点式幕墙基础知识

1、点式幕墙体系构造及成本分析点式幕墙基础知识 点式玻璃幕墙（Point Supported Fixing System Full Glass Wall）也有人称作驳接式全玻璃幕墙，指幕墙玻璃的每一分格以点连接形式（用钢爪或其他连接件）将幕墙荷载和作用传到中间支撑结构，再由中间结构传到主体结构的无金属框，视野开阔的玻璃幕墙。它改变了过去着重用玻璃来表现窗户、建筑，表现质感，表现体形的传统手法，而是更多的利用玻璃透明的特性，追求建筑物内外空间的流通和融合，人们可以透过玻璃清楚的看到支撑玻璃的整个结构系统，是这种结构系统从单纯的支撑作用转向表现其可见性。由于这种奇特效果，虽然他诞生到现在只有30多年时

2、间，以广泛应用于各种大型公共建筑。点式连接玻璃幕墙在30多年的时间里，自身经历了一个发展和完善的过程，最初是在经过强化处理后的玻璃四角打好孔，然后用铜质矩形连接板内外夹住玻璃，并用螺栓加以固定，内侧连接板与金属肋相连接，金属肋支撑在主体结构上，达到玻璃固定定位，当时点式连接全玻璃幕墙安装高度曾达到20米以上。70年代在此基础上作了改进，取消了外表面上看的很清楚的铜质连接板，而用在外表面几乎看不清楚的面积极小的平头螺钉，即在强化玻璃的四角按螺栓的断面形式打孔在螺孔中塞入圆孔型垫圈，螺栓通过垫圈中部的孔，并在螺栓与玻璃平面接触处也衬以平垫圈，使螺栓与玻璃通过垫圈的缓冲作用减少外力（重力、风荷载、地

3、震作用、温度变化）引起的应力集中。80年代又开发了半球状铰接螺栓，它可以自由转动，而且这个特别螺栓的转动中心和玻璃的重心（即厚度的中心）是一致的，它比平式体系有了显著的改进，平式体系由于玻璃的支撑构件都突出于玻璃之外，很容易在连接处产生扭矩，而半球状铰接螺栓则是转动中心与玻璃重心一致，可减少这种效应，后来又开发了称作H型的连接件，它对每四块玻璃的四个孔洞予以连接，在四个点上分设每块玻璃各自的回转铰，以此来消除外力引起的每块玻璃的部分位移。除H型连接件支撑玻璃外，在竖向每组玻璃中间有一组弹簧承受下面玻璃的荷载。近年来这种点连接全玻璃幕墙又向采用中空玻璃的幕墙推广，为了防止中空玻璃打孔后的漏气问题

4、，在铰接螺栓处插入了一环状金属垫圈，并在与玻璃交接处加上聚异丁烯橡胶片覆盖，然后外面再用铝制的垫片加以保护，最后用硅酮密封胶进行添缝处理。点式幕墙具有如下特点：1它不仅是一个方法，而且是一个系统，构成系统的各要素，互相依存，互相制约，互相影响。2该系统有三个要素：玻璃（幕墙的面板）；钢爪或其他连接件；中间支撑结构（支撑由面板传来的荷载和作用，并由该结构传到主体结构）。3中间支撑结构对玻璃的连接形式是点连接。作用在幕墙玻璃上的分布荷载，通过钢爪等连接件，将这些分布荷载转换成集中荷载传递到中间结构上。中间结构对玻璃是点支撑。4视野开阔 点式玻璃帷幕技术是依赖机械连接装置实现安全固定的；机械装置具有

5、优良的可调整性，耐久性；配合弹力（或压力）系统等特殊装置，可产生硅酮胶无可比拟的安全固定效果。 点式玻璃帷幕设计要本着控制成本，易加工、易施工、易维修，满足承载力和美观的原则，从各个环节都考虑周到，包括型式、材料、加工施工等各个环节；零件的标准化、系列化，使产品形成批量生产，从而降低成本；尽可能沿用成熟的技术，可以提高工作效率，减少浪费。设计零件时，还要考虑加工的工艺；选择装配关系时，要考虑现场施工的难易。点式幕墙的安装形式. 节点构造点式幕墙最初采用内外金属板的补丁式连接方法，但不美观，现在点支式玻璃幕墙的玻璃面板由支点支撑，通常为四支承，也有6点或8点支承。钢制支承点通过玻璃上的圆孔与玻璃

6、连结。支承点钢轴与圆孔之间有一空隙，并用尼龙套管内衬，支承点头部与玻璃间有弹性垫片，这些措施使玻璃有一定的活动余地，而且不与金属直接接触，防止受力后局部应力过大而损坏，点式幕墙的扣件采用球铰螺栓是当前普遍采用的连接方法，球铰是关键部件，它可在一定范围内自由转动，对玻璃的约束力会大大减少。单玻璃浮头式扣件组件中空玻璃断热式扣件组件. 支撑头的形式 支撑头通常采用沉头和浮头两种形式，沉头式的连接件沉入玻璃表面，表面平整美观，也不容易积灰污染玻璃表面，但玻璃要开锥形孔洞，加工复杂，而且要求玻璃厚度不小于mm当受力不需要这么厚的玻璃时，不仅增加造价而且加大幕墙重量。特别是夹胶玻璃，为加工锥孔而增加外层

7、玻璃厚度，不仅增加费用、加大重量，而且因两块玻璃厚度相差太大而容易开裂。相反，浮头式扣件突出在玻璃平面外，玻璃无须开锥形孔，对玻璃厚度无特殊要求。中空玻璃的支撑点有两种形式，一种支撑头穿过两块玻璃，直接连接内外两片玻璃，另一种是只连接内侧玻璃，外侧玻璃仍由结构胶粘结。. 连接钢爪常用爪件结构形式种类型式种类型式四点X型三点Y型H型两点V型单点V/2型I型I/2型U型点式玻璃幕墙的结构体系及特点 点式幕墙的主结构，一直是一种倍受注目的结构形式，它的主要特点就是能够充分利用不同材料的特点，以适应各种建筑造型变化的需要。因此点式玻璃幕墙结构具有受力合理、重量轻、形式活波新颖，能够突出人类艺术创造力等

8、优点。从结构体系来分，可分为：刚性结构体系、柔性结构体系和刚柔性组合的结构体系三大体系。1. 刚性结构体系刚性结构体系的特点是结构具有很好的刚度，结构的形式由构件的刚度形式决定，属于这一类体系的结构有：玻璃肋结构体系，轻钢结构体系，钢性网架结构体系，轻钢结构体系其截面形式多种多样，主要形式除了考虑受力形式外，也要结合建筑本身的特点、环境及使用功能综合考虑设计钢结构截面。其中单杆式支承结构最为简单，因为无论横梁还是立柱，都是受弯梁工作状态，通常采用钢管或工字钢。当单根杆件已无法满足承载力和刚度的要求，此时可以采用双杆，中间以横杆相连，形成空腹桁架。在风荷载作用下，幕墙主要受力杆件的相对挠度应小于

9、L/180，绝对挠度应控制在20mm以内。钢结构施工时，要符合以下要求：² 相邻两桁架间距允许偏差±2.5mm；² 桁架垂直度允许偏差1/1000，绝对误差小于或等于5mm；² 桁架外表面平面度允许偏差（相邻三柱）5mm；² 相邻两钢爪套水平间距尺寸允许偏差-3+1mm；² 相邻两钢爪套水平高差允许偏差1.5mm；² 钢爪套水平度允许偏差2mm；² 同层高度内钢爪套高低差偏差L小于或等于35m，允许值为5mm；L大于35m，允许值为7mm；² 相邻两钢爪套垂直间距尺寸允许偏差±2.0mm；

10、78; 单个分格钢爪套对角线尺寸允许偏差±4mm；² 钢爪套端面平面度允许偏差±6.0mm；² 装上钢爪后端面相对于玻璃面平行度允许偏差1.5mm。2. 柔性结构体系柔性结构体系的特点是大多数结构构件为柔性构件，结构的形式必须由体系内部的预应力形式决定。属于这一类体系的结构有：拉杆结构体系和拉索结构体系。上海大剧院就为拉索结构。 悬索结构是一系列受拉的索作为主要承力构件，这些索按一定的规律组成各种不同形式的体系，并悬挂在相应的支撑结构上。索一般采用高强度钢丝组成的钢铰线、钢丝绳和钢索束，但也可采用钢拉杆、钢拉筋或带状钢板。悬索结构便于建筑造型，能适应多种

11、多样的建筑外形，能够比较自由的满足各种建筑美学的表达形式，因而近年来发展的后现代主义建筑，采用悬索结构逐渐多起来，在玻璃屋顶和点式全玻璃幕墙中应用预应力双层悬索体系更为广泛。双层悬索体系的承力索、稳定索和连系杆，一般布置在同一平面内，类似传统的平面桁架，又称为索桁架。 点式全玻璃幕墙所采用的悬索结构，既要有承力索又要有平衡索，设计时尽量使跨度小的方向为主受力索，跨度大的方向为平衡索，受力的双层悬索结构一般设计成对称型，这是因为幕墙不仅要承受正风压，还要承受负风压，设计成对称结构，正风压的承力索变成了稳定索，而负风压承力索在正风压时变成稳定索。这样就保证了在正负风压的情况下，双层所系的完整性。

12、双层索体系中，必须设置稳定索，这不仅是为了抵抗风压力的作用，而且由于设置了相反曲率的稳定索及相应的连系杆，可以对体系施加预应力，使索系绷紧，以保证索系必要的形状稳定性和刚度。悬索结构是靠结构变形后产生的抗力来平衡外载荷，而预应双层悬索体系既连接玻璃面板，又连接主体结构，既要有足够变形以平衡外荷载，又要变形不致过大，从而保证玻璃面板和建筑立面的平整性和水密性。必须合理的设计预应力，预应力过大拉锁容易断裂，预应力过小则刚度不够，而且容易振动，在设计及施工中，要防止预应力松弛，要保证整个结构预应力的均匀。 双层悬索的一般形式：H型 梭型 X型鱼型拉索（交点处不能有分格）鱼型拉杆（交点处可以有分格）3

13、. 刚柔性组合结构体系就是刚性结构体系和柔性结构体系融为一体，使结构具有刚性结构的安全感又有柔性结构的美观感。自平衡体系的结构为中间钢结构杆两侧拉杆或拉索结构，应用内力自平衡原理，既钢拉杆的预张拉力由钢管抗压平衡。自平衡结构体系点式幕墙玻璃的选用1材质 由于孔洞边缘应力集中，浮法玻璃强度低，容易破裂，所以面板玻璃应采用钢化玻璃。当面板采用夹胶玻璃时，也应先钢化后夹胶。孔洞加工应在钢化前进行。玻璃的边缘和孔洞边缘应在钢化前先边缘加工，加工要求至少细磨（200目以上）。2厚度浮法式支承头厚度无特殊要求，一般厚度不小于6mm，沉头式支承头要求锥形孔洞，玻璃厚度不小于mm，如采用夹胶玻璃，则外片玻璃厚

14、度不小于mm；内片厚度不宜小于mm，不应小于mm。.玻璃的种类 单玻璃具有加工简单，价格便宜的优势，但保温隔热性能较差。中空玻璃能大幅度提高保温隔热性能的原因是玻璃的热传导系数K值为0.8W/m.c,而空气的K值为0.03W/m.c，惰性气体的K值就更低了。中空玻璃防结露和隔音性能都比较好。在安全性能要求较高的场合，往往选用夹胶玻璃，在两层玻璃之间夹入聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶片，当玻璃受力破坏时，碎片仍会被PVB胶片粘在一起，避免因玻璃掉落而造成人员伤害或财产损失；PVB胶片具有对声波的阻尼功能，因此有良好的隔音效果；能有效的减弱阳光的透射，防止眩光，不致造成色彩失真，还对紫外线有阻挡作用，

15、保护陈列品和商品免受紫外光辐射而退变颜色。胶片还可以作成各种文理图案。 环保-点式玻璃帷幕一般不采用反射性的镀膜玻璃，以避免光污染的发生；LOW-E（低辐射）玻璃只对热能产生反射，对光线的反射作用极弱，因此没有光污染的问题。在满足风荷载作用下受力计算的前提下， 选用常规玻璃产品；尽量提高开材率，降低成本，玻璃常用规格宽为.m或.m。点式幕墙支座形式受力分析一、 点式幕墙结构支座形式的选择对主体结构的影响 支座若采用如图1固端支座，需要主体结构承受幕墙水平荷载形成的剪力外，尚需承受弯矩。 若采用如图2两边双铰支座，则主体结构除承受水平荷载形成的剪力外，尚需承受水平荷载引起的拉力，特别是在跨度较大

16、的情况下，此拉力已足以对主体结构产生巨大的破坏。 若采用如图3一边双铰支座，一边单铰支座，则主体结构只需承受水平荷载引起的剪力。 图1 图2 图3二、面板玻璃的计算1面板的应力和挠度面板的最常见支承条件为四点或六点支承，也会遇到一边为金属槽一边点支承的情况，有时会采用四点嵌固。2内力与挠度技算面板的应力：=M/W W=t2/6式中：板中应力（N/mm2）；M板的弯矩（N/mm）；W板的截面抵抗矩（mm3）；t玻璃板的厚度（mm）；四点支承板最大弯矩发生在长边中点：Mmax=my*q*b2式中：b板的长边（mm）；q板的荷载设计值（N/mm2）；my长边中点最大弯矩系数，按表1查取。四点支承板的

17、最大挠度 u可按下式计算：u=maxqkb4/D式中：b板的长边（mm）；qk板的荷载设计值（N/mm2）；max板的挠度系数，按表1查取；D板的刚度（N/mm）；D=Et3/12(1-2)玻璃的泊松比，=0.2t板的厚度（mm）；夹胶玻璃的等效厚度按表4取用，中空玻璃的等效厚度取单片玻璃厚度的1.2倍；E玻璃弹性模量，取E=7.2x104（N/mm2）。表1 四点支承玻璃板的最大弯矩系数my和最大挠度系数maxa/b0.500.550.600.650.700.75max0.014170.014250.014960.015550.016300.01725my0.13030.13170.1335

18、0.13550.13760.1398a/b0.800.850.900.951.00max0.018420.019840.021570.023630.02603my0.14230.14490.14770.15060.1536夹胶玻璃的等效厚度t（mm）单片厚度t16881010121212单片厚度t266881081012单片厚度t9.210.812.213.915.315.716.918.4点式幕墙成本分析 根据不同的结构体系确定使用不同的构件，组成各种成本，下面介绍几种典型的点式幕墙成本的组成（后附主要产品价格）：拉索结构点式幕墙主要组成序号项目名称单位备注1玻璃m22法国罗纳7B结构胶支罗纳公司3法国罗纳6EC耐侯胶支罗纳公司4不锈钢扣件套SUS3045四角驳接件件SUS3046两角驳接件件SUS3047单角驳接件件SUS3048转接件件9悬杆（组合件）套SUS30410钢铰座件SUS30411钢拉索mSUS30412钢拉索固定锁头套13钢拉索紧固锁头套钢结构点式