点支式玻璃幕墙设计与施工

点支式玻璃幕墙设计与施工结构系统（一）点支式幕墙组成点支式幕墙的玻璃面板由支承点支撑，通常为四点撑，也有6点或8点支撑。钢制支承点通过玻璃上的圆洞与玻璃连结。支承点钢轴与圆孔之间有一空隙并用尼在套管内衬，支承点头部与玻璃间有弹垫片，这些措施使玻璃有一定活动余地，而且不与金属直接接触，防止受力后局部应力过大而损坏。有些支承点的头部有球铰，可以转动，能更好地适应面玻璃受平面外荷载的弯曲变形（图1）。图2为点支式玻璃的一个工程实例，该工程面板采用钢化钢化夹胶玻璃，幕墙高度30m，面板由H形钢爪支承。面板尺寸为2020mm(高)×2033mm（宽），支承结构为钢管桁架，钢管立杆为Φ318.5mm×12mm。每一支承单元由9块玻璃组成。支承单元尺寸为6060mm×6099mm。H形钢爪主要承受水平风载，重力荷载由弹簧吊挂支承点承受（三块玻璃重量）。玻璃之间缝宽15mm，用密封胶加以密封。（二）点支式皮璃幕墙的受力作用于点支式幕墙上的荷载和作用主要有：平面内：竖向重力荷载、温度作用、平面内地震作用；平面外：风荷载、水平地震荷载。对于点支式玻璃幕墙，起控制作用的是：平面内为重力荷载，平面外为风荷载。玻璃的重量可以由钢爪承受，也可以由专门承受力的弹簧挂点来承受。单片面玻璃为多点支承板，板本身在风力作用下受弯曲，面且在支承点处应力集中程度很高，应力值很大。支承点玻璃应力值与支承点结构有关，也与玻璃孔洞加工工艺有关。圆洞加工工艺高，研磨仔细，残留微缺陷（如崩边、V型缺口等）少，则应力集中程度低，应力较均匀，反之应力集中程度高，容易局部开裂，此外，板弯曲后连缘翘曲，板面黑心动，如果支承头可以随之黑心动，则板受约束少，应力集中程度小，反之，如果支承头固定不动，则板面转角受限，板的应力迅速增高。日本旭硝子公司对孔洞周边应力过行过有限无法分析，分析对象玻璃为2m×2m，风压值2.0KN/mm2。当有球铰支承头时，玻璃板中最大应力为45N/mm2，均小于玻璃受弯强度标准值50N/mm2（图3）；但如果采用固定支承头，则孔洞连缘最大应力高达141N/mm2，远大于其强度标准值。相应地，球铰支承头的板在应力大（因角部约束力减小），但仍在玻璃强度标准值（50N/mm2）以内。（三）面板玻璃材质由于孔洞边应力集中，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）。厚度浮头式支承头厚度无特殊要求，一股厚度不小于6mm，沉头式支承头要求锥形孔洞，玻璃不应小于10mm，如采用夹胶玻璃，则外片厚度不应小于10mm，如采用夹胶玻璃，则外片厚度不应小于10mm；内片厚度不宜小于8mm，不应小于6mm。（四）支承钢结构支承钢结构包括横梁和立柱，或者只设立柱。横梁和立柱的结构形式右以选用单根杆件、桁架、空腹桁架或拉索（拉杆）桁架。1、单杆式支承结构单杆式支承结构最为简单，因为无论是横梁还是立柱，都是受弯梁工作状戊，通常采用钢管或I字钢。图4为采用钢管立柱的支承结构。2、空腹桁架支承结构当跨度较大时，单根杆件已无法满足承载力和刚度要求，此时可以采用双杆，中间以横杆相连，形成空腹桁架。图5为深圳康佳公司12.2m高的点支式玻璃幕墙空腹桁架支承结构。采用X形钢爪，空腹桁架由钢管焊接而成，表面氟碳喷涂。桁架支承竖向桁架支承采用较为普通，通常为钢管焊接桁架。图6为深圳机场候机楼，点支幕墙面积达10000m2，幕墙最大高度25m，采用鱼腹式桁架。桁架支承也常用于高层建筑的群房部分，其大厅、庭园、商场等高度较大的楼层，可采用桁架支承。拉索桁架和拉杆桁架桁架的受拉杆件可用钢绞线或圆钢代替，形成拉索或拉杆桁架，为增加桁架的刚度，拉索或拉杆可施加预应力。（图7为南京文化艺术中心点支幕墙拉杆结构剖面）节点构造连结方式点支式玻璃幕墙最初在60年代英国出现，采用内外金属板的“补钉式连接方法”（图8）。虽然解决了大面积无框玻璃幕墙幕墙的问题，但很不美观。这种方法目前还有采用（如南京金鹰大厦），但更多转换为钢爪支承，带点式支承应的连接方式（图9）。现在还有一种夹板式连接方式，螺栓从玻璃面板的缝中穿过，玻璃不必开孔，安全性大为提高，但美观性稍差，故应用不多。支承头式的形式支承头通常用沉和浮头两种形式。沉头式的连接件沉入玻璃表面之内，表面平整，美观，也不容易积灰污染表面（图10）；但玻璃在开锥形孔洞时，加工复杂，而且玻璃厚度不小于10mm，当受力不需要这么厚的玻璃时，不仅增加了造价，而且加大了幕墙重量，而且因两块玻璃厚度相差太大而容易开裂。相反，浮头式支点金属外板凸出在玻璃平面外（一般厚5mm-6mm），中空玻璃的支承点有两种形式，一种支承头穿过两块玻璃，直接连接内、外两片玻璃（图12）。另一方式是只连结内侧玻璃，外侧玻璃仍由结构胶粘结（图11）。连接钢爪1、吊挂钢爪吊挂钢爪主要用于吊挂玻璃面板，承受面板的自重，其构造详见图13。2、H形钢爪H形钢爪有四个连结点，可连接四块玻璃（图14），当只设两个支承头时，则成为I形钢爪。3、X形钢爪X形钢爪最为常用（图15）。4、钢爪的构造钢爪是一个复杂的组合体，主体部分由铸钢制造，多数情况下采用不锈钢精密铸造，其余各个零件也相当复杂，特别是如果设有球铰，则要求更精密的机械加工。三、面板计算（一）面板的应力和挠度面板的最常见的支承条件为四点或六点支承（图16a、b），也会遇到一边为金属槽、另一边为点支承的情况（图16c），有时会采用四点嵌固（图16d）。（二）内力与挠度的计算面板的应力：σ＝M/WW＝t2/6式中σ－板中应力（N/mm2）；M－板中的弯矩（N·mm/mm）；W－板中的截面抵抗矩（mm2）；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=moyqb2式中b－板的长边（mm）；q－板荷载设计值（N/mm2）；m－长边中点最大弯矩系数，按表3查取。四点支承板的最大挠度μ可按下式计算：式中b－板的长边（mm）；qk－板荷载的标准值（N/mm2）；μmax－板挠度系数，按表3查取；D－板的刚度（N/mm）；V－玻璃的波松比，V＝0.2；t－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＝7.2×104（N/mm2）四点支承玻璃的最大弯矩系数moy和最大的挠度系数μmaxa/b0.50.550.600.650.700.75μmax0.014170.014510.014960.015550.016300.01725moy0.13030.13170.13350.13550.13760.1398.a/b0.800.850.900.950.951.00μmax0.018420.019840.021570.021570.023630.02603moy0.14230.14490.14770.14770.15060.1536夹胶玻璃的等效厚度t(mm)单片厚度t16881010121212单片厚度t266881081012等效厚度t9.210.812.213.915.315.716.918.4

二、点支式全玻幕墙制作及安装施工技术要求点支式全玻幕墙一般分为玻璃肋驳接点支式全玻幕墙和钢结构点支式全玻幕墙两大类，玻璃肋驳接点支式全玻幕墙是指上下二片玻璃肋通过钢板和螺全连接，面玻和肋板又通过驳接件联为一体的全玻幕墙。在肋驳接点支式全玻幕墙当中，上部面玻玫肋板可以以吊挂形式固定在主体结构楼板上，肋板可以根据主体结构的具体形式做成通肋或断肋。钢结构点支式全玻幕墙是指采用钢结构作为面玻的支撑受力体系，在钢结构上伸出驳接件固定面玻的全玻幕墙，支撑结构分为柱驳接式，桁架驳接式、拉杆驳接式、网索驳接式。肋驳接当中，驳接爪主要起联接固定上下左右面玻的作用，面玻璃所承受的风荷载和水平地震作用。钢结构可以是钢管、钢杆、方通、也可以采用拉杆组成，传力明确，施工方便。点支式全玻幕墙构件制作及施工技术要求1．玻璃的制作及施工技术要求①．玻璃的切角、钻孔等必须在钢化前进行，钻也直径要大于玻璃板厚，玻璃边长尺寸偏差±1.0mm，对角线尺寸允许偏差±2.0mm，钻孔孔位允许偏差±0.8mm，他距允许偏差±1.0mm，孔轴与玻璃平面垂直度允许偏差±0.2°,孔洞边缘距板边间距大于或等于板厚度的2倍。②PVB夹胶玻璃内层玻璃厚度6-12mm，外层玻璃厚8-15mm，且外层夹胶玻璃厚度最小为8mm（当风力很小而且幕墙高度较低时酌情使用），夹胶玻璃最大分格尺寸不宜超过2m×3m，如经特殊处理或有特殊要求，在采取相应安全措施后可以适当放宽。③中空玻璃打孔后，为防止惰性气体外泄，在玻璃开也周围垫入一环状金属垫圈，并在金属垫圈与玻璃交接处用聚异丁烯橡胶胶片保证密封。④单片玻璃的磨边垂直度偏差不宜超过玻璃厚度的20%。⑤在施工现场中，玻璃应存放在无雨、无雾、无震荡冲击和避免光照的地方，以避免玻璃破损或玻璃表面出面彩虹，特别要注意玻璃固定也不能作为玻璃的把手，起吊玻璃在玻璃重量允许的前提下最好使用真空吸盘。2．钢结构制作及施工技术要求①．钢结构组合构件应尽可能在工厂完成合理的划分拼接运输，根据施工现场实际情况选用合理的现场施工组织方案。②钢结构拼接单元节点偏差不得大于±2mm。③钢结构长度允许偏差不得大于1/2000。④钢结构垂直度允许偏差1/1200，绝对误差不大于5mm。⑤驳接件水平间距允许偏差±1.5mm，水平高度允许偏差±1.5mm，相邻驳接水平度允许偏差±1.5mm，同层高度内驳接件允许高度L≤20m，允许偏差1/1000；L≤35m，允许偏差1/700；L≤100m时，允许偏差1/500。⑥拉杆桁结构体系的拉杆宜采用不锈钢，以金属牌号1Cr18Ni9Ti或1Cr18Ni9为佳。二、点支式全玻幕墙的安装施工。1．施工前的准备工作为了保证玻璃幕墙安装施工的质量，要求安装幕墙的钢结构、钢筋砼结构及砖混结构的主体工程，应符合有关结构施工及验收规范的要求。主体结构因施工、层间位移、沉降等因素造成建筑特的实际尺寸与设计尺寸不符，因此，在幕墙制作安装前应对建筑特进行测量，安装测量时，应坐标、轴线同建筑物相吻合，拉钢丝同各种仪器相结合，玻璃幕墙的施工测量应与主体工程施工测量轴线配合，测量误差应及时调整不得积累，使其符合幕墙的构造要求，幕墙的施工应单独编制施工组织计划方案，施工前，还应与甲方明确甲乙双方在施工当中的责任。2．钢结构的安装施工安装前，应根据甲方提供的基础验收资料复核各项数据，并标注在检测资料上。预埋件、支座面和地脚螺栓的位置、标高的尺寸偏差应符合相关的技术规定及验收规范，钢柱脚下的支撑预埋件应符合设计要求，需填垫钢板时，每叠不得多于3块。②钢结构在装卸、运输、堆放的过程中，均不得损坏并要防止变形，钢结构运送到安装地点的顺序，尚应满足安装程序的需要。③施工单位要保证施工脚手架的承载能力，要满足施工堆载的需要，不要考虑到以下几点：1）幕墙面、作业面与轴线之间的距离；2）对照参面找出控制点的间距与位置，注意通视性；3）垂直度间距（对竖向梁的外表面而言），或者水平度间距（对横梁外表而言）；4）对照参考面找出安装角的间距（当幕墙倾斜时，要注意垂直角的调整量）；5）水平差（与控制标高之间的误差）。④钢结构的得复核定位应使用轴线控制点和测量的标高的基准点，保证幕墙主要竖向构件及主要横向构件的尺寸偏差符合有关及行业标准。⑤构件安装妄尘而拜安现场实际情况及结构形式采用扩大拼装法和综合安装的方法施工。采用扩大拼装时，对容易变形的构件应作强和稳定性验算，必要时应采取加固措施，采用综合安装方法时，要保证结构能划分成若干个独立单元，安装后，均应具有足够的强度和刚度。⑥确定几何位置的主要构件，如柱、桁架等应吊装在设计位置上，在松开吊挂设备后应初步校正，构件的连接接头必段经过检查合格后，方可紧固和焊接。⑦对焊缝要进行打磨，肖棱角和夹角，达到光滑过度。钢结构表面应根据设计要求喷涂防锈、防火漆。⑧对于拉杆驳接结构体系，应保证驳接件位置的准确，一般允许偏差在±1mm，紧固拉杆或调整尺寸偏差时，宜采用先左后右，由上至下的顺序，逐步固定驳接件位置，以单元控制的方法调整校核，消除尺寸偏差，避免误差积累。⑨驳接爪安装驳接爪安装时，要保证安装位置公差在±1mm内，驳接爪在玻璃重量作用下，驳接系统会有位移，可用以下两种方法进行调整。1）如果位移量较小，可以通过驳接件自行适应，则要考虑驳接件有一个适当的位移能力；2）如果们移量较大，可在结构上加上等同于焉的预加载荷，街钢结构位移后再逐渐安装玻璃。无论在安装时，还是在偶然事故时，都要防止在玻璃重量下，驳接爪安装点发生们移，所以驳接爪发布能通过高抗张力螺栓、销钉、楔销固定不掉，驳接件固定孔、点和驳接爪间的连接方式不能阻碍两板之间的自由移动。3.玻璃的安装施工①玻璃安装的准备工作1）玻璃安装前应检查较对钢结构主支撑的垂直度、标高、横梁的高度和水平度等是否等合设计要求，特别要注意安装孔位的复查。2）安装前必