既保证连接构造的安全性，同时幕墙功能性也有可靠的保证。

（2）.隐框玻璃幕墙节点设计：

本项目隐框玻璃幕墙采用小单元式系统设计（如下效果图）。抛开传统的构件式幕墙的系统劣端，传统幕墙技术采用压板方式，存在一系列缺陷：如压板漏压；采用自攻螺钉固定压板，在负风压的作用下，容易造成安全隐患，施工也比较困难。同时压板方式的受力方式是点受力，如果玻璃板块四周安装受力不均匀，玻璃板块容易产生畸形映像。

小单元式系统构造设计：（见下图5所示）

a.横梁与竖梁的结构的各部位都采用挂钩插接，并且设置了柔性胶条，起到弹性缓冲和防止噪音产生的作用，很好地满足幕墙整体的抗震、抗强风压、抗热应力的要求，保证了单元板块在相对位移时，不会造成变形损坏。

b.单元板块与立柱、横梁的连接安装，设计了挂连结构，板块四周副框设计的挂钩全部插入立柱与横梁相配套的槽口内，无须压板固定，实现了线面接合，因此能够承受强大的风荷载。

图5

（3）横梁与竖梁安装说明：（如右图6所示）

a.先将约20-25mm长的连接件固定在立柱上，连接件上设有4个孔径为6mm的螺栓孔，再用4mm的自攻螺钉在中间螺孔进行初步固定，利用空间差原理调整上下左右偏差，调整准确后再用6mm螺栓在其他孔加以紧固。

b.横梁内设置了与连接件相配合的2个挂钩，将横梁安装在连接件上，并与连接件上的两个相配套挂钩扣合在一起。

c.将卡紧件锁定在横梁与连接件扣合图6

后所产生的空隙内，并注入密封胶，形成柔性结合。再将横梁扣板扣合在横梁上，使横梁形成整体。

本项目小单元式系统它表现的优点总结如下：

a.现场安装快捷，连接可靠，杜绝了现场安装压板的环节，使横梁连接件、卡紧件、扣板实现一次性切割，无须进行二次铣切加工，大大降低了制作、安装、施工人员的劳动强度，有效减少了现场工周期，施工进度得到极大提升。

b.点压紧受力变成线压紧受力，使板块压紧均匀，而且压紧力通过胶条的紧密控制，没有传统压板紧力的随意性，这一特点的直接好处是，玻璃板块畸形映像情况大幅度改善，玻璃破损减少。

c.结构无须留有压板的操作间隙，不用考虑操作障碍，可以很方便的实现开敞结构。

d.容易实现玻璃板块的上挂连接，这一特征也有效减少玻璃畸形映像产生，使玻璃幕墙如镜面般平整。

四、总结

随着建筑幕墙技术的不断发展，其使用材料的不断丰富，一大批新材料，新工艺被应用。我们认为在从事幕墙设计行业当中，应当多从施工工艺的角度考虑，摸索出能够提高施工工作效率、降低工程成本的设计方案，使项目做到安全性、经济性、使业主易于接受。

参考文献：

[1]《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003，中国建筑工业出版社，2004.1.1

[2]《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001，中国标准出版社，2001.6.1