摘要:近年來,現(xiàn)代建筑幕墻技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用,取得了較好的社會經(jīng)濟效益,為美化我們的城市和生活做出了貢獻。由于現(xiàn)代建筑幕墻技術(shù)屬于新興行業(yè),其發(fā)展過程中尚有許多不合理、不完善的部分,在許多工程實踐中,都或多或少地存在一些問題,其中有很大一部分是由于技術(shù)原因造成的,因此,如何完善和提高現(xiàn)代建筑幕墻技術(shù)水平,保證工程施工質(zhì)量日益成為一個十分突出的問題,本文結(jié)合近年來的工程實踐,談幾點看法。
關(guān)鍵詞:現(xiàn)代建筑 幕墻技術(shù)
建筑幕墻是隨著建筑業(yè)不斷發(fā)展和進步而出現(xiàn)的新興行業(yè)。人類社會生產(chǎn)力水平的不斷發(fā)展,為建筑幕墻行業(yè)的再現(xiàn)提供了必要物質(zhì)基礎(chǔ),而現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進步,又為建筑幕墻行業(yè)的發(fā)展提供了充分的理論根據(jù)。從20世紀60-70年代起,建筑效果都得到了迅速發(fā)展,并使二者更加有機地融合為一體,成為現(xiàn)代高層建筑的顯著特征,逐漸被認為是現(xiàn)代城市建筑的一種標(biāo)志。而且,隨著大量新技術(shù)、新材料、新工藝在建筑幕墻行業(yè)中的應(yīng)用,在今后相當(dāng)長的時間內(nèi),建筑幕墻仍然是現(xiàn)代高層建筑的一種綜合效果較好的外圍護結(jié)構(gòu)形式。我國在20世紀80年代初開始引進現(xiàn)代建筑幕墻技術(shù)。1985年,我國第一幢應(yīng)用現(xiàn)代玻璃幕墻技術(shù)的高層建筑――北京長城飯店矗立在首都街頭,標(biāo)志著現(xiàn)代建筑幕墻技術(shù)在我國應(yīng)用的開端,經(jīng)過十幾年的工程實踐證明,現(xiàn)代建筑幕墻技術(shù)將建筑外圍護墻的防風(fēng)、遮雨、保溫、隔熱、防噪音、防空氣滲透等使用功能與建筑外裝飾效果有機地結(jié)合起來,從而受到廣大業(yè)主和建筑師的青睞,迅速發(fā)展成為現(xiàn)代城市建筑的一種流行時尚,越來越多的城市建筑廣泛地應(yīng)用了現(xiàn)代建筑幕墻技術(shù),使其成為現(xiàn)代城市建筑的顯著牲征。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和生產(chǎn)水平的不斷提高,大量的新原理、新技術(shù)、新材料、新工藝被應(yīng)用在現(xiàn)代建筑幕墻技術(shù)中,促進了現(xiàn)代建筑幕墻技術(shù)的發(fā)展。如壓力平衡原理的發(fā)現(xiàn)并成功應(yīng)用到現(xiàn)代建筑幕墻技術(shù)中,解決了長期阻礙建筑幕墻發(fā)展的雨水滲漏難題;又如鋁及鋁合金型材、各種玻璃、金屬板材的研制和生產(chǎn),各種高質(zhì)量密封材料的出現(xiàn),尤其是結(jié)構(gòu)硅酮密封膠的出現(xiàn),以及各種防火、保溫、隔熱和隔聲材料的出現(xiàn),使建筑幕墻所要求的各項性能,如抗風(fēng)壓變形性能、抗雨水滲漏性能、抗空氣滲透性能、隔熱保溫性能和隔聲性能等,都有了可靠的解決方法。從而使現(xiàn)代建筑幕墻技術(shù)近年來迅速發(fā)展,在現(xiàn)代城市建筑中得到了日益廣泛的應(yīng)用。
1 建筑幕墻的建筑設(shè)計
建筑幕墻立面設(shè)計時,除考慮建筑效果之外,玻璃的劃分應(yīng)考慮通風(fēng)開窗要求,特別是開窗位置的標(biāo)高要適當(dāng),一般控制在離樓層面0.9米左右,要符合窗扇開啟方便的要求,開窗的面積要符合通風(fēng)要求,且不大于幕墻面積的15%。玻璃的劃分應(yīng)與室內(nèi)空間和樓層層遍相協(xié)調(diào),橫梁立柱布置應(yīng)與房間的布置分隔相協(xié)調(diào),防止出現(xiàn)一塊玻璃跨越兩個防火分區(qū)的情況。金屬、石材幕墻立面的線條,構(gòu)圖,色調(diào)和虛實組成應(yīng)與建筑整體及環(huán)境相協(xié)調(diào),石材幕墻立面劃分時石板的面積不宜大于1.5平方米。金屬幕墻中的金屬板面視原板尺寸可達到七、八平方米,對玻璃、金屬、石材的類型和色彩除應(yīng)考慮建筑物的性質(zhì)和用途、投資額度、業(yè)主要求外,還應(yīng)考慮建筑物周圍環(huán)境要求,避免光污染和石材輻射造成對環(huán)境損害。此外幕墻建筑設(shè)計時尚應(yīng)考慮室內(nèi)建筑效果,立柱、橫梁的位置,構(gòu)件之間的縫隙等都會影響室內(nèi)的建筑效果,玻璃的選擇和劃分,還影響室內(nèi)和采光效果。只考慮建筑立面效果,而忽視其他因素,會產(chǎn)生影響建筑物使用功能的許多問題。
1.1 建筑幕墻的選型 建筑幕墻的選型是建筑設(shè)計的內(nèi)容。建筑設(shè)計師不僅要考慮立面的新穎、美觀,而且要根據(jù)建筑的功能,造價及所具備的施工技術(shù)條件進行造型設(shè)計。當(dāng)前用得比較普遍的是框架式建筑幕墻及單元、半單元式建筑幕墻,其形式又分為明框幕墻、半隱幕墻、全隱幕墻。
1.2 建筑幕墻的性能要求 對幕墻性能的要求,在很大程度上就決定了幕墻的質(zhì)量。在選擇幕墻風(fēng)壓變形性能和幕墻雨水滲漏性能等級時,必須考慮建筑物的抗震等級;選擇幕墻的保溫性能等級須考慮當(dāng)?shù)貧鉁馗叩;幕墻的空氣滲透性能等級要考慮建筑物自身的特點,如建筑造價,功能要求,重要性等等。
1.3 建筑幕墻設(shè)計的安全要求 幕墻設(shè)計必須符合防火規(guī)范的要求,特別注意當(dāng)原建筑設(shè)計中無窗下墻時,樓層應(yīng)設(shè)實體墻,窗間墻與幕墻應(yīng)填充不燃材料,幕墻節(jié)點中填充材料也應(yīng)選用巖棉等不燃材料。幕墻設(shè)計還應(yīng)滿足防雷要求,形成幕墻自下而上的防雷體系,并與主體結(jié)構(gòu)防雷體系可靠連接,其中:①第一類防雷建筑,避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸<5m×5m(<6m×4m);第二類防雷建筑,避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸<10m×10m(<12m×8m);第三類防雷建筑,避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸<20m×20m(<24m×16m)。②避雷片與鋁型材用螺釘進行連接,使幕墻自身防雷體系與主體結(jié)構(gòu)的防雷體系通過焊接方式可靠連接形成閉合回路。③避雷片應(yīng)表面鍍錫,其與鋁型材連接需在空氣干燥情況下,將鋁型材去氧化膜快速堅固,然后在避雷片與鋁型材接縫四周刷絕緣漆,避雷鋼筋應(yīng)表面鍍鋅。為確保安全,幕墻設(shè)計時還應(yīng)采取防止玻璃破碎墜落,如玻璃屋頂應(yīng)采用夾絲、夾片玻璃或設(shè)安全網(wǎng),出入口設(shè)雨罩。
2 建筑幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計
干掛石材結(jié)構(gòu)主要有:銷釘式、背栓式、不銹鋼托式和復(fù)合式等。我們應(yīng)根據(jù)工程的建筑高度、業(yè)主的經(jīng)濟實力等綜合因素,來決定采用石材幕墻結(jié)構(gòu)形式。銷釘式結(jié)構(gòu)既是采用在石材的上、下開孔,將不銹鋼銷釘插入石材孔內(nèi)將石材板塊掛在墻體外表面。這種結(jié)構(gòu)最簡單,造價最低而且安裝強度較低,它適合建筑高度不超過20米的外掛石材幕墻。不銹鋼托板式結(jié)構(gòu)分短槽式和通槽式,即是采用在石材的上、下開槽,將不銹鋼銷托板插入石材槽內(nèi)將石材板塊掛在墻體外表表面。其結(jié)構(gòu)簡單、強度和安全性可靠、加工和現(xiàn)場施工方便,并且造價適中。它適合建筑高度不超過50米的外掛石材幕墻。背栓式結(jié)構(gòu)即是采用在石材的背部開孔(不少于四個),用不銹鋼錐狀螺栓插入石材孔中將石材板塊掛在墻體外表面。這種結(jié)構(gòu)安裝和加工靈活性大,可以在石材的背部隨意設(shè)安裝支點,使石材幕墻的強度有所保證。但由于不銹鋼錐狀螺栓價格較高,使該結(jié)構(gòu)的工程成本很高。它適合于高層建筑和大板塊的外掛石材幕墻;另外,石材幕墻龍骨主要有鋁型材和鋼結(jié)構(gòu)兩種材料。鋁龍骨在耐腐蝕性和減輕主體重量方面具有無可替代的優(yōu)勢,但其材料價格較高;采用鋼龍骨時必須經(jīng)過熱浸鍍鋅防腐處理才能保證龍骨耐久性。目前,石材幕墻多用于低層建筑裙墻面,且采用鋼龍骨結(jié)構(gòu)較多。
2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般問題 目前,建筑幕墻類型繁多,構(gòu)造型式多變,無法對其連接構(gòu)造作出太具體的規(guī)定。因此在設(shè)計原則上要求建筑幕墻應(yīng)有足夠的承載力、剛度、穩(wěn)定性和相對于主體結(jié)構(gòu)的位移能力。其中,相對于主體結(jié)構(gòu)的位移能力通過膠縫、構(gòu)件間的縫隙、可微動連接(如長圓孔螺栓等)、可動連接(如鉸支座、滑動連接、搖臂機構(gòu)、彈簧機構(gòu)等)來實現(xiàn),不一定要求處處連接均為螺栓連接。因此,規(guī)定所有連接均采用螺栓是不盡合理的。只要達到幕墻與主題結(jié)構(gòu)間有一定位移能力的要求,部分節(jié)點采用焊接是可以的。
2.2 鋼鋁型材的混合使用 在跨度較大情況下,采用鋼型材與鋁型材混合構(gòu)件在原則上是允許的,但在實際操作上存在一些難點。
2.2.1 為保證兩者共同受力,必須保證兩者受力后變形(撓度)相同,這就要求鋼型材緊密插入鋁型材中,或者兩者用密排螺栓、鉚釘連接,兩種方法的施工時都較困難。
2.2.2 型鋼與鋁型材之間電化學(xué)絕緣困難。因此,更方便的方法是采用鋼型材,外包裝飾板。
3 建筑幕墻的節(jié)點設(shè)計
建筑幕墻的節(jié)點設(shè)計是幕墻建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的直接體現(xiàn)。目前幕墻的構(gòu)造方法很不一致,鋁型材斷面形狀也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準,節(jié)點設(shè)計中應(yīng)注意以下問題:
3.1 幕墻節(jié)點設(shè)計是否如實反映了幕墻建筑設(shè)計意圖 比如是否滿足防火要求:防雷構(gòu)造措施是否滿足防雷要求;幕墻通風(fēng)、開啟、采光要求是否滿足,是否采取了防雨水滲漏的措施等。
3.2 幕墻節(jié)點設(shè)計是如實反映幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求 如鋁合金型材的選用,玻璃、金屬,石材的選用,結(jié)構(gòu)膠的厚度、寬度是否滿足結(jié)構(gòu)計算要求,越大金屬板面是否有抗橈曲變形措施,結(jié)構(gòu)連接件是否按計算書選用,抗震構(gòu)造措施是否體現(xiàn);立柱、橫梁的連接構(gòu)造方式是否與結(jié)構(gòu)計算中所選用的相匹配等。
3.3 一些特殊節(jié)點的處理是否妥當(dāng) 如沉降縫、伸縮縫如何要保證結(jié)構(gòu)自由活動度的同時,解決抗?jié)B漏的問題;轉(zhuǎn)角節(jié)點設(shè)計時,特殊角度如何用型拼接,才能滿足要求;圓弧節(jié)點要體現(xiàn)如何施工,以保證立柱在同一圓弧上;幕墻各部分封修是否符合規(guī)范要求。為了避免幕墻設(shè)計與建筑脫節(jié)的情況,幕墻設(shè)計時間上也應(yīng)與設(shè)計密切配合,一般在工程開工之前,圖紙會審階段,幕墻設(shè)計就應(yīng)完成,并將幕墻防雷、預(yù)埋等技術(shù)要求與設(shè)計溝通,向土建施工單位做好交底工作,同時在工程施工過程中,幕墻設(shè)計單位及時掌握建筑設(shè)計的修改,建筑施工的誤差等情況,并做相應(yīng)設(shè)計更改,如果幕墻設(shè)計合理并在幕墻施工過程中嚴格按標(biāo)準、規(guī)程施工和驗收,那么當(dāng)前幕墻工程中的許多問題,都能在很大程度上等到解決。
總之,隨著時代的發(fā)展、社會的進步,人們對建筑的要求越來越高。如何使建筑裝飾得既美又實用是每一位外裝設(shè)計師的責(zé)任。我們必須緊跟時代的發(fā)展,盡我們所能將城市裝扮的更加亮麗,以滿足社會和人民生活的需求。