玻璃幕墙开启扇锁点/锁座结构受力特点研究

2021-01-25梁李军

建筑与装饰 2021年1期

梁李军

广州江河幕墙系统工程有限公司广东广州 511340

1 玻璃幕墙开启扇现状简介

幕墙开启扇承载着建筑室内外交流的重要作用，直接影响着建筑通风、保温、节能及建筑效果。最常用的开启扇形式为外开上悬开启扇，随着幕墙行业的发展，外开上悬开启扇先后出现了摩擦铰链、挂钩及顶置合页3种连接方式。

早期的幕墙门窗扇不大，用的是摩擦铰链，即使窗扇没有锁闭，遇到大风吹落的概率也很小，当下的建筑师为了追求通透，大气，要求玻璃幕墙的分格越来越大，幕墙开启扇也随着越来越大，面积达到3m2以上的窗扇比比皆是。加上采用中空玻璃，甚至采用中空夹胶玻璃，每个窗扇重量达100多公斤。传统的摩擦铰链已经不能承受如此之重，而受限于窗框装配空间及美观影响，难以配置大规格、高承载力的幕墙五金件。

挂钩及顶置合页式由于自重直接由上横梁承担，能够解决承受开启扇较大自重问题。但随之而来，窗扇坠落事件频发。其中发生最多的就是窗扇没有锁闭，被大风吹落。

为防止脱落，一般在窗扇上端安装一个固定装置，阻止发生向上位移，或者设置细钢丝绳/链条，在窗扇将要掉落的时候拽住它。这些防脱措施安装工序复杂，施工难度大，在很多工程中容易被施工人员遗漏，造成很大的安全隐患，仍然无法完全解决坠扇问题。近些年来，有越来越多的建筑选取了内开启扇的方案。内开启扇由于开启方向是朝室内侧，所以不会有掉扇的忧虑，但同样也有着其缺点，如侵占室内空间、水密/气密性能偏弱等[1]。

2 开启扇锁点/锁座受力特性分析

在大风作用下，未锁闭开启扇容易坠落，已锁闭开启扇坠落事件也时有发生。究其原因，主要是锁点/锁座系统设计不合理导致的。

锁点数的确定应根据开启扇尺寸及锁点、锁座受力能力确定，通常是按下列公式计算：

式中：n—锁点的个数，取不小于计算值的自然数

Wk—风荷载标准值

S—开启扇面积

fa—单个锁点允许使用的剪切力，取实际锁点承载力值计算。

实际上，该计算方法是不正确的，它假设开启扇是一个完全刚体，所布置的锁点均匀承受整个开启扇面积风压，但是开启扇平面外是无法实现完全刚体的，荷载传递分配如示意图（图1），负责区域1的锁点承受的荷载明显比负责区域2的锁点要大不少，同时，由于需要布置滑撑、执手、转角器等五金件，锁点布置也不可能实现均匀设置，势必存在不等距情况。如此一来，按上述公式计算出来的锁点总数是满足的，但某个或某几个锁点受力会大于其允许承载力，锁点破坏从而导致窗扇脱落。开启扇锁闭是通过执手拨动传动杆/传动器，将锁点移动到锁座位置搭接，由锁座来实现约束开启扇的往外运动。所以保证锁点与锁座的有效搭接很关键[2]。主要有以下几点：

①开启扇锁紧时，锁点与锁座中心应在同一中心线上；有足够的搭接量；锁紧力适中，保证两者搭接紧密的同时兼顾锁闭灵活、不费力；②多点锁系统要实现各点同时受力，则锁闭时一定要保证每个点搭接松紧度一致[3]；③开启扇面积大于1.0m^2时应设置多点锁，锁点布置根据受力计算确定，锁点间距宜不大于500mm。

图2 锁点数量附件配置示意图

3 其他对于开启扇锁点/锁座受力的影响因素

①开启扇扇料与玻璃面板间的黏结应使用硅酮结构胶；全结构胶黏结，玻璃面板作为扇料组件的面内支撑，可以提供很大的面内刚度，能够有效约束扇料受大风压时的扭转变形，对于保证锁点/锁座的有效搭接起到极大作用；②合页式或者无法布置传动杆的开启扇某条边，采用中间锁点/锁座时，一定要注意设计之初就需要保证足够的搭接量；③固定锁点/锁座的局部位置型材厚度偏小，导致受荷载时发生变形[4]。