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單元幕墻

補充:0  瀏覽:3936  發布時間:2015-4-28

  單元式幕墻,是指由各種墻面板與支承框架在工廠制成完整的幕墻結構基本單位,直接安裝在主體結構上的建筑幕墻。單元式幕墻主要可分為:單元式幕墻和半單元式幕墻又稱堅挺單元式幕墻,半單元式幕墻詳分又可分為:立挺分片單元組合式幕墻,窗間墻單元式幕墻。


  簡介


  建筑幕墻在我國隨著高層/超高層建筑物的增多而增多,幾乎哪里有高層建筑哪里就有各種幕墻。國外發達國家幕墻業經歷百余年的歷史,而在我國僅用了十多年時間即迎頭趕上。從大的城市直至部分鄉鎮,均可看到各種形式的幕墻。近幾年尤以隱框鋁合金玻璃幕墻[1] 發展為最快。[2]


  分類


  幕墻按其材料可分為鋁合金玻璃幕墻,鋁板幕墻(鋁合金單板或復合鋁板),鋼板幕墻、石板幕墻、陶瓷板幕墻以及用上述材料組合而成的組合式幕墻。按外形可分為:平直幕墻、折線幕墻、圓弧幕墻、曲面幕墻和異形幕墻等。按結構形式可分為:有框幕墻、隱框幕墻和半隱框幕墻。由于上述各種幕墻使建筑物路面建筑造型新穎多變,虛實對比強烈,環境色彩鮮艷明快,給人們以喜聞樂見的建筑藝術形象,使城市增加了無窮的魅力。[1]


  框架式


  框架式幕墻特點


  國內近幾年新建造的幕墻從制作安裝上均屬于框架式幕墻,在國際上已有十幾年歷史,這種幕墻的主要特點是: 加工制作安裝大部分在工地上完成( 但隱框 、半隱框幕墻要先在加工廠粘好玻璃)。國際上最先進的幕墻為"單元式"幕墻,也稱第三代幕墻 。這種幕墻的主要特點為:在幕墻加工廠制作好幕墻的單元板塊,設計制作要求很嚴,屬于高科技技術,在我國屬新技術。單元式幕墻近兩年在國內已開始興起,現在國內有兩個廠家能系統完成設計制作安裝任務,國外公司兩年來已在國內建造單元式幕墻約四十萬平米左右,并且要價很高,甚至高出框架式幕墻一倍左右,基本上壟斷了國內"單元式"幕墻市場。


  框架式幕墻優點


  框架式幕墻的優點是:在設計、計算、管理上均較簡單容易,能承受較大的安裝誤差;由于構件小,在工地上容易存放;因設計計算簡單,安裝是不需要很長的準備時間;由于制作簡單,安裝系統有彈性,故較多幕墻的承建商有能力建造該類幕墻。其主要缺點為:框架式幕墻整體安裝要在樓房土建施工完畢后,幕墻要從樓的上端向下端安裝,需較長的安裝時間,并且一定要借助于腳手架或吊船安裝,幕墻容易產生安裝誤差,構件不直,安裝不平整;防水一般為單層密封,保持雙層密封比較困難;由于工地受各種條件影響,建筑幕墻的施工工期比預期計劃要長,很難保證工期。


  分類特點


  " 單元式幕墻"主要可分為:"單元式幕墻"和"半單元式幕墻"又稱堅挺單元式幕墻,半單元式幕墻詳分又可分為:立挺分片單元組合式幕墻,窗間墻單元式幕墻。上述單元式幕墻分類有所不同,但其基本原理完全一致。它和框架式幕墻在制作原理設計施工上有著本質上的差異。現將單元式幕墻的特點介紹如下:


  一、單元式解決幕墻漏水問題,采用了"等壓原理"。幕墻產生漏水現象,必須有三個條件,第一是水的存在,如下雨擦洗幕墻用水。第二,水運動途徑;第三,水運動的動力,有六種動力如:重力 、動量、表面脹力、毛細現象、氣流和壓力差 。壓力差是造成大部分幕墻接縫漏水的主要原因,幕墻外水份,不論是雨水或洗窗水進入室內,除了必須有破口或是裂縫存在,還必須要求室外的壓力比室內壓力大。如果室內的壓力與室外壓力相等,甚至大于室外壓力,即使有破口或是裂縫存在,水份也不會進入墻內。一般傳統防水方式是盡量設法在漫長的接縫處減少可能發生的開口,如用各種密封膠,膠條對接觸縫密封堵塞。新的防水進入室內的方式,則是用對雨水疏導的方式,引水入等壓腔內,再引水流出墻體。為了達到等壓,我們將部分或所有接縫維持開放,但是等壓腔并不是一個通氣的空間,他必須限制在一定范圍的通氣空間,才能有效地產生等壓效應。為了達到完全等壓效應,"等壓腔"內的壓力必須隨時維持大于或等于室外的壓力。但是我們知道建筑物表面壓力,因風速隨時的變化,不會永久不變,建筑物愈高愈大,壓力差程度也就愈明顯。接近地面的正風壓比高處正風壓小,立面中央正風壓比角落正風壓大,同一根橫料可能一端受正壓,另一端受負壓,再加上其它因素影響使得等壓效應的設計更加復雜困難。因此要求高技術的加以解決。等壓原理是單元式幕墻獨特的核心。


  二、單元式幕墻的單元件高度為樓層高度,寬度一般為1.2米至1.5米左右。故傳力簡捷,可直接掛在樓層預埋件上,安裝方便。


  三、單元件在工廠內加工制作, 可以把玻璃 、鋁板或其它材料在加工廠內組裝在一個單元件上,促進了建筑工業化程度。


  四、因為單元件在加工廠內整件組裝,易于在工廠內進行檢查,有利于保證多元化整體質量,保證了幕墻的工程質量。


  五、單元式幕墻從樓層下方向上方安裝能夠和土建配合同步施工,大大縮短了工程周期。


  六、單元式幕墻所有工程均可在樓層內完成,在安裝期間可以省出高大的腳手架和吊船。


  七、幕墻單元件安裝聯接接口構造設計能吸收層間變位及單元變形,通常可承受較大幅度建筑物移動,對高層建筑和鋼結構類型建筑特別有利。


  八、單元式幕墻可以用設計達到及保持雙層密封系統。


  九、安裝后的單元式幕墻,單元件和單元件之間,由于是銷形銜接,可以不注硅酮密封膠( 有的也可以注膠,因安裝方法不同而異)


  十、單元式幕墻框件接縫緊密排成直行,容易構成一個優良的外墻形象。


  十一、單元式幕墻墻體預埋件位置及安裝需較高的精確度。


  十二、單元式幕墻需要利用高科技的設計原理,承建商要求有一定先進設計人才和設備,具有實力的幕墻公司,才有能力建造單元式幕墻。


  十三、單元式幕墻要求高技術的成分多,鋁型材的形狀也較復雜,用鋁型材量較多。其造形要略高于框架式幕墻。(決不會成倍高于框架式幕墻)。


  十四、單元式幕墻和框架式幕墻優缺點相對比較如下表。這并非絕對,對各種幕墻的比較,要依特定實際案例而定。


  幕墻性能


  單元式幕墻系統設計具有較高的技術含量,直接關系到幕墻的經濟性、安全性、工藝性、功能性、施工及可維護性。然而系統設計非常復雜,它涉及到許多專業方面的知識,在此不一一詳述。


  從大多數幕墻測試的過程來看,單元式幕墻在測試過程中存在不同程度這樣或那樣的問題。其中水密性、氣密性是比較突出的問題。說明幕墻在防水系統設計上存在一定缺陷。


  單元式幕墻單元板塊是在廠房里制作、組裝完成的,能在現場直接安裝到建筑主體結構上。無論是插接還是對接,單元板塊在上下左右以及單元板塊“十字”接口處均需要密封處理。如何從系統設計中處理好這些自由縫是解決單元式幕墻水密性的關鍵。由于縫隙腔內外的氣壓差是雨水滲漏的主要動力,因此要求縫隙空腔內的氣壓與室外氣壓相等,以防止內外空氣壓力差將雨水壓入腔內。下面從三個方面進行闡述:[2]


  型材斷面構造


  在單元式幕墻的系統設計中,型材斷面的設計非常重要。它不僅決定單元式幕墻的安全性,工藝性。同時還決定了單元式幕墻的其他物理性能。然而幕墻設計師們大多往往只通過力學計算重點考慮了型材斷面的設計安全性,而忽視了型材斷面對其他性能的貢獻。因此單元幕墻的雨水滲漏現象非常突出,單元板塊間的自由縫現場堵膠就成了幕墻廠家在現場工程排故過程中所用的主要手段。型材斷面雖然不是固定不變的,但是其斷面的設計是有規律的。它必須將其安全性、工藝性和結構防水同步考慮。由于工程上所用的幕墻節點形式很多,因此本文不可能詳細論述,現就如下的典型圖例進行分析:


  (1)合理設計型材端面及型材咬合位置,盡量將水密線與氣密線分離,保證等壓腔發揮作用。


  (2)斷面上盡可能避免在制作過程中開工藝孔,氣密線腔壁上禁止開工藝孔。(圖中所示構造無工藝孔)


  (3)斷面設計時應考慮在豎向(或橫向)構件上設置傳遞荷載與作用的專用裝置,盡可能避免氣密線膠條參與傳力,圖中插芯端面3為傳遞力和板塊吊裝的專用裝置。


  (4)插接式單元幕墻在斷面設計時應考慮板塊安裝后插接件之間有不小于15毫米的搭接長度。 以便有能力適應層間變位和吸收現場安裝產生的誤差。


  (5)斷面設計時應考慮預留安裝軟披水膠條的槽口,以便板塊安裝后在縫隙處形成阻水屏障,圖中膠條3和膠條8的槽口就起到這樣的作用。


  (6)斷面設計時應盡可能考慮減少零件數量,降低構件的加工量和加工難度,以便保證板塊的組裝質量。


  (7)幕墻板塊的型材斷面種類應考慮盡可能的少,同時應考慮到盡可能減少零件的組合量,以便減少板塊組裝所形成的縫隙。


  (8)單元幕墻的氣密線應形成閉合。在結構上必須防止十字接口處存在漏氣的通道,圖2的構造中幕墻板塊在十字接口處可用膠板10實現密封。


  膠條合理設計


  在單元式幕墻的系統設計中,膠條的設計也是非常重要的一個環節。它決定了單元式幕墻的水密性、氣密性以及幕墻防水性能的耐久性。目前工程上所用的膠條都存在一些問題。究其原因是對膠條的產品性能缺乏了解,膠條的斷面設計存在不合理現象。事實上膠條的材質、延伸率、壓縮量以及斷面形式都很關鍵。單元式幕墻密封性膠條主要是三元乙丙(EPDM)膠條,這種材料具有卓越的耐臭氧老化性、耐氣候老化性、耐熱老化性、耐水性,還具有較好的耐化學藥品性,可以長期在陽光、潮濕、寒冷的自然環境中使用。EPDM橡膠有很多種牌號,不同的牌號各有不同的特點,因此可以說三元乙丙橡膠的化學成分及配方決定了膠條的使用環境和工作性能。


  幕墻用三元乙丙膠條的基本成分為三元乙丙膠,炭黑,活性劑,增塑劑,硫化促進劑等。其中膠條的含膠率控制在35%左右,含膠率過低,材料的力學性能特別是拉伸強度、回彈性、耐老化性等變差,使用壽命大為縮短。但含膠率過高,成本會提高,同時材料的性能也同樣變差。其中補強劑,硫化劑,增塑劑并不僅僅起到降低成本的作用,只要加入適量,比例得當,能夠改善材料的性能。


  根據不同的氣候特點,應選用不同的EPDM牌號。總結近些年的應用經驗,膠條的設計可遵循以下原則:


  (1)在北方地區,溫差大,冬天溫度很低,最好選用部分充油牌號,在配方設計中充分考慮材料的低溫脆性,這樣硬度對溫度的依賴性小,便于安裝和使用。


  (2)膠條在設計時必須確定合理的斷面形式,選擇合適的EPDM橡膠牌號,膠條的位置和作用不同,其斷面形式也應該不同。


  (3)在膠條設計時,必須合理確定壓縮比和硬度。如圖所示,膠條1和膠條7的硬度要求高,膠條3和膠條5的硬度要求低。膠條1、膠條3、膠條8屬于水密線膠條,膠條2、膠條4、膠條5、膠條6屬于氣密線膠條。


  (4)對有特殊環境要求的膠條,有必要與膠條供應商進行聯合設計,彌補設計人員知識面的不足,充分利用膠條材料的優良性能。


  (5)對接型單元幕墻的氣密線膠條豎橫應相同,確保膠條在板塊四角周圈形成閉合。


  總結


  綜上所述,只是極簡單的介紹了什么是單元式幕墻。所謂高技術含量,就說明了對技術設計要求復雜性強,絕非上述這么簡單。要想了解它,必須認真學習它,學習要點以后,自己再加以創新發揮,以便適用于我國建筑幕墻業的發展。


  單元式幕墻和框架式幕墻各有優缺點。不論哪種幕墻都必須滿足一般的設計和功能準則,以滿足建筑物美感的要求。任何一類型的幕墻都可能較適合某個特定的案例來滿足建筑的需要。

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