单元式幕墙结构设计

【摘要】：单元式幕墙的优点就是安装速度快，单元体整体在车间组装完成，现场安装只是挂接调整工作。减少现场施工工作量，减少现场项目管理成本，减少施工现场持续的时间，质量稳定的产品结构使得客户满意度最大化。

【关键词】：单元幕墙 质量稳定 缩短工期 现代建筑产业

中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：

【正文】：

幕墙是当代的一种新型建筑墙体,它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，玻璃幕墙建筑物从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。1985年我国北京长城饭店第一次采用玻璃幕墙其外观大方、视野开阔、富有现代气息令很多人着迷。随后在全国各地陆续出现了一批批玻璃幕墙建筑。在世界各大洲的主要城市均建有宏伟华丽的玻璃幕墙建筑，近些年随着现代化建筑产业的发展，幕墙技术工业化程度提高，单元式幕墙应运而生。

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。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。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。同时也有一些施工的要求，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。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。

由于单元式幕墙结构的复杂性，以及设计理念的多样性，寻求一套适合更多类工程的标准形式结构，从而在竞争激烈的现代建筑产业发展时期暂居头筹。

这里重点介绍一种横滑型插接幕墙。横滑型单元式幕墙的基本插接原理、局部的结构形式、插芯的设计原则、以及一些配合部位的尺寸设计，可以用一套成熟的结构对横滑单元式幕墙进行阐述。

板块间的插接部位同时也是幕墙的密封部位，要保证插接部位在整个幕墙上的连续性，即在单元横竖框交接的部位不得存在密封间断点,有效保证插接处的防水能力。将幕墙的水密线和气密线分离处理，通过单元幕墙的插接构造及挡水胶条的设置使单元板块的插接部位形成多个与室外环境连通的等压腔，如下图中的等压腔Ⅰ、等压腔Ⅱ和等压腔Ⅲ。

竖向节点 横向节点 排水示意图

挡水胶条在正常使用状态下应具有一定的压缩量，从而可以保证幕墙板块在温度等外力作用下发生变位时，挡水胶条仍具有一定的密封能力。通过横框的挡水胶条搭接处进入等压腔Ⅰ的水，一部分可以通过挡水胶条室外侧挡刺上的排水孔排出，另一部分进入等压腔Ⅱ的雨水也会在重力作用下通过挡水胶条上的排水孔直接排出，还会有极少量雨水进入等压腔Ⅲ，然后通过上横框的第一道插接刺上开设排水孔排到下层单元的等压腔Ⅱ中，直至最后排出室外。

气密性设计原理是在单元幕墙的最后一道密封线通过胶条和闭合海绵以及密封胶的设置实现室内室外空气的隔绝。

幕墙的传热系数是通过幕墙面材部分与框料部分的传热系数进行面积加权获得的平均值。所以在对幕墙进行保温设计时应综合考虑幕墙面材部分的传热系数和幕墙框料部分的传热系数的配合关系，从而得到一套系统的配合设计。

材料的热阻等于材料在热流方向上的长度与材料的导热系数的比值，也就是说材料的热阻与材料在热流方向上的长度成正比，与材料的导热系数成反比。所以在设计幕墙的保温构造时也应该从这两方面进行优化设计。

在幕墙的强度设计方面，型材的外部轮廓尺寸及内部的构造形式均应通过具体工程的结构计算确定。组框钉槽的数目、直径、位置、壁厚必须满足工程的结构计算要求。在满足结构计算的情况下，幕墙的框料可以设计成开腔型材，或减小幕墙的外部轮廓尺寸及型材壁厚。

幕墙自洁功能设计，也是我们需要攻克的一个重要问题。玻璃幕墙很容易被污染，尤其在大气含尘量较多、空气污染严重、干旱少雨的北方地区，玻璃幕墙更易蒙尘纳垢，这对城市景观而言，非但不能增“光”，反而丢“脸”。又由于一些玻璃幕墙所用材质低劣，施工质量不高，出现色泽不均匀，波纹各异，导致玻璃幕墙如同哈哈镜一般。在阳光下，每块玻璃不是显现均衡一致的光影，而是四处漫射。显然，这样的建筑物，难以使人联想到明快、豪华，只能使人感到光怪陆离和滑稽可笑，城市形象也因此大打折扣。目前有欧美市场用用户已经要求在玻璃幕墙表面涂抹化学试剂（易洁亮），当雨水冲刷的时候灰尘会伴随着雨水一同流下来，而不在玻璃上留有任何痕迹。

单元幕墙横框中心一般位于层间窗台板位置，即单元板块的上横框一般处于封修结构内部，而单元下横框上端面是室内的可视面，综合考虑窗台高度即人眼可视角度，对于单元幕墙下横框上端面与勾边上端面的高度阶差（尤其当阶差大于5mm时），人眼可以很容易感觉到，造成内视效果的破坏。

所以设计时应尽量减小单元幕墙下横框上端面与勾边上端面的高度阶差，以保证内视效果的美观性。

结束语

近些年来，国内伴随着国内幕墙技术的发展，建筑师以及业主对幕墙的结构设计，美学设计的要求越来越高，幕墙设计师要把持的依就是在结构上材料更加节省，最求更节能的设计方案，其中水密性、气密性、隔热保温、坚固耐用是不变的硬性要求。同时新型材料的应用也是的我们更加完美的诠释着幕墙在现代建筑中的优点。

参考文献：

玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102-2003中国建筑科学研究院 编/

玻璃幕墙工程技术规范理解与应用张芹

幕墙工程技术要点精解 刘宪文

建筑幕墙与采光顶设计施工手册（第三版）张芹主编

建筑幕墙工程手册.中册 赵西安

建筑幕墙施工图集田延中