玻璃幕墙的设计与施工技术探讨

黄旭明

摘要:文章从设计安全、建筑构造、材料选用等方面对玻璃幕墙的设计与施工中质量控制进行了探讨。

关键词:玻璃幕墙;设计;施工技术

中图分类号:TU382文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)08-0027-01

1前言

玻璃幕墙将建筑物外围护的防风、遮雨、采光、隔热保温等使用功能与建筑外墙装饰相结合,形成融建筑技术、建筑艺术为一体的建筑外围护结构,已在我国高层和超高层建筑中广泛应用。但由于玻璃幕墙结构的特殊性,涉及材料种类多、技术要求较高,既要有正确的设计计算、规范的工艺流程,又要有配套的加工设备及高素质的施工队伍,因此对玻璃幕墙工程质量控制点的掌握更为重要,结合笔者的施工工作实践,简要叙述玻璃幕墙工程质量控制的几个要点。

2设计的安全要求

幕墙设计要给制作、安装、监理等各方面人员在不经任何解释的情况下能完全看懂,因此,图纸应该完整、详尽,表达方式应规范化。现玻璃幕墙工程多由施工企业自行设计,图纸未经原结构设计单位审核,有的虽经审核,也只是从总体方案、立面效果上粗审一下,未起到技术审核把关作用。因此,设计图纸极不规范,普遍存在设计图纸深度不够、设计图纸不全的现象。无施工图说明和施工要求,缺少节点大样图,缺少预埋件锚固节点计算、幕墙龙骨框架在竖向荷载、水平荷载作用下的应力变形等计算。避雷、防火、防排水措施不当,没有通过设计确定幕墙自身避雷接地系统的设置分布、引出线的材料和截面尺寸与主体结构防雷系统可靠连接,并在设计图、大样图上标注清楚,而直接利用幕墙与主体结构连接作避雷接地的连接体。设计图中没有标出预埋件位置,忽视三维调节处理。另外,有些工程的玻璃幕墙设计滞后于主体工程进度,结构上未设预埋件,使玻璃幕墙与主体结构的连接措施不当,影响可靠的连接。还有些工程楼面外缘没有实体窗下墙,但没按要求设置防撞栏杆,所有这些都给玻璃幕墙留下了不同程度的质量和安全隐患。

3建筑构造要求

玻璃幕墙设计应采取防雨水渗漏性能的措施,在易发生渗漏的部位应设置流向室外的泄水孔,在易产生冷凝水的部位应设置冷凝水排出管道,构件制作时严格按规定要求钻泄水孔,安装时不得使内排水通道和泄水孔受阻,保持内排水系统通畅。尤其是一些设计有百页窗及采光大棚的幕墙工程,应特别重视其与周边联结、压顶等构造复杂部位的施工,发现密封不良、材料性能达不到要求时及时整改或更换,必要时应分层进行抗雨水渗漏性能的淋水试验,杜绝渗漏现象发生。

4材料选用

幕墙用型材应符合现行国家标准《铝合金建筑型材》GB/T5237 中规定的高精极要求,阳极氧化膜厚度不应低于《铝及铝合金阳极氧化·阳极氧化膜的总规范》GB8013 中规定的AA15 级,结构件型材壁厚不小于3mm。结构胶要有很好的抗拉强度、剥离强度、撕裂强度和弹性模量,它同时也起到避震的作用。结构硅酮密封胶和耐候硅酮密封等多项物理性能指标的测试,单元式幕墙、多跨连续梁幕墙应取有代表性部位2 层以上试件进行检测。幕墙所用结构胶、耐候胶等其它材料按规定同步进行使用前检测,在幕墙构件安装之前进行。通过检测可以发现设计和生产制作中的缺陷和安装过程中应注意的问题、确认设计及材料选择的正确性和幕墙设计功能是否符合实际情况。

5构件、结构的连接节点

有些工程结构施工时没有预埋连接件、一些涉及旧建筑改造采用幕墙装饰的工程要在结构上设置后置件与幕墙铁角码相连。由于部分铁件出现位移和倾斜,其纠偏连接方案没经设计确定,而是用钢筋、钢板、角铁等材料随意同铁件进行焊接,甚至采用对接平焊、点焊,焊缝不饱满且有漏焊,焊缝长度、宽度、强度远远达不到要求。对幕墙与结构的连接设计应提出具体要求,膨胀螺栓不得直接受拉,一般应采用化学胀锚螺栓,并应进行拉拔试验后采用。

连接体与立柱安装节点应有三维调节余量,玻璃幕墙不同金属材料接触处应设置绝缘垫片(一般厚度lmm)或采取其它防腐蚀措施,绝缘片的大小不小于接触面积,以保证铝合金立柱与不同钢材连接件直接接触,立柱与横梁接触处应设置柔性垫片。

立柱接头应有一定的空隙,一般为10-20mm,并采用套筒连接法。当一根立柱有两个以上连接点时,其上连接节点应采用刚接构造,下连接点采用铰接构造,使立柱始终处于受拉状态,不能成为受压构件,以免造成立柱弯曲变形。活动接头通过芯柱连接上、下立柱,芯柱与上柱密接、滑动配合,与下柱用螺栓固定,芯柱套入上、下柱的长度为200mm。当立柱接连续梁计算时,要求活动接头能承受弯矩,因此芯柱应伸入上、下柱不小于2 倍立柱截面高度,且芯柱应通过加大壁厚提高其刚度,使其截面的惯性矩不小于立柱的惯性矩,以保证该处能连续传递弯矩,以免影响幕墙的平面度。

6隐框幕墙板材的制作

结构硅酮胶注胶应严格按规定要求进行,确保胶缝的粘结强度。结构硅酮胶应在清洁干净的车间内、在温度23±2℃、相对湿度45%～55%条件下打胶。打胶前必须对玻璃及支撑物表面进行清洁处理,为防止二次污染,每一次擦抹要求更换一块干净布。为控制双组份胶的混合情况,混胶过程中应留出蝴蝶试样和胶杯拉断试样,并做好当班记录,注胶后的板材应在温度为18℃～28℃,相对湿度为65%～75%的静置场静置养护,以保证结构胶的固化效果,双组分结构胶静置3天,单组分结构胶静置7天后才能运输,这时切开试验样品切口胶体表面平整、颜色发暗,说明已完全固化。完全固化后,板材运至现场仓库内继续放置14～21 天,用剥离试验检验其粘结力,确认达到粘结强度后方可安装施工。

有些工程在未进行清洁处理的现场打胶,注胶温、湿度条件得不到控制,隐藏着胶内部不固化隐患,玻璃表面有尘埃、油渍,严重影响粘结强度,若同一批次结构胶的质量不稳定,甚至会发生已打过胶的部分结构胶面可以从玻璃、铝合金框条上被轻易剥离、粘结面光滑的严重质量隐患。

7隐框幕墙表面平整

安装立柱和横梁,应严格控制垂直度和平整度,玻璃板块加工时应注意注胶厚度、附框的平整度,在结构胶固化时间内避免受力。为防止墙面各玻璃拼在一起时不在一个平面而使映在墙面上的景象畸变,安装时,应注意玻璃板块的垂直和平整,竖缝相邻两侧玻璃表面的平面度,用3m靠尺检查,允许偏差控制在2mm以内,并保证整幅隐框幕墙各玻璃拼缝的整齐、美观。

8隐蔽工程验收

为确保玻璃幕墙的质量与安全,结合玻璃幕墙施工的特点,应加强施工过程中的隐蔽工程验收。应特别注意幕墙构件与结构主体之间节点的连接、幕墙四周与结构连接的接头处理、幕墙伸缩变形缝包括上、下封口及墙面转角节点、防雷接地节点、立柱活动接头节点、梁柱连接节点、附框连接节点、防火保温设施、内排水节点、玻璃板材与立柱固定节点等都应随工程进展及时进行隐蔽工程验收。

9结语

幕墙工程的质量控制应从选择具有资质及较强施工能力的专业施工队伍开始,严格玻璃幕墙工程的设计审核,对材料、构件的加工制作、安装等设置相应的质量控制点,施工过程中严格按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 等技术标准进行控制,消除质量和安全隐患,确保玻璃幕墙工程的结构安全和重要使用功能。