幕墙节点设计

幕墙节点设计探索摘要：本文通过对工程案例的调查分析，结合幕墙性能试验，提出建筑幕墙节点设计中存在的问题，并参考国外先进的节点设计技术，对我国建筑幕墙的设计提出一些建议。主要包括环保施工、防噪音、室内拆装等方面的技术，供幕墙企业和建筑设计单位在幕墙选型时参考。关键字：幕墙

节点设计

物理性能一

前言建筑幕墙受到广大建筑师的青睐，在国内的应用量很大。但幕墙的技术水平与国外相比还存在一定差距，原因很多，一方面幕墙技术的发展受市场接受程度的制约，许多新技术、新材料、新理念的应用都必须被建筑市场接受，才会得到广泛的应用和发展；另一方面幕墙的造价问题往往起到决定性作用，企业在激烈的市场竞争中不得不展开价格战，结果使我国幕墙的整体技术发展缓慢，与巨大的市场相脱节；第三方面与企业在科研方面的投入相关，企业的设计和研究人员为了应付繁重的工程任务，很难投入精力来研究幕墙节点的设计问题。从幕墙行业整体看来，国内仍以普通框架幕墙为主，近些年发展起来的在技术方面较有优势的单元幕墙和双层幕墙等得不到应有的发展。而且在技术方面不论是那一类幕墙，与国外幕墙发达的国家相比均有一定的差距，这一点需要我们思考，更需要多方面的投入。本文试图通过近些年的试验室检验和工程案例的分析，将工程中容易被忽视的问题总结出来，对幕墙节点设计提出一些看法，不一定全面和正确，仅供参考。二幕墙设计存在的问题1．隐框幕墙现场打注结构胶现行规范JGJ102和GB/T50210中均对结构胶的打注环境提出要求，规定隐框幕墙应在符合条件的专用房间内进行，不能在施工现场打注结构胶。但在试验室检测和工程质量检测时现场打注结构胶的现象仍时有所见。尤其是半隐框幕墙，在隐框部分节点设计时采用无副框结构，直接用结构胶粘接。这种设计方面的缺陷，必然给工程造成潜在的安全问题。图1为试验失败的情况。此主题相关图片如下：图1

无副框半隐框幕墙抗风压失效现象更有甚者，在北京某工程中，隐框幕墙玻璃单元没有副框，均靠少许结构胶和双面贴与横梁立柱粘接，造成巨大的工程隐患。2．隐框幕墙中空玻璃的设计和选用存在问题

采用中空玻璃是解决幕墙隔热问题的有效方案，但由于设计人员的误解，往往将靠近室内的一片设计成普通浮法玻璃，且厚度比外片薄1~3mm，达到降低幕墙成本的目的。但我中心的试验发现，这种设计存在一定的问题，经常内片发生爆裂，达不到预期的效果。建议在工程中尽量选用双钢化的中空玻璃，且双片玻璃厚度差控制在为2mm之内。在北京的某个幕墙工程，采用8T+12A+6F外片钢化内片普通浮法玻璃的隐框中空幕墙，工程还没有交工，已有250多片玻璃发生炸裂，严重危机使用者的安全。初步分析认为内外温差、安装误差和中空玻璃副框设计的失误是造成玻璃炸裂的主要原因。其节点图原理见图2，在图2中由于副框的粘接位置不当，玻璃板块所受的风荷载和温差应力需要通过内片玻璃传递给幕墙框架，不能向图3那样直接传递给框架。使已经变薄、强度降低的内片玻璃不堪重负，出现严重的炸裂现象。图2

北京某工程节点示意图图3

隐框幕墙节点示意图3．玻璃自爆的控制玻璃自爆是目前门窗和幕墙行业需要解决的问题。我国现行规范JGJ102和JGJ3035对玻璃的引爆处理没有作出明确的规定，致使许多工程业主和幕墙设计人员忽视对玻璃设计、选用和加工质量的要求，致使许多工程的钢化玻璃自爆现象相当严重。新近执行的GB/T50210-2001对幕墙玻璃的引爆处理提出明确的要求，8mm以下的钢化玻璃须进行引爆处理，并且对玻璃加工提出要求，希望引起足够的重视。4．无防噪音设计幕墙因热胀冷缩和风力等原因，会在金属件之间产生摩擦噪音。而这种噪音与相对高档的幕墙建筑很不协调。国内企业为了降低幕墙系统的价格，基本上不考虑防噪音设计，因此幕墙工程产生噪音的现象比较严重。5．不可拆卸性设计目前我国通行的幕墙体系均在外部进行安装施工，幕墙的可拆卸问题被忽视，以至幕墙整体完工后，进行局部更换变得相当困难，尤其是石材幕墙和单元式幕墙，这种现象比较严重。希望设计者充分考虑幕墙的可拆性，降低幕墙的运行和维护费用。在欧洲考察时，看到某企业的办公楼石材幕墙可模拟一年四季的变化进行面材更换，足以说明幕墙的可拆性并不困难，而且非常必要。国内技术比较先进的企业已经注意到幕墙可拆卸性设计的重要性，如石材幕墙的背栓结构和小单元结构、单元幕墙和小单元幕墙的组合设计等。6．开启扇挂接结构无防脱设计目前，开启扇采用挂接结构形式比较多，在重力作用下开启扇保持垂直稳定状态，并且在上部一般设有披水胶条，看上去比较完整、可靠。但工程案例证明，仅靠重力作用并不可靠，仍会有滑脱的可能，因此建议在挂钩上部设置压板固定，做到万无一失。三国外流行的设计理念1．“环保施工”，现场不打密封胶，不进行结构件的焊接所谓的环保施工，有两方面的含义：现场不打密封胶，不焊接。由于现场施工条件较差，并且施工质量容易受到工人责任心和情绪的影响，因此在欧洲更看重结构设计本身的重要性，很多节点采用结构化防水，不再依靠密封胶被动防水的设计理念，使幕墙的整体性能提高到一个新的层次。结构化防水设计在欧洲和北美比较流行，采用扣板和EPDM胶条相结合，利用等压原理和雨幕原理对幕墙节点构造进行合理设计，在降雨量不大的地区，采用这样的结构比较实用，且成本低，性能可靠。现场焊接，包括予埋件的焊接在国内引起过很多争论，但在欧美和南亚国家更普遍采用设计本身完成转接件的最后定位。如采用齿啮合长孔、齿啮合角板和防滑动螺母等技术设计转接件，避免焊接带来的诸多缺陷。2．采取措施降低幕墙噪音为了降低噪音，国外的幕墙设计师作过很多研究，在金属件的连接部位采用其它柔性材料的衬垫，当幕墙的横梁和立柱发生位置变化时能够起到缓冲作用，降低幕墙的运行噪音。3．幕墙的可拆卸性绝大部分幕墙采用室外安装和拆卸，一旦部分板块破损，维修将变得相当困难。意大利某公司设计开发出一套成功的幕墙体系，在幕墙的横料和竖料之间不用螺栓等紧固件连接，采用钢柱叉接，并且在钢柱外包有护套，使横料和竖料之间可自由伸缩，并且不会产生噪音。横料叉接件采用定位销定位，需要拆卸时仅需要将定位销推到横料内部即可将横料和竖料分开，实现任意拆卸。下面是欧洲某公司可在室内更换单元板块的幕墙系统示意图。图4

可在室内更换的幕墙系统示意图4．幕墙平面度的可调性设计⑴

转接件的三维可调性

发达国家更强调人和自然的融合，幕墙既不能反光太多，又不能发生较大的影像畸变，非常注重幕墙的平面度调整问题，因此三维可调转接件被广泛采用。国内许多企业这方面也很重视，自行开发很多实用的三维可调的转接件。⑵

中空玻璃设有均压孔由于中空玻璃合片地点和幕墙的施工地点可能会有大气压力、空气温度、空气密度和海拔高度等方面的差异，如果采用一次性封死，就有可能造成中空玻璃的“外凸”或“内凹”现象，不可避免地发生较大的影像畸变。因此在国外有些特殊要求的工程中，在中空玻璃合片时预留防尘良