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幕墙(Curtain Wall)早在150年前(19世纪中叶)就已在建筑工程中使用,由于受当时材料和加工工艺的局限,幕墙达不到绝对水密性、气密性、抵抗各种自然外力的侵袭(如风、地震、气温)、热物理因素(热辐射、结露)以及隔音、防火(词条“防火”由行业大百科提供)等要求,一直得不到很好的发展及推广。
我国建筑幕墙行业从1983年开始起步,三十年来建筑材料及加工工艺的迅速发展,各种类型的建筑材料研制成功,如各种密封胶的发明及其它隔声、防火填充材料的出现,很好地解决了建筑外围对幕墙的指标要求,并逐渐成为当代外墙建筑装饰新潮流。
今天,幕墙不仅广泛用于各种建筑物的外墙,还应用于各种功能的建筑内墙,如通信机房、电视演播室、航空港(机场)、大车站、体育馆、博物馆、文化中心、大酒店、大型商场等。
面对幕墙新工艺层出不穷,新材料琳琅满目,为了帮助行业读者,建立系统的、综合的“幕墙结构”知识体系,中国幕墙网特别制作“幕墙结构分类及特点”大百科栏目。
幕墙分类目录树
铝合金/PVC铝(词条“铝”由行业大百科提供)包木/实木门窗 (32)
1.全玻幕墙 是一种全透明、全视野的玻璃幕墙,利用玻璃的透明性,追求建筑物内外空间的流通和融合,使人们可以透过玻璃清楚地看到玻璃的整个结构系统,使结构系统由单纯的支承作用转向表现其可见性,从而表现出建筑装饰的艺术感、层次感和立体感。具有重量轻、选材简单、加工工厂化、施工快捷、维护维修方便、易于清洗等特点。其对于丰富建筑造型立面效果的功效是其他材料无可比拟的,是现代科技在建筑装饰上的体现。
2.点接驳式全玻幕墙 每一分格玻璃用点接驳钢件以点连接形式固定,其所承受的各种荷载和作用(风荷载、地震作用、温度作用等)通过点接驳钢件、钢爪(词条“钢爪”由行业大百科提供)传递到受力支撑结构系统,再由中间受力支撑结构体系传递给主体结构;点接驳钢件采用球状铰接螺栓(可自由转动),且球状铰接螺栓的转动中心与玻璃重心是一致的,可以消除由于外力(风荷载、地震作用、温度作用等)引起的玻璃位移。点接驳钢爪有“H”形和“X”形等几种形式。支承玻璃的受力支承结构系统可以是玻璃肋、钢桁架也可以是不锈钢拉杆、拉索或混合结构。因此点接驳全幕墙可分为玻璃肋点接驳全玻幕墙、钢桁架(词条“桁架”由行业大百科提供)点接驳全玻幕墙、拉索式点接驳全玻幕墙、混合结构形式点接驳全幕玻墙。
3.拉杆式点接驳 全玻幕墙是不锈钢(词条“不锈钢”由行业大百科提供)拉杠柔性支承结构代替刚性桁架结构。拉杆式点接驳全玻璃幕墙采用预应力双层拉杆结构。一般设计成对称型,这是因为幕墙不仅要承受正风压,还要承受负风压,正风压的承力索在负风压时就变成了稳定杆;而负风压的承力杆在正风压时则变成稳定索。这样就保证了在正负风压的情况下,双层拉杆结构的受力完整性。双层拉杆结构的施工与设计的联系十分紧密,设计时,必须预先考虑施工的步骤,尤其必须预先规定好张拉预应力和铺设面板的步骤,实际施工时必须严格按照规定的步骤进行。
4.拉索式点接驳 全玻幕墙是不锈钢索柔性支承结构代替刚性桁架结构。拉索式点接驳全玻璃幕墙采用预应力双层悬索结构。一般设计成对称型,这是因为幕墙不仅要承受正风压,还要承受负风压,正风压的承力索在负风压时就变成了稳定索;而负风压的承力索在正风压时则变成稳定索。这样就保证了在正负风压的情况下,双层悬索结构的受力完整性。双层悬索结构的施工与设计的联系十分紧密,设计时,必须预先考虑施工的步骤,尤其必须预先规定好张拉预应力和铺设面板的步骤,实际施工时必须严格按照规定的步骤进行。
5.钢桁架点接驳式 全玻幕墙是采用钢结构为支撑受力体系的玻璃幕墙,所用的钢结构可以是圆钢管钢杠,也可以是鱼腹式钢铰支桁架或其它形式铰支桁架。钢结构上安装钢爪,面板玻璃四角开孔,钢爪上的紧固件穿过面板玻璃上的孔,紧固后将玻璃固定在钢爪上。此结构选材灵活、施工简单。
6.框架式(元件式)幕墙 框架式(元件式,构件(词条“构件”由行业大百科提供)式)幕墙的竖框(或横梁)先安装在主体结构上,再安装横梁(或竖框),竖框和横梁组成框格,面板材料在工厂内加工成单元组件,再固定在竖框和横梁组成的框格上。面板材料单元组件所承受的荷载要通过竖框(或横梁)传递给主体结构。该结构较常见的形式是:竖框和横梁现场安装形成框格后将面板材料单元组件固定于骨架上,面板材料单元组件竖向接逢在立柱上,横向接逢在横梁上,并进行密封胶接逢处理,防雨水渗透、空气渗透。
框架式(元件式)幕墙主要特点
1.施工手段灵活,工艺较为成熟,经过较多工程实践检验,是目前采用较多的幕墙结构形式。
2.主体结构适应能力强,安装顺序基本不受主体结构的影响。
3.采用密封胶接逢处理,水密性、气密性好,具有较好的保温(词条“保温”由行业大百科提供)、隔声降噪能力,具有一定的抗层间位移能力。
4.面板材料单元组件工厂制作,结构胶使用性能有保证。
5.大量安装工序现场进行,要求现场管理工作量大。
6.密封胶施工要求严格,前期清洗、打胶过程对工人素质要求高;安装打胶控制点多,工序多,要求工程管理质量高。
7. 单元式幕墙(词条“单元式幕墙”由行业大百科提供) 是由许多独立的单元组合而成,每个独立单元组件内部所有板块安装、板块间接缝密封均在工厂内加工组装完成,分类编号按工程安装顺序运往工地吊装,安装可与主体结构施工同步进行(相差5-6个楼层即可)。通常每个单元组件为一个楼层高(或二、三个楼层高)、一个分格宽,单元与单元之间采用阴阳镶嵌的结构形式,即单元组件的左右竖框、上下横框都是和相邻单元组件对插,通过对插形成组合杆,从而形成单元组件间接逢。单元组件的竖框直接固定在主体结构上,所承受的荷载是由单元组件的竖框直接传递到主体结构。
其主要特点为:
1.幕墙单元工厂内加工制作易实现工业化生产,降低人工费用,控制单元质量;大量的加工制做、准备工作在工厂内完成,从而缩短幕墙现场施工周期和工程施工周期,为业主带来较大的经济效益和社会效益。
2.单元与单元之间阴阳镶嵌连接,适应主体结构位移能力强,能有效吸收地震作用、温度变化、层间位移,单元式幕墙较适用于超高层建筑和纯钢结构高层建筑。
3.接逢处多使用胶条密封,不使用耐候胶(是目前国内外幕墙技术的发展趋势),不受天气对打胶的影响,工期易控制。
4.由于单元式幕墙主要在室内施工安装,主体结构适应能力较差,不适用于有剪力墙和窗间墙的主体结构。
5.要求有严格的施工组织管理,施工时有严格的施工顺序,必须按对插的次序进行安 装。对主体施工用垂直运输设备(词条“设备”由行业大百科提供)等施工机械的安放位置有严格限制,否则将影响整个工程的安装。
8. 半单元式幕墙 是先在主体结构上安装竖框或竖框与横梁组成的框架,竖框和相邻竖框对插,通过对插形成组合杆。单元组件(装饰面板)再固定在竖框或横梁上。一般有两种结构形式:一种是竖框先安装在主体结构上,竖料上装有挂接板块的装置,横梁与面板材料组成单元板块,板块挂接竖料上。竖向接缝在竖框上,横向采用上下单元板块对插接缝,进行接缝处理,形成整片幕墙。另一种是竖框与横梁组成框架,固定于主体结构上,面板组成独立的小板块,挂接于框架上。竖向接缝在竖框上,横向接缝在横梁上,并进行接缝处理,形成整片幕墙。
其主要特点是:
1.竖框采用对插形式,变位适应能力强,具有较强的层间位移调节能力,抗震性能好。
2.竖框通过对插形成接逢,对地震作用、温度变化等引起的变形适应能力好,且位移时噪声小。
3.易实现工业化生产,可减少现场加工、安装工序,易于控制工程质量。
4.现场施工周期短,接逢处多使用胶条密封,一般不使用耐候胶(是目前国内外幕墙技术的发展趋势),不受天气对打胶的影响,易缩短施工周期。
5.可交叉作业施工,施工手段灵活,受主体结构影响小。
6.维修保养方便,维护、更换板块时不影响周围板块。
9.双层呼吸式幕墙:图片1 图片2(右)
功能要点――智能化、节能:双层幕墙的导热、遮阳特性,可以明显减少楼宇内的能量消耗。通过被动使用光能,冬季通过双层幕墙的热量损失可减少30%,夏季通过夜间散热,可使用户减少使用空调,从而减少能量的损耗。如果夜间散热和遮阳板使用正确,还可以保持室内温度低于室外。
通风、防尘:自然通风,即使天气恶劣,也一样可以开窗(词条“窗”由行业大百科提供)换气。减少空调综合症的发生,提高人们的生活质素和工作效率。
隔音:研究检测,对隔音效果影响最大的是通风口的开口位置。即使窗户开放,双层幕墙仍可达到单层幕墙窗户关闭时的隔音效果。不仅隔断室外噪音,而且也隔断房间之间和楼层之间的噪音。
换气过程―――夏季,出风口开启,依据热压(词条“热压”由行业大百科提供)原理(烟囱效应),冷气会从进风口进入双层幕墙的空气缓冲层;进行热交换后,热空气从出风口排出。若内层幕墙开启,也可将室内顶部的热空气同时排出。冬季,出风口关闭,空气缓冲层在温室层的作用下,缓冲层温度会高于室外,从而也提高内层幕墙外表面温度(词条“表面温度”由行业大百科提供),这样会大大降低室内热损失(词条“热损失”由行业大百科提供)。
10.销钉式结构:此结构属石材干挂技术第一代产品,是在石板的上下端面钻孔,采用托板与销钉固定。此结构简便,但板面为局部受力,易产生挤压应力,板块抗变形能力不好,且板块破损后不宜更换,适用于低层建筑。
11半圆槽结构:此结构属石材干挂技术第二代产品,是指在石板的上下端面铣成半圆槽口,采用托板及半圆勾板固定,此结构受力较销钉合理,较易吸收变形,考虑到强度问题,一般多用不锈钢勾板,但板块破损后不宜更换,适用于低层建筑。
12.通长槽固定方式:此结构是在石板上下端面开设通长槽口,采用铝合金通长勾板固定,其特点是受力合理,可靠性高,板块抗变形能力强,且板块破损后可实现更换要求,适用于高层建筑。
13背栓式结构:此结构属石材干挂技术第三代产品,是目前世界上较先进技术,在国内,只有我公司有此技术、加工和施工技术及进口专用加工设备,是国内石材幕墙技术发展的方向,其特点是实现石材的无应力加工,石材背面采用不锈钢胀栓连接,连接强度高,节省强度值约30%左右,板块抗变形能力强,且板块破损后可实现更换要求,适用于高层建筑,我公司在上海浦东国际金融大厦首次采用此种技术。
石材干挂工艺的比较
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T型不锈钢挂件挂法 |
小单元铝挂件干挂法 |
慧鱼背栓式挂法 |
1. 节点构造s及特点 |
板材侧面开短槽,T片固定,挂件板片与板材接触为面接触 |
板材侧面开槽,钩挂件固定,挂件与板材接触为面接触 |
板材背部钻孔,德国慧鱼后切锚栓(词条“锚栓”由行业大百科提供)固定,锚栓与板材为立体嵌入式固定 |
2. 受力方式 |
T板受剪,石材局部受剪,大面受弯,板材边部固定 |
挂件受剪,石材局部受剪,大面受弯,板材边部固定 |
锚栓受拉压,石材局部受剪压,大面受弯,板材中部固定 |
3. 板材的安装 |
挂件上开有前后调节的长圆孔,安装简单 |
挂件前后不可调节,对龙骨及附件安装精度要求高,安装有一定难度 |
挂件前后不可调节,对龙骨及附件安装精度要求高,安装有一定难度 |
4. 适用的龙骨体系 |
钢龙骨螺栓连接体系 |
铝合金龙骨体系或铝合金和钢材共用的体系 |
铝合金龙骨体系或铝合金和钢材共用的体系 |
5. 成本 |
钢材及不锈钢含量较低,综合成本低,一个挂点的8元 |
铝合金含量较高,成本居中,一个挂点元,但挂件数量比T挂件增加一倍 |
因钻孔需要特殊设备,并且必须购买配套设备和锚栓,设备和背栓均为进口,成本很高,一个挂点25元,挂点数量比T挂件增加约一倍 |
6. 施工工期 |
钢件可调节性好,施工简便,工期短 |
挂件调节要求高,施工有一定难度,工期较长 |
挂件调节要求高,施工有一定难度,工期较长 |
7. 外观效果 |
挂件可调节性高,容易保证外立面的平整度,装饰效果好 |
合理的调节构造设计,可保证外立面的平整度及装饰效果 |
合理的调节构造设计可合格证外立面的平整度及装饰效果,可通过胶缝不打胶凸显石材幕墙的质感和立体感 |
8. 板材挂件位置的加工 |
板材现场加工,若有现场尺寸误差可相应调整 |
板材工厂或现场加工,尺寸可以以调整 |
板材钻孔工厂加工,现场尺寸不易调整 |
9. 板材的维修和更换 |
维修和更换方便,更换时彩一托一的挂件固定 |
板材更换可以 |
板材更换可以,但是需要先拆除上部一块板材 |
10. 挂件防腐蚀 性 |
材质为不锈钢,防腐蚀性能好 |
材质为铝合金,防腐蚀性能好 |
材质为不锈钢,防腐蚀性能好 |
11. 其它 |
适用于打密封胶的石材幕墙体系,但可以通过退缝打胶来保证石材的立体感 |
可用于开缝式体系和打胶的石材幕墙体系 |
适用于不打胶的开缝式石材幕墙体系 |
14. 铝塑复合板与铝单板的比较
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铝塑复合板 |
铝单板 |
表面处理 |
辊涂法、涂层质量好,色差小 |
喷涂法,质量略低于辊涂法。 |
加工成形 |
加工简单,设备投资少,可以用手提工具在现场加工。 |
需重型设备剪切、折弯加工复杂 |
表面平整度 |
非常好 |
好 |
重量、隔热等 |
重量轻(比相同刚度铝单板轻40%)隔热、隔音、减振性好 |
比复合板重,隔热性等差 |
折弯角部 |
需加强 |
不需 |
背部加强做法 |
用结构胶粘加强筋 |
可用闪光焊螺桩固定加强撑 |
防火性 |
中间芯层分二种:①PE:可燃,建议只在20m以下使用。②不燃型:可不受限制 |
不燃,使用范围不受限制 |
15 铝合金/PVC/铝包木/实木门窗
以下用以铝合金门窗为例展开介绍:在我国已广泛应用于各类建筑,它具有优越的物理性能。使用铝合金门窗的建筑不仅外观美,而且铝合金门窗漏气量小,可降低能耗,其优异的水密性能保护了室内高级装修,可避免雨水渗漏造成的破坏。公司生产的平开窗、推拉窗(词条“推拉窗”由行业大百科提供)均已系列化、标准化。产品具有采光、通风、防风雨、隔声、防尘、防盗等使用功能,能为人们提供安全舒适的室内居住环境。铝合金型材料的表面可加工成银白色、咖啡色、古铜色、金黄色、黑色等多种色彩,而且表面光洁度极高,为家居环境增添色彩。其中平开窗可采用多种高、中档配件,实现客户的不同需要,高档两点锁在门窗产品的应用,使门窗性能等级提高到A1级。门窗玻璃可选用中空玻璃、珠片花纹玻璃、磨砂玻璃等。中空玻璃窗隔声性能达到30dB,保温性能的传热系数在3.9W/m2.K左右。
节能环保铝合金门窗技术性能
(1)优越的保温性能,节能效果显著。根据需要,采用不同的断热铝型材及中空玻璃配置,可获得不同的传热系数K 值,以满足不同地区的节能需求。
(2) 利用压力平衡原理设计有结构排水系统。
(3) 等强度穿条式断热铝型材。断热条的强度及热变形性能与铝型材相近,并采用先进的压纹复合工艺,保证断热型材具有足够的抗拉伸和抗剪切强度及抵御热变形能力。
(4) 窗体强度高,坚固耐用。抗风压变形能力强,可用于高层公共建筑及民用住宅,且可做成较大规格(5) 精选优质五金配件,操作手柄人性化设计。方便灵活,美观舒适,坚固耐用。
(6)成熟完善的门窗加工工艺,配以高精密程序控制加工中心进行加工,规模化批量生产,质量稳定可靠。
(7)铝型材通过四种表面处理方式(阳极氧化、电泳涂漆、静电喷塑、氟碳喷涂,可获得任意所需颜色及效果,并可达到门窗的室内外表面不同颜色,满足不同使用者对颜色效果的需求。
(8)门窗整体长寿命设计,铝型材、五金配件、密封橡胶条等均具有较高的耐老化和耐腐蚀性能,尤其耐老化性能和开启的灵活性,远远优于塑钢门窗。
(9)所有材料均可回收再利用,属绿色建材环保产品,符合可持续性发展的战略。
(10)节能环保铝合金门窗,根据不同建筑风格及使用功能要求,可选择多种开启形式: 如:平开式、内倾式、侧滑式、上悬式、中悬式、立轴回转式、推拉式、平开和内倾兼有的复合式等。
(11)开启和锁紧灵活,经久耐用,每种产品,每一个使用动作都经过严格检验和测试,疲劳试验次数达10万次以上。
“十二五”期间中国将大力发展建筑节能相关产业,我国将对5.7亿平方米建筑进行节能改造,这对建筑幕墙产业无疑是一次快速发展的机遇。中国幕墙产业经过多年的发展,产销量呈现快速发展态势,已成为全球幕墙生产与使用大国。中国幕墙每年生产安装各类建筑幕墙约5,500万平方米,年产值近1,200亿,市场总量已占世界总量的60%以上。
在未来,幕墙类型和工艺与科技的结合,全力响应全球节能减排的号召,智能型幕墙,如太阳能光伏幕墙、通风道呼吸幕墙、感应风雨智能幕墙等,将展示出建筑的独特魅力。