形成原因
《剛性點支式玻璃幕牆施工工法》的形成原因是:
點支式玻璃幕牆是20世紀六、七十年代首先在中國之外開發出來的新型幕牆結構安裝體系,是隨著玻璃物理性能和玻璃加工的提高及建築事業的發展而產生和不斷完善的。點式玻璃幕牆充分利用了玻璃材料通透的特性,使建築物內外空間融為一體,擴大了建築物內部的空間感,同時也從外立面效果顯示了建築的結構美。巴黎羅浮宮玻璃金字塔、法國拉維來特科學城、德國萊比錫展覽中心以及中國的
上海大劇院等建築堪稱點式玻璃幕牆套用的典範。隨著中國國民經濟的快速發展,高層、
超高層建築不斷湧現,點支式玻璃幕牆作為一種高檔的裝飾圍護形式越來越多地在各種公用、民用建築中採用。其構造是通過鋼爪結構上的駁接件,將幕牆玻璃連成一片,達到整體通透、簡潔明快的效果,這種幕牆分為肋板支撐點支式、單柱支撐式、桁架式、拉桿式、鋼索桁支撐式等,中國把肋板支撐點支式、單柱支撐式、桁架式定義為鋼性點支式玻璃幕牆。人們可以通過玻璃看到整體結構系統,通過結構的精美,使玻璃和金屬構件產生一種結合的美,別具風格。
工法特點
《剛性點支式玻璃幕牆施工工法》的工法特點是:
1.點支式玻璃幕牆具有施工簡捷、通透性好的特性,迎合了人們回歸自然、享受陽光的需求。
2.這一體系的最大特點是最大限度地表現了玻璃的通透性、最充分地顯示金屬材料的結構魅力(圖1)。
3.它可以按照不同的建築空間形態,設計出獨特的結構支撐體系,所以這種體系可以適應不同建築的需要,用不同的方式表達建築語言。
操作原理
適用範圍
《剛性點支式玻璃幕牆施工工法》適用於非抗震設防和抗震設防烈度為6~8度、建築高度不大於150米的大型體育館、寫字樓、大型公用建築、大型鋼結構採光棚等建築中剛性點支式玻璃幕牆安裝工程。
工藝原理
《剛性點支式玻璃幕牆施工工法》的工藝原理敘述如下:
點支式玻璃幕牆一般分為玻璃肋駁接點支式玻璃幕牆和鋼結構點支式玻璃幕牆兩大類。玻璃肋駁接點支式玻璃幕牆是指上下兩片玻璃肋通過鋼板和螺栓連線,面玻和肋板又通過駁接件連為一體的玻璃幕牆,駁接爪(圖2)主要起連線上下左右面玻的作用,面玻所承受的風荷載和水平地震作用主要通過肋板傳到主體結構上。鋼結構點支式玻璃幕牆是指採用鋼結構作為面玻的支撐受力體系,在鋼結構上伸出駁接件(圖3)和駁接爪固定面玻的玻璃幕牆,支撐結構分為駁接式、桁架駁接式、拉桿駁接式、網索駁接式,玻璃四角的駁接件承受著風荷載和水平地震作用,鋼結構可以是鋼管、鋼桿,也可以採用拉桿或拉索組成。
施工工藝
《剛性點支式玻璃幕牆施工工法》的工藝流程是:
下料、施工準備→鋼結構焊接、安裝→轉接件、駁接爪安裝→隱蔽工程驗收→玻璃安裝→玻璃打膠→清理。
《剛性點支式玻璃幕牆施工工法》的操作要點如下:
一、施工準備
為了保證玻璃幕牆安裝施工的質量,要求安裝幕牆的鋼結構、鋼筋混凝土結構及磚混結構的主體工程,應符合有關結構施工及驗收規範的要求。主體結構因施工、層間移位、沉降等因素造成建築物的實際尺寸與設計尺寸不符,在幕牆製作安裝前應對建築物進行測量,測量的誤差應及時調整,不得累積,使其符合幕牆的構造要求。
二、鋼結構安裝施工
1.安裝前,應根據設計圖紙覆核各項數據,預埋件、支座面和地腳螺栓的位置、標高的尺寸偏差應符合相關的技術規定及驗收規範。
2.鋼結構儘量採用定性構件,工廠加工現場拼裝,在裝卸、運輸、堆放的過程中,不得損壞構件並要防止變形,鋼結構運送到安裝地點的順序,尚應滿足安裝程式的要求。
3.鋼結構的覆核定位應使用軸線控制點和測量的標高的基準點,保證幕牆主要豎向及橫向構件的尺寸允許偏差符合有關規範及行業標準。
4.構件安裝應按現場實際情況及結構形式採用擴大拼裝時,對容易變形的構件應作強度和穩定性驗算,必要時應採取加固措施。採用綜合安裝方法時,要保證結構能劃分成若干個獨立單元,安裝後,均應具有足夠的強度和剛度。
5.確定幾何位置的主要構件,如柱、桁架等應吊裝在設計位置上,在鬆開吊掛設備後應做初步校正,構件的連線接頭必須經過檢查合格後,方可緊固和焊接,詳見圖4。
6.對焊縫要進行打磨,消除稜角和夾角,達到光滑過渡,有探傷檢測要求的結構應按規範要求進行超音波探傷或射線探傷檢測。
7.鋼結構支撐體系完成後,進行轉接件焊接再安裝連線件,按設計尺寸彈出縱橫線及設計標高,用夾具夾緊,進行定位點焊,裝配完畢,焊接玻璃爪底座。
8.鋼結構表面應根據設計要求噴塗防鏽、防火漆並申報隱蔽工程驗收。
三、玻璃安裝
1.點式幕牆牆面全部以玻璃板塊連線拼裝而成,理想的玻璃材料具有較高的溫強。但在平板玻璃的實際製造過程中,不可避免地會在其表面或內部出現裂紋、氣泡、夾砂等缺陷。玻璃屬非金屬材料,其屈強比極低,破裂前幾乎沒有屈服形變,對應力集中極為敏感。另外,玻璃鑽孔在長期自重荷載的作用下會發生蠕變,強度降低1/3甚至更多。所以,點式玻璃幕牆採用的玻璃必須經鋼化處理,以提高玻璃的抗蠕變強度和減少應力集中敏感性。玻璃鋼化加工宜採用水平鋼化爐鋼化,避免垂直鋼化在夾具夾緊處造成的夾痕和鑽孔的拉長。玻璃鋼化後應進行保溫均質處理消除不均勻內應力玻璃的鑽孔加工應於鋼化前在自動鑽孔機上進行,電腦定位,上、下兩面用兩隻鑽頭相對同時鑽孔,同心度偏差小於0.3毫米。玻璃切割和鑽孔後,其邊緣和孔周角部必須經過機械精磨邊及倒角處理,以消除易產生應力集中的微裂紋和缺口。磨邊餘量應不小於0.3毫米,倒角應不小於1×45°夾膠鋼化玻璃兩塊玻璃的厚度應儘量一致,且應先鋼化後夾膠。
2.玻璃安裝前應檢查校對鋼結構主支撐的垂直度、標高、橫樑的高度和水平度是否符合設計要求,進行安裝孔位的複查。
3.安裝前套用鋼絲刷局部清潔鋼槽表面及槽底,駁接玻璃底部的U形鋼槽應加氯丁橡膠墊塊於距玻璃邊緣1/4寬度處。
4.安裝前,應清潔玻璃及吸盤,根據玻璃重量及吸盤規格確定吸盤個數,檢查駁接爪安裝位置是否準確。
5.安裝玻璃時,應先將駁接頭與玻璃在安裝平台上裝配好,然後再與駁接爪進行安裝。為確保駁接頭處的氣密性和水密性,必須使用扭矩扳手。根據駁接系統的具體規格尺寸來確定扭矩大小,按標準安裝玻璃時,應始終保持懸掛在兩個駁接頭上。
6.玻璃安裝後,應調整上下左右的位置,保證玻璃水平偏差在允許範圍內。
7.玻璃全部調整後,應進行整體立面的平整度的檢查。
四、玻璃打膠
1.打膠前套用“二甲苯”或工業乙醇和乾淨的毛巾擦淨玻璃及鋼槽打膠的部位。
2.駁接玻璃底部與鋼槽的縫隙用泡沫膠條塞緊,保證平直,並預留淨高8~12毫米的打膠厚度。
3.打膠前,在需打膠的部分貼上保護膠紙,注意膠紙與膠縫要平直。
4.打膠時要持續均勻,操作順序一般是先打橫向縫後打豎向縫;豎向膠縫宜自上而下進行,膠注滿後,應檢查裡面是否有氣泡、空、斷縫、夾雜,若有應及時處理。
5.玻璃膠修飾好後,應迅速將貼上在玻璃上的膠帶撤掉,玻璃膠固化後,應清潔內外玻璃,做好防護標誌。
材料設備
一、材料
《剛性點支式玻璃幕牆施工工法》所用的材料有:玻璃肋(鋼結構)支撐體系、不鏽鋼駁接爪、轉接件、鋼化玻璃等。
二、機具設備
《剛性點支式玻璃幕牆施工工法》所用的設備有:玻璃吸盤安裝機、電焊機、手持玻璃吸盤、螺絲刀、扳手、線墜、水平尺、鋼捲尺等。
質量控制
《剛性點支式玻璃幕牆施工工法》的質量控制要求如下:
一、點支式玻璃幕牆採用不鏽鋼時,宜採用奧氏體不鏽鋼材,並應符合下列2005年前已執行的國家標準的規定:
1.《不鏽鋼焊條》GB/T 983;
2.《不鏽鋼棒》GB/T 1220;
3.《不銹耐酸鋼鑄件技術條件》GB/T 2100;
4.《不鏽鋼冷軋鋼板》GB/T 3280;
5.《不鏽鋼冷加工鋼棒》GB/T 4226;
6.《不鏽鋼熱軋等邊角鋼》GB/T 4227;
7.《冷頂鍛不鏽鋼絲》GB/T 4232;
8.《不鏽鋼熱軋鋼板》GB/T 4237;
9.《不鏽鋼絲》GB/T 4240;
10.《不鏽鋼絲繩》GB/T 9944;
11.《結構用不鏽鋼無縫鋼管》GB/T 14975。
二、點支式玻璃幕牆採用的碳鋼和其他鋼材應符合下列2005年前已執行的國家標準的規定:
1.《優質碳素結構鋼技術條件》GB/T 699;
2.《碳素結構鋼》GB/T 700;
3.《標準件用碳素鋼熱軋圓鋼》GB/T 715;
4.《低合金高強度結構鋼》GB/T 1591;
5.《合金結構鋼技術條件》GB/T 3077;
6.《優質結構鋼冷拉鋼材》GB/T 3078;
7.《高耐候性結構鋼》GB/T 4171;
8.《焊接結構用耐候鋼》GB/T 4172;
9.《碳鋼焊條》GB/T 5117;
10.《低合金鋼焊條》GB/T 5118;
11.《鋼絲繩》GB/T 8918;
12.《制繩用鋼絲》GB/T 8919;
13.《橋樑纜索用熱鍍鋅鋼絲》GB/T 17101。
三、點支式玻璃幕牆採用的碳鋼和其他鋼材表面應進行防腐蝕處理。表面除銹不得低於
級,並進行塗裝等可靠的表面處理。
四、點支式玻璃幕牆採用的玻璃,必須經過鋼化處理。
五、點支式玻璃幕牆採用夾層玻璃時,應採用聚乙烯醇縮丁醛(PVB)膠片乾法加工合成技術,且膠片厚度不得小於0.76毫米。
六、點支式玻璃幕牆中的結構密封膠應採用高模數中性單組分或雙組分矽酮結構密封膠,其性能應符合2005年前已執行的國家標準《建築用矽酮結構密封膠》GB/T 16776的規定。
七、在任何情況下,不得使用過期的矽酮密封膠。
八、玻璃幕牆可使用聚乙烯發泡材料作填充材料,其密度應不大於0.037克/立方厘米。
九、支承裝置與玻璃之間的襯墊材料應有適宜的韌性和彈性,且不得產生明顯蠕變。
十、主控項目
1.玻璃幕牆工程所使用的各種材料、構件和組件的質量,應符合設計要求及國家2005年前已執行的產品標準和工程技術規範的規定。
檢驗方法:檢查材料、構件、組件的產品合格證書、進場驗收記錄、性能檢測報告和材料的復驗報告。
2.玻璃幕牆的造型和裡面分格應符合設計要求。安裝質量應符合表1要求。
檢驗方法:觀察,尺量檢查。
3.玻璃幕牆使用的玻璃應符合下列規定:
(1)幕牆應使用安全玻璃,玻璃的品種、規格、顏色、光學性能及安裝方向應符合設計要求。
(2)幕牆玻璃的厚度不應小於6.0毫米。
(3)幕牆的中空玻璃應採用雙道密封。
(4)幕牆的夾層玻璃應採用聚乙烯醇縮丁醛(PVB)膠片乾法加工合成的夾層玻璃。點支承玻璃幕牆夾層玻璃的夾層膠片(PVB)厚度不應小於0.76毫米。
(5)鋼化玻璃表面不得有損傷;8.0毫米以下的鋼化玻璃應進行引爆處理。
(6)所有幕牆玻璃均應進行邊緣處理。
檢驗方法:觀察;尺量檢查;檢查施工記錄。
4.玻璃幕牆與主體結構連線的各種預埋件、連線件、緊固件必須安裝牢固,其數量、規格、位置、連線方法和防腐處理應符合設計要求。
檢驗方法:觀察;檢查隱蔽工程驗收記錄和施工記錄。
5.各種連線件、緊固件的螺栓應有防鬆動措施;焊接連線應符合設計要求和焊接規範的規定。檢驗方法:觀察;檢查隱蔽工程驗收記錄和施工記錄。
6.點支承玻璃幕牆應採用帶萬向頭的活動不鏽鋼爪,其鋼爪間的中心距離應大於250毫米。支承結構應符合表2要求。
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同層高度內爪座高低差 幕牆面寬≤35米 幕牆面寬>35米 | |
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檢驗方法:觀察;尺量檢查。
7.玻璃幕牆四周、玻璃幕牆內表面與主體結構之間的連線節點、各種變形縫、牆角的連線節點應符合設計要求和技術標準的規定。
檢驗方法:觀察;檢查隱蔽工程驗收記錄和施工記錄。
8.玻璃幕牆應無滲漏。
檢驗方法:在易滲漏部位進行淋水檢查。
9.玻璃幕牆結構膠和密封膠的打注應飽滿、密實、連續、均勻、無氣泡,寬度和厚度應符合設計要求和技術標準的規定。
檢驗方法:觀察;尺量檢查;檢查施工記錄。
10.玻璃幕牆開啟窗的配件應齊全安裝應牢固,安裝位置和開啟方向、角度應正確;開啟應靈活,關閉應嚴密。
檢驗方法:觀察;手扳檢查;開啟和關閉檢查。
11.玻璃幕牆的防雷裝置必須與主體結構的防雷裝置可靠連線。檢驗方法:觀察;檢查隱蔽工程驗收記錄和施工記錄。
十一、一般項目
1.玻璃幕牆表面應平整、潔淨;整幅玻璃的色澤應均勻一致;不得有污染和鍍膜損壞。
檢驗方法:觀察。
2.每平方米玻璃的表面質量和檢驗方法應符合表3的規定。
3.玻璃幕牆的密封膠縫應橫平豎直、深淺一致、寬窄均勻、光滑順直。
檢驗方法:觀察;手摸檢查。
4.玻璃幕牆隱蔽節點的遮封裝修應牢固、整齊、美觀。
檢驗方法:觀察;手扳檢查。
安全措施
採用《剛性點支式玻璃幕牆施工工法》施工時,除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外,尚應遵守注意下列事項:
1.安裝幕牆用的施工機具在使用強應進行嚴格試驗。手持玻璃吸盤和玻璃吸盤安裝機,應進行吸附重量和吸附持續時間試驗。
2.點支式玻璃幕牆安裝前應對作業人員進行安全技術交底。
3.施工人員應正確佩戴安全帽、系安全帶、背工具袋等。
4.在高層玻璃幕牆安裝與上部結構施工交叉作業時,結構施工層下方應設定防護網;在離地面3米高處,應搭設挑出6米的水平安全網。
5.現場需動用明火作業的,須按規定報批,開具動用明火許可證,防範措施可靠、到位。
6.點支式玻璃幕牆工程吊裝與玻璃安裝期間應設定警戒範圍,先進行試吊裝,可行後正式吊裝。
環保措施
《剛性點支式玻璃幕牆施工工法》的環保措施如下:
1.油漆等易揮發、易燃物品應存放在現場指定的位置,減少對環境的不利影響。
2.鋼結構建議採用定製後現場安裝,減少現場切割、敲打、焊接等加工引起的飛塵、噪聲、氣味對環境的不利影響。
3.施工產生的廢棄物(塑膠密封條、結構膠筒、膠帶紙等)應及時清理並集中堆放在指定位置,防止對環境產生不利影響。
效益分析
《剛性點支式玻璃幕牆施工工法》的效益分析如下:
剛性點支式玻璃幕牆具有安全性高、通透性好、支撐結構具有裝飾性、支撐結構變化多、維修更方便、技術先進等特性,其支撐機構變化多,鋼結構織成體系更是具有時代感很強的建築裝飾效果。剛性點支式玻璃幕牆構配件均在工廠製作完成,現場安裝,與傳統的建築外立面裝飾材料相比,提高約一半的施工進度,降低對環境所產生的噪聲、粉塵等污染,採光效果提高20%~30%,當採用中空(鍍膜)玻璃時,可以顯著地降低建築物的能耗,具有良好的經濟效益和社會效益。
套用實例
《剛性點支式玻璃幕牆施工工法》的套用實例如下:
位於杭州市蕭山經濟開發區市心北路跟建設二路交叉口,建築高度120米,外牆採用點式幕牆、石材幕牆、鋁板幕牆、中空玻璃幕牆,總造價約2500萬元,詳見圖5。
位於杭州市玉古路,黃龍體育中心外圍。總建築高度102米,幕牆面積約35000平方米,幕牆工程造價3000萬元,由全隱框中空Low-e玻璃幕牆、乾掛石材幕牆、鋁板幕牆、點式全玻璃幕牆組成,造型美觀,結構合理,詳見圖6。
位於杭州市杭州鋼鐵集團生活區內,點式幕牆總面積約1000平方米,工程造價約600萬元,主要為點式玻璃幕牆、明框中空玻璃幕牆、乾掛石材幕牆、純鋁板裝飾等構成,造型美觀,結構合理,詳見圖7。
註:施工費用以2005-2006年施工材料價格計算
榮譽表彰
2008年1月31日,中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》,《剛性點支式玻璃幕牆施工工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。