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建筑幕墙节点设计100忌

来源:2011年会论文集  作者:姜仁  日期:2011-4-22
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摘要:本文总结了建筑幕墙设计成功的经验,吸取了工程失败的教训,将目前国内幕墙设计存在的主要问题归纳汇总为100个禁忌,并给出可供参考的解决方案。本文内容涉及幕墙的安全性、功能性和耐久性等各个方面,对建筑幕墙的设计具有参考价值。
关键字: 幕墙 设计 节点 禁忌
 
  3.2 气密线不共面
  单元式幕墙采用等压原理(雨幕原理或雨屏原理)进行设计,在气密线与水密线之间有空腔,称为等压腔。对一个单元来说,其四周的等压腔可能是相通的,个别横滑结构,采用打胶的办法按单元横向密封,那么至少有三边的等压腔是相通的。气密线是最后的防线,如果断开会造成渗漏,因此,如果单元的横向和纵向型材的气密线不共面,将会存在永久的孔洞,是造成水和气渗漏的隐患。
  3.3 单元板块内部面板与框架直接采用结构胶粘接
  “不能现场打注硅酮结构胶”是大家的共识,也是规范的强制规定,单元板块内部面板与框架直接采用结构胶粘接可以在具备条件的室内打胶环境中完成,没有问题。可是如果工程中玻璃板块需要更换,这种结构就必须在现场打注结构胶,如果温度、湿度等环境条件不具备,胶缝质量无法得到保证,因此需要从构造设计上解决这个问题。
  3.4 气密线、水密线采用对接胶条
  采用胶条对接、胶条插接进行密封的单元幕墙系统,密封效果欠佳,这类系统对幕墙施工质量要求较高:(1)需要安装时比较精确;(2)对接部位需要压紧,否则如果压力不够或土建施工误差偏大,将无法实现密封;而插接胶条应当居中,否则也会导致渗漏问题;(3)需要设置独立的传力构件传递荷载。试验表明这类结构的幕墙渗漏可能性较大,工程中慎用。
  3.5 水密线全封闭
  除非采用竖料实现内部排水,水密线不得全部密封,应设置排水孔,且排水孔部位应采用海绵等封堵,防止雨水倒灌。
  3.6 大跨距型材采用开口断面
  开口薄壁型材在挂点的安装方面比较方便,相对来说,也比较经济,但其安装时精度也不宜得到保证,承载力也不如箱型断面。
  3.7封边、收边部位未形成等压腔
  单元幕墙通常四边等压腔是连通的,至少有三边是连通的。封边未形成等压腔将导致:(1)型材端口将不密封;(2)结构传力将会受到影响,没有公料、母料相配,使得型材总断面变小,且无法插接传力。
  3.8 圆弧插接和单胶条插接
  单元幕墙采用圆弧插接方式,能比较好的满足建筑立面要求,但设计不好,可能会造成渗漏。单胶条插接比较常见,密封效果稍差,尽量采用双胶条。
  4 点支承式幕墙与全玻璃幕墙
  4.1索结构未采用拉力保护器
  通常采用点式幕墙实现不同基础的建筑物之间的联系,形成连续的美学概念;近年来,单层索网结构的应用也逐渐广泛。这类结构中的拉索轴向刚度较大,如果结构或支座发生较大位移,其内力会有很大升高,甚至会造成拉索破断,因此需要采用保护器(弹簧补偿器)进行补偿,以便吸收支座在常规条件产生的变形;在地震等极端条件下,如果变形很大,保护器内预设的构件可以发生断裂破坏,但是仍然要发挥作用,保证系统不至于坍塌崩溃,具有剩余强度。
  4.2 大跨屋面与立面幕墙未采用柔性连接缝
  大跨屋面可能会产生较大的变形,采用通常的构造一般无法满足要求,一般有以下方案:
  (1)采用连杆机构传力和吸收变形,采用风琴橡胶板进行密封;(2)采用长圆孔,但调节量有限。
  4.3 支承点的热桥问题
  四角支承、边部点支承的构件是点支承幕墙的主要传力构件,也是该类幕墙的热桥,处理不当会出现结露现象,采应取构造措施予以避免。
  4.4 玻璃肋与面板对缝
  这种设计方法将玻璃肋与面板的薄弱部位放在同一平面,更容易出现问题,如果错开,能起到相互的补偿作用。并且玻璃肋拼接的螺栓数量为每端两个为宜,超过两个可能带来其他问题。
  4.5 点支承用玻璃肋不夹胶
  点支承玻璃肋是结构构件,目前积累的经验不多,在GB/T21086-2007《建筑幕墙》中,没有给出玻璃肋挠度限值要求。但在实际应用中,常有玻璃肋不夹胶的设计,作为玻璃结构,必须具有可靠性,因此必须采用夹层玻璃。在采光顶中即玻璃梁,也是采光顶工程设计的难点,在已经报批的《采光顶与金属屋面工程技术规程》中也未对玻璃梁做出规定,幕墙设计时应当谨慎。
  4.6正负风压承载力相差较大的支承结构
  建筑幕墙的支承结构应能承受正负风压作用,一些结构可能正压方向承载力较好,负风压方向则较差,工程中尽量避免采用,尤其在负风压起控制作用的部位。如果采用预应力的方法能够获得可靠的结构体系,也应定期进行检查,避免出现安全问题。
  4.7平面桁架无平面外支承
  大跨度平面桁架在幕墙中有较多应用,对这些结构应进行侧向失稳验算,必要时增加侧向支承,避免侧向失稳,提高结构的可靠性。
  4.8 重力索缺失
  重力索在点支承幕墙中有较多应用,近年来的设计趋于废掉重力索,这是个误区。一些结构采用重力索,不仅满足系统的传力要求,还有利用于固定面板的位置,减少连接点附近的面板所受的弯矩作用,从而提高了系统的可靠性。
  4.9 玻璃肋侧向失稳
  玻璃肋侧向易失稳,对跨度较大的工程应采取构造措施进行加固,避免失稳。
  4.10 吊挂高度不合理
  吊挂玻璃是玻璃重力传递比较合理的构造,因此一般工程均可采用,但会带来成本上的提高。根据GB50210规定,玻璃高度超过4m时即要采用吊挂结构,过于苛刻。一般来说可按表1进行设计:      

  4.11 吊挂玻璃重力传递不合理
  吊挂玻璃时,下部应悬空设计,以便吸收玻璃因结构、温度等原因产生伸长或缩短变形,不能采用垫块垫死。
  4.12 吊挂全玻幕墙上下封口不传力
  全玻幕墙主要靠面板和玻璃肋传递荷载,因此玻璃肋上下两端应该固定,大面玻璃上下也要有相应构造处理,以便传递水平荷载。
  5 石材幕墙
  5.1 龙骨全焊接
  在JGJ133《金属与石材幕墙工程技术规范》中,横梁和立柱应采用螺栓连接,是强制性条文,不允许焊接,但工程中经常采用全部焊接的构造。在技术层面:焊接是可行的;在法律层面:焊接是必须禁止的。从技术角度出发,横梁一端焊接,另一端螺栓连接是比较好的方案。
  5.2  T型挂件和蝴蝶扣挂件
  这两种挂件在市场上的占有率比较高,价格便宜,平整度好。但在安装完成后形成大片连续不可错动墙面,一方面维修更换困难,另一方面抗风振、抗地震性能较差,在汶川地震中也有失败的报道。在GB/T21086-2007《建筑幕墙》中,已经明确“不宜采用”。在振动台抗震试验中,也发现该类挂件的存在缺陷。北京已将该类挂件列为强制淘汰产品。
  5.3 开放石材悬空保温系统无抗风压能力
  由于石材面板间胶缝可能会对石材造成污染(硅油污染或吸灰污染),使一些建筑师宁愿设计开缝式石材系统。如果按照JGJ133《金属与石材幕墙工程技术规范》的规定,保温材料与主体结构之间应留有50mm的空间,即保温材料悬空布置。由于外层石材面板为开缝式系统,风压会部分地作用在保温材料上,即要求保温层应具有抗风压性能。
  5.4  8MPa以下石材无加强构造
  在GB/T21086-2007《建筑幕墙》中规定:弯曲强度标准值小于8.0MPa的石材面板,应采取附加构造措施保证面板的可靠性。
  5.5板块粘接
  石材面板不能采用粘接,应该采用机械连接,确保其耐久性和可靠性。北京某工程粘接石材出现断裂现象,还有工程出现开胶现象。
  5.6 使用朝天缝、错缝
  由于污染和曝晒等原因的影响,朝天缝更容易失效,除非建筑师强烈要求,尽量避免使用朝天缝。错缝连接对石材面板的几何尺寸要求较高,同时挂接难度高,一般尽量不用。
  5.7  SE挂件传力途径应明确
  SE挂件是比较成熟的挂接系统,但应设计好传力途径,否则仍然会出问题。一般应采用下部两点,即S形挂件作为承载点,F形挂件不承受重力荷载,仅承受风载。设计时应留有足够的间隙,即使石材面板发生沉降,F形挂件仍然不承受重力荷载。
  5.8 短横梁
    短横梁可以节省幕墙的材料用量,尤其对面板比较小的工程,效果比较明显,特别适合与轻质面板,如瓷板陶板千思板等,在石材幕墙的应用中,不值得推荐,会存在间隙调整困难,平面度差等问题,尽可能不用。
  5.9 大面石材幕墙层间封堵问题
  2009年,TVCC大火给幕墙行业带来巨大的震动。根据公安部、住房和城乡建设部联合发布的《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》(公通字[2009]46号)的文件精神:“(1)建筑高度大于等于24m时,保温材料的燃烧性能应为A级。(2)建筑高度小于24m时,保温材料的燃烧性能应为A级或B1级。其中,当采用B1级保温材料时,每层应设置水平防火隔离带。(3)保温材料应采用不燃材料作防护层。防护层应将保温材料完全覆盖。防护层厚度不应小于3mm。”,大面石材幕墙采用B1级保温材料时,层间应进行封堵。
  5.10 跨间短槽(斜钩)支承
  无论是相向还是相反的跨间短槽连接均不可靠,应避免使用。
  5.11 面板与龙骨无横向定位
  与单元幕墙挂点一样,石材面板的挂接也应遵循一定的规则,四点之中应该有一点与龙骨相对规定,其余三点能够吸收温度变形,承受垂直幕墙表面的荷载。
  5.12 面板厚度不满足标准要求
花岗岩面板厚度至少为25,其他石材GB21086有明确的规定,见表2。一些业外人士开发的幕墙板材系统,在15mm厚的石材后部附加一些保温材料,或一些可靠性不高的支承构造,面板仍然为主要受力构件。这种系统工程应用后,由于没有标准支持,无法进行验收,造成大量的浪费。实践中,石材厚度不满足要求的工程,有些出现安全问题。例如北京某工程采用20mm的红色洞石,还没有通过验收即破裂脱落;广州某工程30厚红砂岩风化严重,出现破裂。

  5.13 伸缩缝不能传递弯矩
  采用角钢槽钢制作的立柱,在伸缩缝部位应进行专门设计,否则不能传递弯矩。
  5.14  h形挂件的保护套设计
  h形挂件是比较简单的一种挂件,在瓷板幕墙中有较为广泛的应用,一些设计为了防止滑动时产生噪音,并避免钢铝直接接触产生双金属接触腐蚀,在其搭接部位设置U形衬垫,由于设计不当,导致挂件承载部分壁厚大大削弱,存在安全隐患。

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