建筑幕墙无焊接安装构想

1、Conception of building curtain walls non-welded installation北京嘉寓门窗幕墙股份有限公司 周佩杰BeijingJiayuCurtainwall Decoration Engineering (Group) Co.,LTD. Peijie Zhou摘要：本文以常规连接的方式介绍了焊接安装，无焊接安装的典型方式，阐述了无焊接安装的构想，连接强度和经济的可行性。其目的是探讨无焊接安装、工厂化施工的可行性。Abstract: The conventionalmethods of the welded installation and non-

2、welded installation are introduced by this paper, it describe the conception, joint strength and economic feasibility of non-welded installation,The goal is to discuss the feasibility of non-welded installation and its industrialized construction.关键词：建筑幕墙、无焊接、安装、工厂化、施工Key words: building curtain wal

3、l, non-welded, installation, industrialized, construction.建筑幕墙是悬挂在建筑主体结构上由支承结构体系和面板组成，可相对主体结构有一定的位移能力或自身有一定变形能力，不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙，做为外围护墙的建筑幕墙必须保证与主体结构有效的连接和足够的连接强度，并相对主体结构有一定的位移能力或自身有一定变形能力，又要有现场施工的便捷性，为此连接是建筑幕墙施工的关键。一、 问题提出建筑幕墙与建筑主体结构的连接一般都是通过钢连接件焊接在建筑主体结构的预埋件上，再通过螺栓将钢连接件或其它连接方式与幕墙支承结构连接。预埋件主要有侧埋和

4、平面埋两种方式，其预埋件主要有槽式和板式两类，而连接件是多种多样的，关键是连接后的固定方式。1、 侧埋槽式埋件典型安装连接节点（见下图）将槽式埋件预先埋设在建筑主体结构内，通过T形螺栓与钢连接件进行连接，利用槽式埋件的通槽和钢连接件的竖向长孔实现左右和上下的调整，并通过螺栓与幕墙主挺进行连接，利用钢连接件的横向长孔实现前后的三维调整，三维调整合格后将螺母与垫片、垫片与钢连接件焊接牢固，完成幕墙与主体结构的连接安装。2、 侧埋板式埋件典型安装连接节点（见下图）将板式埋件预先埋设在建筑主体结构内，将钢连接件与板式埋件进行点焊，并通过螺栓与幕墙主挺进行连接，利用钢连接件的横向长孔实现前后的调整，调整

5、合格后将螺母与垫片、垫片与钢连接件焊接牢固，将钢连接件与板式埋件进行满焊，完成幕墙与主体结构的连接安装。3、 焊接安装优缺点综上述介绍的两种典型安装方式，建筑幕墙与建筑主体结构的焊接连接，虽然强度好，但由于焊接产生的电火花易造成火灾和对产成品的损伤，必须进行有效的成品保护，同时焊接产生的高温导热也会灼伤材料，对防腐保护层破坏需进行二次防腐；由于在焊接时会产生很大的变形量，对幕墙立柱安装产生变形，导致受力不均，从而影响安装质量；由于焊接时产生大量的烟雾和电弧光，对施工环境有一定的影响，工人在施工过程中必须做到有效的安全防护和劳动保护；由于当采用化学螺栓固定后置埋件时严格禁止高温，将连接件同其焊接

6、时，高温影响化学螺栓的强度；由于采用电焊焊接，对现场安装电源有一定要求，所以是制约工程进度的一个重要工序，为此经过焊接的连接件是刚性连接，缺乏相对于主体的位移能力和变形能力，采用无焊接安装在幕墙安装上势在必行。二、 无焊接安装建筑幕墙与建筑主体结构的连接关键是将经过三维或二维调整后，带圆孔的方垫片与长孔的连接件的固定方法，并保证建筑幕墙在外力的荷载作用下无位移，保证建筑幕墙的强度设计要求。无焊接连接就是要采用机械的连接的原理，将圆孔的方垫片与长孔的连接件通过在其表面上预先加工的齿条进行咬合后用螺栓固定，控制其位移，在螺母与垫片之间加弹簧垫片，防止螺母退扣，保证连接强度。1、 侧埋槽式埋件无焊接

7、典型安装连接节点（见下图）将带有通槽的槽式埋件预先埋设在建筑主体结构内，通过T形螺栓与钢连接件进行连接，利用槽式埋件的通槽和钢连接件的竖向长孔实现左右和上下的调整，并通过螺栓与幕墙主挺进行连接，利用钢连接件的横向长孔实现前后的三维调整，在三维调整时将垫片齿条与钢件的齿条进行交叉，调整合格后将垫片旋转与钢连接的齿条进行咬合，用力矩搬手将螺母拧紧，把弹簧垫压实，防止螺母退扣，完成幕墙与主体结构的连接安装。2、 侧埋板式埋件无焊接典型安装连接节点（见下图）将中间带圆孔两侧为长条孔的板式埋件预先埋设在建筑主体结构内，通过半圆头方颈螺栓与钢连接件进行连接，利用板式埋件的通槽和钢连接件的竖向长孔实现左右和

8、上下的调整，并通过螺栓与幕墙主挺进行连接，利用钢连接件的横向长孔实现前后的三维调整，在三维调整时将垫片齿条与钢件的齿条进行交叉，调整合格后将垫片旋转与钢连接的齿条进行咬合，用力矩搬手将螺母拧紧，把弹簧垫压实，防止螺母退扣，完成幕墙与主体结构的连接安装。3、 侧埋槽（板）式埋件无焊接典型安装连接节点（见下图）将通槽的槽式埋件（或中间带圆孔两侧为长条孔的板式埋件）预先埋设在建筑主体结构内，通过T形螺栓（或半圆头方颈螺栓）与钢悬挑件一端圆孔进行连接，利用槽式埋件（或板式埋件）的通槽实现左右的调整，带长孔齿条钢悬挑件的一端与带圆孔支撑钢件的一端通过螺栓进行连接，利用悬挑件的长孔实现前后的调整，带长孔齿

9、条支撑钢件的一端通过螺栓与幕墙主挺进行连接，利用支撑件的长孔实现上下的调整，在三维调整时将垫片齿条与钢件的齿条进行交叉，调整合格后将垫片旋转与钢连接的齿条进行咬合，用力矩搬手将螺母拧紧，把弹簧垫压实，防止螺母退扣，完成幕墙与主体结构的连接安装。本节点主要的是解决了一个钢连接件要进行不同方向的齿条加工的问题，而每个钢件的齿条加工都于长长度方向一致，可以轧制加工。4、 无焊接安装的质量控制无焊接安装的质量控制的关键点，主要解决齿条的加工及其加工精度，特别是在一个钢件上分别采用纵、横两个方向的齿条加工，另外要保证齿条要有足够的强度。齿条的加工可以通过机械滚压加工，冷冲压加工获得，当采用齿条与角钢方向

10、一致时也可以通过热轧加工而成。要保证孔的加工与螺栓的配合精度，螺栓不能采用细杆螺栓，螺纹外径与螺杆直径相等。为了保证螺栓不退扣，采用GB/T 7244重型弹簧垫圈防止螺母退扣，也可采用内为普通螺母外加扣紧螺母双螺母锁紧防止退扣。5、 强度计算连接件与幕墙结构连接时一般采用长孔内外调整，这时齿条主要承受幕墙的风荷载，当与建筑结构主体连接时一般采用长孔上下调整，此时齿条主要承受幕墙重力荷载，而对齿条的齿面承受的是承压力，所以齿条应计算其承压承载能力，其受力分析见图一或图二。 图一：受重力荷载时的拉力 图二：受风荷载时的挤压力齿条承压承载能力Ncbl=fsAs 式中： fs：材料强度设计值 按照钢结

11、构设计规范GB50017-2003的规定采用Q235热轧钢材时fs=215N/mm2As：承载面积齿条承载面积As=h/sin(B-b）Ltg/2h 式中：h：齿高；:齿条夹角； L/2h/tg：齿条数量；B-b：齿条有效长度。（1）当齿条夹角=45、齿高h =0.6mm时，齿条承压承载能力Ncbl=fsAs=215（40-18）40tg45/2=2152233=N/mm2（2）当齿条夹角=45、齿高h =时，齿条承压承载能力Ncbl=fsAs=215（40-18）40tg45/2=21522N/mm2 （3）当齿条夹角=45、齿高h =1m时，齿条承压承载能力Ncbl=fsAs=2151/s

12、in45（40-18）40tg45/21=21522N/mm2 （4）齿条夹角=60齿高h =时，齿条承压承载能力Ncbl=fsAs=215sin60（40-18）40tg60/2=215922257=N/mm2（5）齿条夹角=60齿高h =时，齿条承压承载能力Ncbl=fsAs=215（40-18）40tg60/2=215232243=N/mm2（6）齿条夹角=60齿高h =1mm时，齿条承压承载能力Ncbl=fsAs=2151/sin60（40-18）40tg60/21=21522N/mm2从上述六个计算式上分析，当=60时要优于=45，象螺纹一样细牙螺纹比粗牙螺纹强度好；当h =时优于h

13、 =和h =，为此齿条加工优选顺序是=60，h =；=60，h =；=45，h =；=45，h =。按有关规范规定计算的幕墙连接处的水平总力一般为8000-15000N之间，自重总值设计值5000-10000N之间，总合力8000-15000N之间，而经过计算的钢件齿条承压承载能力最小的计算，是总合力的最大值的6倍，为此强度可以满足规范要求。6、 经济分析在钢件上加工齿条每1000Kg需增加1000元加工费，也就是增加1元/Kg的钢件加工费，按每个钢角件，每个方形垫片Kg计算，每套组件增加：g2+Kg4=3.24Kg1元/Kg=3.24元/的钢件消耗，其增加额：/3.24元/。由于在工程中采用了无焊接安装，减少的电焊