钢框架玻璃幕墙在建筑幕墙工程中的应用

文／乔亚静 银川市规划建筑设计研究院有限公司 宁夏银川 750001

引言：

钢框架玻璃幕墙是一种常见的建筑外墙装饰材料，与传统的建筑外装饰相比，在功能性以及美观性能上都有很大的优势，主要体现在框架强度高以及材质重量轻；在建筑室外装饰方面，也可从不同的角度，呈现出不同的色调，受到使用者的喜爱[1]。因此相关的建筑企业与施工企业需要加强重视，安全、合理的运用钢框架玻璃幕墙，才能更好的完善建筑质量。（图1）

图1 异形、大板块钢框架玻璃幕墙

1、钢框架玻璃幕墙的相关概述

在建筑室外装饰工程建设中，随着建筑外观设计形态的多样性增加，异形装饰玻璃的使用也更加广泛，部分商业体或展厅对玻璃板块要求越来越大，对于建筑玻璃幕墙也提出了新的要求[2]。常规使用的玻璃幕墙，多采用铝合金型材框料作为主框架，铝合金的强度设计值85.5 Mpa，弹性模量是0.7x105Mpa，在风荷载较大或楼层数较多的建筑物上，往往不能达到幕墙的使用要求；而钢材的强度设计值为215 Mpa，弹性模量是2.1x105Mpa，其弹性模量是铝合金的3 倍，而强度是铝材的2.5 倍，所以，在高层建筑、结构连接跨距较大以及大板块玻璃幕墙的使用当中，钢框架更具优势[3]。在我国一些大型商场、展厅、餐饮酒吧以及高档公寓或者是写字楼中，因为业主对于采光何通透性有比较高的需求，因此多使用大板块玻璃幕墙，这不仅满足了业主的需求，也开启了现代建筑装饰的新发展。大板块及异形玻璃幕墙中，对于安全方面有比较高的要求，也越来越重视建筑玻璃幕墙的安全性能，钢框架玻璃幕墙的安全稳定性能及安装的过程中，优势明显，其主要的支撑结构是钢材，钢材的强度和可承受的形变程度更符合梁柱等可有效连接部位大跨距中使用，与此同时，在一些大型商场与高档公寓中，使用大板块玻璃幕墙及造型复杂的异形幕墙，满足了人们对于审美的需要[4]。除此之外将钢型材作为防火玻璃幕墙的支撑材料，也比铝型材更适用，同时也可以实现钢型材很好的支撑幕墙的板块分格，对于提升玻璃幕墙的通透性有着重要意义。总而言之随着时代的进步发展，钢框架防火玻璃幕墙成为了当下我国建筑外装饰施工中普遍应用的材料，因为这种幕墙结构的应用，不仅仅可以提高整体建筑的美观性，也有利于提高建筑的整体性能[5]。（图2）

图2 钢框架玻璃幕墙横剖连接方式大样图

2、目前钢框架玻璃幕墙在建筑幕墙应用过程中存在的问题

2.1 需要重视钢框架玻璃幕墙的耐火性

在目前的建筑室外装饰中，钢框架玻璃幕墙作为一种重量轻，强度高的建筑材料，成为玻璃幕墙的重要支撑构件，但就从防火的角度而言，钢材对火的敏感性较强，它的耐火能力达不到相应的要求。由于其在高温作用下的物理特性直接影响幕墙在火灾中的整体稳定性，所以对钢框架高温高热作用下的各项性能指标及特性进行审核分析是十分必要的，在实际施工过程当中，对所用钢材表面也要进行达标的防锈防腐防火处理，钢框架及连接件在制作前，钢材表面应进行除锈处理，除锈等级不得小于Sa2.5，防腐涂层厚度为115-140μm，钢构耐火等级不应低于二级，并应与防锈蚀油漆进行相容性试验，并进行面层漆的处理，钢框架及其构件的耐火性能需要高度重视。

2.2 钢框架玻璃幕墙的质量水平不能得到保证

针对于现有的装饰建设公司，运用钢框架玻璃幕墙的技术并不成熟，间接影响了施工质量。因此在运用钢框架玻璃作为幕墙装饰，需要做好每一步的安装步骤及施工工艺，如果在施工安装过程中出现了问题，可能会导致玻璃幕墙在后期适用的过程中，漏水渗水、气密不要严，抗风压性能差以及大风等极端天气高空坠物的危险，严重的也会影响建筑内居民的生命财产安全。钢框架玻璃幕墙在很大程度上，提升建筑玻璃幕墙的安全性能以及自身美观程度，因此也需要加强对其重视。

2.3 与钢框架玻璃幕墙配套的高质量产品较少

在安装钢框架玻璃幕墙的过程中，需要充分的发挥配套设备及零件的使用，这些配套设备在运用中会对于钢框玻璃幕墙的质量产生一定的影响。但是在目前我国的建设材料市场中，可以与钢框架玻璃幕墙进行搭配使用的产品不足，在五金配件上质量不稳定是很大的因素，因此，很多钢框架因为缺乏五金转接安装构件，实际施工时，多采用野蛮焊接，找平固定，这也在很大程度上阻碍了钢框架玻璃幕墙的运用[6]。

2.4 钢框架玻璃幕墙的结构安全性有待提升

由于我国在建筑材料方面的管理制度存在一些不足，假冒伪劣产品一直广泛存在与我国的建筑市场中，严重阻碍了我国钢框架玻璃幕墙的安全性与使用性。随着幕墙施工技术的广泛普及，我国也积极出台了相关政策来规范幕墙的安全使用，并对其结构性功能也进行了新的规定。但是在实际的钢框架玻璃幕墙施工建设上，幕墙结构的安全性保证还存在一些问题，这些问题也对其产生了较大影响。与此同时在钢框架玻璃幕墙的结构安全性监测方面并没有统一的标准，这也在一定程度上阻碍了钢框架玻璃幕墙的安全性提升。

2.5 钢框架玻璃幕墙安装技术水平较低

钢框架玻璃幕墙施工与普通建筑门窗的安装具有相通性，但是与普通门窗安装不同的是，钢框架玻璃幕墙的施工相对于水密性以及气密性的要求比较高，但是由于当前的施工水平受到限制，钢框架玻璃幕墙在施工的过程中，很容易受到施工单位施工技术水平的影响，导致钢框架目前在安装之后出现漏水与漏气等问题，这也给钢框架玻璃幕墙在外墙装饰中产生了消极影响。（图3）

图3 钢框架玻璃幕墙焊接固定

3、完善钢框架玻璃幕墙相关对策

3.1 做好施工准备工作

除了运用钢框架玻璃幕墙之外，还需要明确建筑的性能及所能安装部位的混凝土梁、柱位置及高度，所能受力的强度，根据现场实际情况制作方案，并根据玻璃安装的特点，制定实施方案。对于主要的结构受力部位，做到连接可靠，固定安全。根据建筑外立面玻璃板块的分格大小，以及建筑内部功能隔墙的位置实际划分钢框架的尺寸，这样可以明确材料规格以及各种支撑材料的准确数量，更方便加工使用，对此施工人员也需要熟悉设计图纸。

3.2 严格按照施工设计进行

钢框架玻璃幕墙各材质施工安装的时候，需要严格按照施工设计的要求，在玻璃幕墙主结构的间隙中，填充防火材料，不能留下缝隙，并采用不锈钢板等材质包接，便于绝缘材料及防火材料的安装固定，立柱采用螺栓及角码连接，并再通过角码与预埋件与钢框架连接。与此同时，钢铝结合的玻璃幕墙，在钢竖龙骨与铝合金横龙骨安装时，两种材质有相容且相互化学作用，因此横、竖龙骨安装角码时，需设置不小于4mm 厚的优质橡胶绝缘垫块分隔。

3.3 做好钢框架玻璃幕墙的安装工作

为了保证钢框架玻璃幕墙应用在外墙装饰中可以取得良好的效果，相关工作人员在安装钢框架玻璃幕墙的过程中，需要根据现场实际情况，确定好幕墙的位置，在定位的过程中需要考虑建筑的整体外观效果，确定竖向钢龙骨杆件的位置，当实际的测量走向与设计要求出现比较大的偏差时，就需要及时进行调整。除此之外作为钢框架玻璃幕墙施工中的重要组成部分，钢骨架对于安装质量以及整体玻璃幕墙的施工有着重要的影响。因此施工人员在安装钢骨架的过程中，需要按照正常的安装顺序安装钢骨架，并保证接口位置的连接以及骨架整体结构的平衡与稳定[7]。

3.4 提升钢框架玻璃幕墙安装技术水平

在安装钢框架玻璃幕墙的过程中，由于制作工艺及安装水平的差异，钢框架与玻璃之间出现漏水以及漏气等现象，严重影响了钢框架玻璃的质量。钢框架玻璃幕墙相对玻璃板块较大或存在异形玻璃构件，对于气密性以及水密性的要求比较高，因此在安装的过程当中，需要严格按照施工工艺逐步安装，确保气密性、水密性等相关性能达标。保证钢框架玻璃在安装中的质量，相关施工单位还需要做好幕墙结构胶质量控制工作，尽可能的选择高质量且性价比比较高的结构胶，同一幕墙工程在施工的过程道中，应采用同一品牌的单组分或双组分硅酮结构密封胶，并应有保质年限的质量证书。

3.5 幕墙安装

钢框架玻璃幕墙的安装方法与普通明框框架幕墙的安装方法基本相同，需要注意的是钢框架立柱与多种材料相互铰接时，连接处需加设橡胶垫块进行分隔。首先是安装钢框架，钢立柱是通过预埋钢板或者是后部预制埋件与建筑钢筋混凝土主体结构可靠连接，为了减小幕墙重力产生的长期荷载，及风荷载作用下幕墙的自然位移，钢竖龙骨采用吊挂式的连接方式，采用钢制角码悬挂，在钢柱连接顶部切割圆孔，底部切割长条孔，采用双排对穿螺栓与角码可靠连接，在减小重力长期载荷的同时，也保证了钢竖框因为温差变形产生的伸缩及位移。钢竖立柱与钢横龙骨之间也同样通过角码连接，为了保证温差变形产生的钢龙骨伸缩及位移现象，钢横龙骨的一端切割长条孔加对穿螺栓连接的方式，另一端切割圆孔加对穿螺栓连接的方式或者是满焊焊接方式，做到安全可靠连接。其次是在面板安装上，玻璃通过铝合金转接支承托件以及钢框配合胶条固定在龙骨上，并与龙骨结合处采用硅酮结构密封胶粘接，并安装密实，结合牢固。因为钢框壁厚较厚，连接多采用双排不锈钢对穿螺栓固定。玻璃外饰面接缝缝隙处采用丁基胶板配合三元乙丙橡胶条，保证了幕墙的水密性及气密性能，转接隔断条也切断了室内外冷热桥传递的途径，很好的保证了幕墙的隔热性能。

3.6 工程验收及后期保养

在项目验收之前需要对幕墙的表面进行清理，并提交相关的文件以及材料部件质量保证书，钢框架玻璃幕墙的隐蔽验收也需要按照其要求进行，钢框架四周必须做到完全密封封堵。质量检验应通过目视检查以及抽样检查进行。钢框架的接头也需要抗震联合处理，并且防雷系统也需要符合规范要求。幕墙工程竣工后一年时，应对幕墙工程进行一次全面的完整的检查，检查项目应包括：幕墙整体有无位移，钢框架有无变形，错落及松动；主要承力构件、连接构件是否损坏、连接是否可靠、有无锈蚀等；玻璃板块有无松动和破损；密封胶条有无脱胶、开裂、气泡脱落等现象，此后每五年应进行一次完整的检查。

结语：

随着时代的发展以及人们对于居住环境美观性的要求，在建筑外立面装饰幕墙设计中，钢框架玻璃幕墙将会更受青睐，会被更广泛的运用于各式各样的建筑当中，充分发挥出它的优越性，改变幕墙外观的格局，使建筑外立面装饰更加绚丽多彩，建筑幕墙也将会达到新的层次和高度。同时，钢框架玻璃幕墙存在着很多问题，只要能充分的了解其特性，合理运用，就能发挥出钢框架玻璃幕墙的优势。