框支承玻璃幕墙的设计及安装施工

李丹鄂

(中信建筑设计研究总院有限公司 武汉 430000)

1 框支承玻璃幕墙概述

规范[1]中定义,建筑幕墙由支承结构体系与面板组成的、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维护结构或装饰性结构。幕墙按照面板材料可以分为:玻璃幕墙、铝单板幕墙、石材幕墙及各种人造板材幕墙。其中玻璃幕墙应用的最广泛。

2 框支承玻璃幕墙设计

2.1 幕墙方案设计

无论哪种类型的幕墙,设计的内容、方法及步骤基本一致,因此设计内容部分,不分幕墙类型,统一进行设计。

2.1.1 幕墙类型选择

一个幕墙工程的设计,需要根据效果图、建筑平面图、立面图,大致确定幕墙的类型;然后与建筑师进行沟通、交流,最终确定整个工程的幕墙类型。这一步是幕墙设计的基础。在此基础上进行幕墙方案设计,以便根据规范确定幕墙的性能等级及标准节点构造做法。

2.1.2 抗风压设计

根据建筑物所在地区、具体位置、建筑造型及建筑高度,计算玻璃面板所承受的风压值;再根据风压值及建筑立面分格、结构图,计算确定玻璃面板的厚度、立柱和横梁的大小。在一般的商业写字楼,幕墙的立柱和横梁大多数选用铝合金型材;在体育场、机场及大型高铁站等大跨度结构的项目,幕墙的立柱和横梁一般采用钢型材。在幕墙设计时,优先采用铝合金型材进行设计。

2.1.3 防雨设计

根据建筑物所在地区、具体位置及建筑高度,计算幕墙的水密性能指标;再根据水密性能指标选取合适的密封方式,常用的方式有密封胶条及密封胶。

2.1.4 气密性能

幕墙的气密性能系指幕墙可开启部分在关闭关态时,可开启部分以及幕墙整体阻止空气渗透的能力。

2.1.5 保温隔热设计

根据规范及建筑设计所提供的建筑节能备案表上所计算的隔热系数,选取合适的构造措施,来满足建筑的隔热要求。通常在设计时,采用断桥隔热铝合金型材;在此基础上,再根据热工计算,选取合适配置的玻璃。由于现阶段国家倡导的节能环保要求,一般选用钢化LOW-E玻璃作为幕墙的面板材料。

2.1.6 采光与遮阳设计

根据规范及建筑设计所提供的建筑节能备案表上所计算的遮阳系数及采光透射比,选取满足建筑要求的玻璃。

2.1.7 光学性能设计

有采光功能要求的幕墙,其透光折减系数不应低于0.45。有辨色要求的幕墙,其颜色透视指数不宜低于Ra80。

最后根据上述所确定的幕墙各个性能参数,确定幕墙的标准节点做法。方案设计作为幕墙设计过程中最重要的一个关键点,不仅需要确定幕墙的性能等级,还需要考虑设计的材料是否方便采购、运输以及能否加工生产,设计的幕墙构造形式,是否方便现场安装。

由于幕墙方案设计最能够体现出一个幕墙设计人员的技术功底,这就要求幕墙方案设计人员不仅仅需要了解建筑师的设计思路、构思及建筑效果,还需要了解各种材料的性能、加工工艺以及施工工艺。一个幕墙设计人员往往需要多年的设计沉淀,才能够有足够的技术能力进行幕墙方案设计。幕墙方案设计完成后,需要与业主、建筑师沟通,待各方都满意后,就可以进行下一步的施工图设计工作。

2.2 幕墙施工图设计

幕墙方案设计完成后,就需要根据建筑图、结构图,进行整个项目的幕墙施工图设计,此阶段主要包含幕墙平面图、立面图、大样图及各种收边、收口位置的节点图设计。

(1)首先根据建筑立面图的分格,对一些不经济、不合理的地方与建筑设计人员进行充分的沟通后,进行微调,工作内容主要涉及到玻璃板块的大小及厚度、层间位置分格的高度及开启扇设置位置。在建筑设计过程中,由于建筑专业与其它专业穿插设计,往往会出现错、漏、碰的问题,在与幕墙有关的位置,就需要幕墙设计人员去仔细核对相关各专业的图纸,争取在幕墙施工图设计期间,把与其他专业冲突的问题都解决,以免对后期的施工带来不利影响。

(2)根据调整后的立面分格,对平面图进行分格划分并进行标注。在平面图设计过程中,需要将立面上的开启扇、百叶,反应到平面图里;根据多个项目的设计经验,有很多项目的开启扇、百叶所在的位置,后侧是实体墙,这样不仅没解决建筑所需的通风、排烟要求,在施工现场,开启扇和百叶也无法安装及开启。这一点,在幕墙施工图设计中尤为重要。

(3)平、立面设计完成后,接下来进行大样图、节点图的绘制。在施工图设计过程中,一定要把分格确定好,并应核对平面图与立面图的分格是否一致;一旦二者冲突,会给施工带来很多的麻烦,所以在设计过程中要避免这个问题。

3 框支承玻璃幕墙施工

幕墙施工前,施工单位技术人员需要根据图审完成后、并盖有图审合格章的的图纸进行图纸会审,对图纸不理解的地方和图纸不完善的地方,以图纸会审的方式提出来,以便幕墙设计人员进行解答和补充图纸。由于幕墙属于危险性较大的分部分项工程,施工单位还需要做幕墙专项施工方案;高度超过50m 的幕墙工程,还需要对幕墙专项施工方案进行专家论证。幕墙专项施工方案经过相关各方论证并批准后方能实施。施工需要严格准守规范的相关标准进行。

3.1 构件式玻璃幕墙施工

构件式玻璃幕墙安装施工安装步骤:测量放线—支座安装—立柱安装—横梁安装—密封胶条安装—玻璃安装—打注密封胶—现场清理。

3.1.1 测量放线

根据平、立面分格,需要对每一层结构进行测量并进行放线;根据平面分格及轴线位置,采用水平仪、经纬仪、线锤等工具进行放线、弹线,确定立柱支座的中心位置并进行编号。水平标高应从地面往上引出,避免累计误差。根据测量结果,统计支座所在位置的结构及预埋件的上下、左右及进出偏差;把测量取得的数据偏差记录并提交给施工单位的技术人员,技术人员根据此记录调整支座的制作尺寸。

3.1.2 安装支座

根据测量确定的支座位置编号及结构尺寸变差,安装相应的支座。支座应采取焊接或者栓接的方式与预埋件连接,焊接后的焊缝需现场进行防腐处理。

3.1.3 立柱安装

立柱的安装关乎到整个幕墙安装的质量,是幕墙安装的关键性节点。竖向立柱长度一般为建筑物的层高,立柱从下至上安装;安装时都存在上、下层立柱接长的问题。这需要在地面先把插芯插入到立柱上端并临时与立柱固定,然后将立柱调运到相应位置,与支座采用不锈钢螺栓连接,支座与立柱之间设置弹性橡校垫片;待一层的某个区域安装完成后,再安装上一层的同区域立柱。上一层的立柱下端套入下一层立柱的插芯上,每一层都如此往复安装。安装到一定数量时,应及时对已经安装完的立柱进行检查、调整、校正及固定,使其安装质量满足相关的规范[2]要求。

3.1.4 横梁安装

首先应确定各横梁在立柱相对位置的标高,用角码将横梁与立柱采用不锈钢螺栓连接起来,横梁与立柱的接触处设置弹性橡校垫片。横梁应从上往下安装,同一楼层的横梁安装应由下而上进行。当一层横梁安装完成后,应对其进行检查、调整、校正及固定,使其安装质量满足相关的规范要求。

3.1.5 密封胶条安装

顺着立柱与横梁上的槽口,通长安装密封胶条,使密封胶条与立柱及横梁紧密连接。密封胶条接缝尽量设置在层间等不宜被看到的位置。

3.1.6 玻璃安装

安装玻璃前,应再次检查立柱、横梁的位置、标高是否准确,对细微偏差进行最后一次调整。然后通过螺钉固定玻璃压块的方式,把玻璃固定到立柱及横梁上。玻璃与立柱及横梁之间有密封胶条,在玻璃下端、横梁槽口上方设置玻璃垫块,避免玻璃与立柱及横梁直接接触。

3.1.7 打注密封胶

玻璃安装完后,应对玻璃板块之间的缝隙采用密封胶进行密封处理。打注密封胶之前,应用中性清洁剂和水对有污染的玻璃和铝型材进行清洗干净,保证缝隙内无灰尘、水渍,然后采用中性硅铜建筑密封胶对缝隙进行密封处理,打注的胶缝应平整、光滑及密封严密。

3.1.8 现场清理

待所有工序都完成后,在工程移交给业主前,需全方面的对幕墙进行清洗、并用水冲洗干净。

3.2 单元式玻璃幕墙施工

单元式玻璃幕墙施工安装步骤:工厂组装—测量放线—支座安装—吊装单元体—安装单元体—现场清理。

3.2.1 工厂组装

设计人员根据施工图纸,进行构件的加工图绘制和组装图的绘制;各构件厂家按照绘制的加工图进行加工生产,然后运送到单元体组装车间;组装车间根据组装图进行组装。组装好的单元体经过工厂检测合格后,运送到工程现场。

3.2.2 测量放线

根据平、立面分格,需要对每一层结构进行测量并进行放线;根据平面分格及轴线位置,采用水平仪、经纬仪、线锤等工具进行放线、弹线,确定立柱支座的中心位置并进行编号。水平标高应从地面往上引出,避免累计误差。根据测量结果,统计支座所在位置的结构及预埋件的上下、左右及进出偏差;把测量取得的数据偏差记录并提交给施工单位的技术人员,技术人员根据此记录调整支座的制作尺寸。

3.2.3 安装支座

根据测量确定的支座位置编号及结构尺寸变差,安装相应的支座。支座应采取焊接或者栓接的方式与预埋件连接,焊接后的焊缝需现场进行防腐处理。

3.2.4 吊装单元体

在吊装单元体之前,对先前安装的支座进一步检查,看支座是够安装到位。单元式玻璃幕墙安装的难点在于单元体的吊装,吊装前应有吊装方案,并在现场进行试吊装。一般单元体吊装1组6人,安装所在层2人,负责吊装的单元体与下一层已安装单元体的插接工作;上一楼层2人,负责单元体与支座的连接工作;地面2人,通过绳索的拉扯,限制单元体吊装时在空中的晃动。

3.2.5 安装单元体

单元体吊装到位后,通过单元体立柱上的挂钩与支座进行连接,并采用螺钉进行辅助固定,限制单元体上下、左右滑动。

3.2.6 现场清理

待所有工序都完成后,在工程已交给业主前,需全方面的对幕墙进行清洗、并用水冲洗干净。

综上所述,幕墙工程是否能够取得成功,项目的幕墙设计负责人及施工负责人非常重要,幕墙设计负责人需要熟悉掌握各种规范内容、了解各种幕墙系统知识,并且需要懂得一定的材料加工工艺及施工现场的安装工艺,还需要与建筑设计师进行紧密的沟通;幕墙施工负责人需要有丰富的幕墙知识和施工经验。只有在设计负责人和施工负责人双方配合下,才能很好的完成幕墙工程。