建筑框架幕墙龙骨连接形式与优化措施研究

建筑框架幕墙龙骨连接形式与优化措施研究

谭伟

中建幕墙有限公司上海分公司上海201800

摘要：随着近年建筑业的发展，建筑形式也变化多样，建筑物除了满足其功能要求以外，人们对建筑的组成形式、建筑造型要求也越来越高。尤其，在办公楼、机场、车站、展馆等公共场所尤为明显，伴随着建筑需求应运产生了一种新型的建筑形式，即建筑幕墙的产生。建筑幕墙发展至今也有三十多年的历史，也由当初的的探索、研究、尝试成长为目前的设计、研发、创新阶段；本次论述就是选用建筑幕墙较多形式中的一点（框架幕墙）结合工程实例，介绍其中比较常见的几种框架幕墙龙骨连接形式，供相关研究与应用参考、研究，另外也从局部点面进化来反映建筑幕墙的一个发展过程。

关键词：框架幕墙；龙骨；销钉；闭腔；连接；优化措施

前言

本文主要按照建筑幕墙从前期发展到今天的一个时间过程为顺序，来着重论述其中一种幕墙形式中龙骨连接形式的变化过程。随着建筑幕墙的成熟，市场对于的幕墙的要求和表现形式也越来越多，在满足各项要求的同时，幕墙的各项性能参数也需要变的更加合理、更加灵活，下面讲到的框架幕墙的龙骨连接形式就是从幕墙的构造性、安全性、结构性、可行性、经济性及美观性的要求下不断发展衍生的。

1幕墙的概念、分类和特点概述

在讲述框架幕墙连接形式之前，先来介绍一下幕墙的概念、分类和特点。建筑幕墙对大多人而言是比较陌生的，即使建筑幕墙行业内部对幕墙也是众说不一，对幕墙的理解也是因人而异。直到2003年国家颁布了玻璃幕墙工程技术规范《JGJ102-2003》，规范中明确了幕墙的概念：建筑幕墙由支撑体系与面板组成的、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰性结构。建筑幕墙的表现形式也是各种各样，其类别根据建筑幕墙的特点、材料、安装工艺不同，划分不同；如面板为玻璃的建筑幕墙称为玻璃幕墙；还有一些不同材料的面板（如玻璃、金属、石材等）组成的组合幕墙；与水平面夹角大于70°且小于90°的斜建筑幕墙；按幕墙安装施工方法划分的构件式幕墙和单元式幕墙；另外，还有一些全玻幕墙、点玻幕墙等建筑幕墙形式。

下面就详细介绍几种框架幕墙横龙骨和竖龙骨的连接方式：

2开腔横龙骨与竖龙骨的连接

这种幕墙龙骨连接形式因构造简单、连接方便、安装便捷，在前期建筑幕墙中被广泛使用，一直沿用至今，已成为一种比较成熟、常见的连接方式，下面结合工程实例详细介绍这样连接方案的安装方式：

竖向龙骨安装调试完毕①—固定连接角码②—锁定固定螺栓③—安装横向龙骨④—锁紧横龙骨与连接角码的连接螺钉⑤---安装横龙骨装饰扣盖⑥—完成横竖龙骨之间的安装连接。

连接形式如下简图：

图1开腔横龙骨与竖龙骨的连接示意图

开腔横龙骨与竖龙骨的连接形式随着大量应用在工程实践中，其连接形式的不足之处也被逐渐暴露出来。

缺点一：因为横龙骨为开腔形式，抵抗惯性矩偏低，在玻璃安装后由于玻璃自身重量形成的永久荷载作用在横龙骨前端，导致横龙骨前倾的现场出现，使室内建筑观感较差。

缺点二：横龙骨装饰扣盖通过卡接形式连接在横龙骨上，这种连接方式是通过材料的过盈配合来实现的，在温差变化、荷载交替作用下极易松动脱落，部分施工现场和投入使用中的工程已出现装饰扣盖掉落的情况，存有较大的不安定因素。

缺点三：构造性和经济性不强，根据玻璃幕墙工程技术规范《JGJ102-2003》中第6.2.1条的规定：横梁（横龙骨）截面主要受力部位的厚度，应符合下列要求：

截面自由挑出部位（图6.2.1a）和双侧加肋部位（6.2.1b）的宽厚比b0/t应符合表6.2.1的要求：

表6.2.1横梁截面宽厚比b0/t限值

图2自由挑出和双侧加肋截面宽厚比限值对比

通过上边宽厚比b。/t限制的比较，不难发现规范对自由挑出（开腔）横龙骨截面厚度t要求较高，厚度增加就意味着铝材含量增加，工程造价成本较高。为弥补横龙骨开腔不足，在后续的幕墙设计中就逐渐出现了闭腔横龙骨与竖龙骨的连接形式。

3闭腔横龙骨与竖龙骨的连接

既然闭腔横龙骨在后续幕墙施工中可以得到应用，势必可以弥补前面开腔横龙骨存在的不足之处:：

（1）、横龙骨在相同材质、规格下闭横龙骨的抗弯模量Wx参数较大，抗倾斜性强。

（2）、闭腔横梁为整体型材开模，取消了横龙骨扣盖，同时也消除了扣盖脱落的风险。

（3）、通过横龙骨截面参数的对比，可以看出在相同规格，相同厚度的情况下闭腔截面面积较小，每米铝材含量较低；另外根据玻璃幕墙工程技术规范《JGJ102-2003》中第6.2.1条中的宽厚限制表中也可以体现出在相同条件下闭腔横龙骨的截面壁厚要小、；这2点都可以说明闭腔横龙骨较开腔龙骨造价低。

上面已经说明了使用闭腔横梁的原因，下面着重介绍几种闭腔横龙骨与竖龙骨的连接方式：

3.1横龙骨预装套芯与竖龙骨的连接形式：

竖向龙骨安装调试完毕-固定连接套芯—锁定固定螺钉—安装横向龙骨—完成横竖龙骨之间的安装连接。

此安装方式在构造性、规范性、可行性、安全性、

经济性能等性能方面均能满足，在实际工程实例中也得到应用如：杭州华为生产基地、浙江中烟等工程中的框架幕墙都按此连接方式设计、生产、施工。

但此连接方案的缺点是龙骨必须顺序安装，给施工组织和进度带来了不便，所以又在此连接基础上产生了另外一种连接形式----弹簧销钉闭腔连接形式。

3.2横龙骨套芯通过弹簧销钉与竖龙骨的连接形式

步骤一：①滑件底座固定在竖龙骨上，②滑件固定于横梁（如上简图）

步骤二：在横龙骨端部的钉槽内加工深66mm直径7mm的深孔，把直径6.5mm销钉③和弹簧都放到横梁预加工的槽孔内，再把滑件④通过螺钉固定在横梁上；然后按住弹簧销钉入横龙骨槽孔中，同时平推横龙骨直到横龙骨后端销钉在弹簧的作用下弹入竖向龙骨预先钻的孔内，前端④连接滑件和竖龙骨①滑件底座部分咬合完成龙骨安装。

这种连接方式除满足上述各项性能之外，横向龙骨和竖向龙骨可以实现无序安装，这样现场施工就不会受限于横竖龙骨的配套性；对于组织龙骨材料的采购、加工生产都比较灵活，节约各工序的时间，利于施工进度的按时完成。另外，用销钉替换之前的螺钉连接还可以优化竖向龙骨的局部厚度，因为根据玻璃幕墙工程技术规范《JGJ102-2003》中第6.3.1条中规定型材孔壁与螺钉之间直接采用螺纹受力连接时，其局部厚度尚不应小于螺钉的公称直径。这种连接方式是用销钉的受剪代替之前的螺纹咬合，从规范性构造方面就降低了对竖龙骨的厚度要求，同时也节约材料的用量。此连接方式也在实际工程得到验证如：杭州万象城幕墙工程、厦门鼎泰和等工程中的框架幕墙都按此连接方式设计、生产、施工。

图4横竖龙骨连接步骤二示意图

因为上述方案连接形式是从室内推向室外的一个安装工艺要求，所以在实际应用中也发现了其局部位置使用受限的情况，那就是在工程中室内局部存有结构墙体或剪力墙时，室内空间无法满足从室内推向室外的一个运动过程时，此连接形式只能次序安装。为了解决这个问题，另外一种近似的闭腔连接形式被设计师们研发出来----销钉+套芯侧向滑动安装的连接形式。

3.3销钉+套芯侧向滑动与竖龙骨的连接形式

安装步骤一：①横向龙骨进行机械切料、加工成安装成品；②连接套芯钉槽内通过机械加工钻孔后做M6的攻丝处理，螺纹深度大于20mm；把直径6mm一端带螺纹的销钉③通过螺纹配合与②连接；同时在竖向龙骨的位置配钻直径6.5mm通孔后用。

安装步骤二：套芯和销钉螺纹组合后（②+③），安装在横向龙骨腔内，与横梁端口齐平即可，安装后通过⑤滑动螺钉临时固定防止套芯滑到横梁腔体中间人手不可操作的位置。

安装步骤三：将带有组合套芯的横梁从前端或后端推到销钉与竖龙骨预配孔位置，通过⑤滑动螺钉拨动套芯带动销钉进入竖向龙骨配孔内，销钉入口后拧固⑥锁紧螺钉，限制套芯回弹、脱落。

此连接方案解决了室内空间不足，导致横龙骨无法顺序安装的难题，为验证此连接方式的可行性、便捷性已在较多项目中使用如：上海龙湖商务天街项目、上海虹桥汇商业区、宝鸡东岭国际

城等项目。此龙骨连接方式目前还未发现不足之处，并且，已申请专利，准备在一些行业论坛上推广其使用。

4结论与建议

本文通过框架幕墙龙骨连接这一点，随着建筑幕墙在应对市场需要和工程实践后的问题反馈中，不断完善其连接设计形式，以应对市场需要和解决工程项目中暴露出的问题，在解决问题的同时连接方案在构造性、安全性、结构性、可行性、经济性、美观性等性能方面变得更加科学、合理。

图5横竖龙骨连接步骤示意图

本次虽浅谈了建筑幕墙中的一点，也可以达到一点带面的效果，能从中找到建筑幕墙的发展足迹。目前建筑行业仍在高速发展，建筑幕墙做为其中的一员，伴随着先进材料及加工工艺的迅速发展，各类新型材料的出现，很好的解决了幕墙中各项性能的要求，建筑幕墙势必高速发展，受到用户、建筑师的青睐，成为当代建筑的新潮流。

参考文献

[1]JGJ102-2003/J280-2003.玻璃幕墙工程技术规范[S].

[2]雍本.建筑装饰幕墙[M].成都：四川科学技术出版社，2000