1、如何設計好構件式幕墻主講 先鋒1號 n一般設計原則n能二構件式幕墻的分類n構件式幕墻按面板材料分為玻璃幕墻、鋁板幕墻、石材幕墻、陶瓷板幕墻、光電板幕墻和不同材料之間的組合幕墻等等；按幕墻主桿件的構造分為明框幕墻、隱框幕墻和半隱框幕墻。明框幕墻按面板安裝方法分為內安裝式、外安裝式和混合安裝式，其中以外安裝式最為常見(如圖1所示)。圖1n 隱框幕墻按附框與幕墻主桿件的安裝方法分為內嵌式、外扣式、外掛內裝式、全外裝式、外掛外裝式、外頓外裝式、小單元式。隱框中前3種為室內側安裝，其余為室外側安裝(如圖2所示)。由于室內側安裝需要一定的室內空間，將來更換面板時需破壞內裝修，并且存在玻璃和鋁板的組合幕墻，

2、鋁面板不好安裝的問題，所以本文的所有結構和節點均以室外側安裝來進行考慮和設計的。圖2三幕墻主桿件與建筑主體的連接設計 圖3 2.埋件 埋件與主體的連接強度直接決定了整個幕墻的安全，必須嚴格控制。在埋件設計時應注意以下幾點：(1).預埋式埋件錨筋與埋板的尺寸和位置在設計時應嚴格依據玻璃幕墻工程規范(jgj102-2003)及混凝土結構設計規范(gb50010-2002)進行設計。(2).注意錨筋的長度不要超過結構尺寸（如梁厚度），避免錨筋露出結構外。(3). 爪形埋件中a、b兩型錨筋宜采用螺紋鋼。c、d型的錨筋在設計時應考慮錨筋間的干涉及錨筋在安裝時與結構配筋之間的干涉問題。e、f型埋件適合于需

3、要進行防雷的部位。(4).埋板的大小在設計時應考慮幕墻的結構形式的需要。 幕墻主受力桿件與埋件通過連接件進行連接。機械加工的幕墻桿件精度高，而隨建筑土建施工的埋件誤差非常大，所以要求連接件有足夠的調節能力適應這種差異。連接件根據其可調節方式可分為普通連接件、三維連接件(如圖7所示) 和四維連接件。連接件材料較為常用的是q235鋼板和型鋼，6063t5擠壓鋁型材。四維連接件和鋁連接件由于成本較高，一般多應用于單元幕墻。 連接件的形式多種多樣，限于篇幅不能一一列出，應根據工程實際需求，進行選擇和設計。為了適應土建誤差和施工方便，幕墻主桿件與主體結構之間理論上應留有不小于50mm的間隙，并在三個方向

4、上留有調節余地：前后不小于30mm，左右不小于 20mm，上下不小于15mm。雖然普通連接件只有一個方向可以調節，但它可以與埋件進行點焊，如位置不合適，很容易拆下重新安裝。三維連接件為了實現三維調整，一般通過兩個連接件進行轉接，并需要在埋板上有調節螺栓。調節螺栓可以用栽焊的辦法安裝在埋板上或選擇帶有滑槽的埋件。 圖7 連接件調整到位后，需在合適的時候將連接件與埋件、連接件之間、連接件與螺栓墊片(厚度3mm)進行焊接處理或采用其他措施保證牢固不松動。如使用鋁連接件，因其難以在現場焊接，也應采用有效措施保證連接部位牢固不松動。螺栓需與螺栓墊片點焊或有其他防松脫措施。所有焊接部位均需要進行防腐處理。

5、所有不同金屬接觸部位均應放置絕緣墊片，其中以尼龍墊片(2mm)最為合適，抗老化性好，有較好的硬度的同時又有一定的彈性。普通連接件在焊接時很容易將尼龍墊片燒化，所以有用1mm石棉墊片來替代。但石棉墊易吸水，失去絕緣作用，所以本著質量第一的精神，宜采用三維連接件。66側埋普通連接件安裝圖上埋普通連接件安裝圖6側埋三維連接件安裝圖上埋三維連接件安裝圖此處焊接時易將尼龍墊片損壞 由于所有的荷載最終都要通過連接件傳遞給主體，所以不管用什么方法，幕墻主桿件與主體必須連接牢固，不允許采用彈性活動連接，不允許使用材質較軟的彈性墊片，不允許產生相對滑移 (趙西安在建筑幕墻工程手冊558頁里的論述完全不對)。這個

6、是經過二十年的經驗和教訓得出的結論，而趙西安則一個大樓也沒設計過。不同的埋件設置，決定了不同的受力方式和計算力學模型，對優化設計，節約成本很關鍵，以下是幾種幕墻安裝方式及受力模型，如圖8所示。 圖8以上模型均是以上端懸掛為例，拉彎桿件要比下端支撐的壓彎構件受力好的多，不需計算失穩問題，所以實際設計中如無特殊情況，桿件均應采用上端懸掛。在相同的桿件和層高的情況下，這幾種計算模型里，簡支梁受力最為不利，對立柱的慣性矩和抵抗矩的要求最大，但簡支梁安裝簡單，適應性強，有無窗臺墻均可，對插芯的要求不高。外伸梁和雙跨梁受力較簡支梁有利的多，較為節約立柱材料，但對主體結構和設計均有要求。外伸梁尤其是雙跨外伸

7、梁，需要有窗臺墻遮擋幕墻立柱接縫，并且插芯要有相當的強度來抵御所受彎矩。雙跨梁則需要下返梁有足夠的空間來安裝第二個埋件，并且下支撐點應為長圓孔。在條件允許的情況下，雙跨梁可以選擇上埋和下埋的組合，這樣中間支點最接近梁中間，受力最為有利。另外，一般情況下構件式幕墻和單元式幕墻均不要簡化為連續梁，因為這樣做弊病太大，詳細原因在立柱與立柱的連接設計里談。四幕墻主桿件之間的連接設計幕墻主桿件之間的連接設計包括立柱與立柱的連接設計和立柱與橫梁的連接設計。立柱與立柱的連接設計(橫梁與橫梁的連接) 立柱與立柱之間應預留不小于20mm的間隙(102-2003規定為15mm)，以適應和吸收主體沉降、溫差變形、地

8、震作用和施工誤差。立柱與立柱連接一般都通過一個插芯(一端固定，一端自由)來實現的。插芯設計應注意以下幾點： (1). 插芯應有合適的強度 當插芯位于支點附近，按簡支梁進行計算時，其所受彎矩接近于零，所受剪力接近最大。當插芯離支點較遠，按外伸梁進行計算時，其所受彎矩和剪力都比較大。往往立柱外伸部分受窗臺墻的影響，一般不會太長，所以插芯所受彎矩遠遠小于立柱所受彎矩。但本著安全的原則，插芯的安全系數應大于立柱，具體要求如下：為了增加插芯的抗剪能力和慣性矩，插芯的壁厚應滿足t4mm(實際應用中為了經濟省料，一般以t=4mm居多)。插芯的慣性矩一般可以小于立柱慣性矩，但其最小慣性矩應滿足icx50cm4

9、。當鉸點螺栓貫穿插芯按簡支梁計算時，插芯的慣性矩icx應大于立柱慣性矩ilz的八分之一。 當按外伸梁計算時，插芯的慣性矩當按外伸梁計算時，插芯的慣性矩icx應大于立柱慣性矩應大于立柱慣性矩ilz的二分之一，的二分之一，在必要時可以等于或大于立柱慣性矩。在必要時可以等于或大于立柱慣性矩。(2).插芯與立柱連接應采用線接觸插芯與立柱連接應采用線接觸 由于型材在擠壓時，必然會產生彎曲、扭擰變形，而插芯必須要插入立柱由于型材在擠壓時，必然會產生彎曲、扭擰變形，而插芯必須要插入立柱一定深度一定深度(102規定插芯長度規定插芯長度250mm)，如采用四周面接觸，勢必會造，如采用四周面接觸，勢必會造成很難安

10、裝進去。所以插芯與立柱連接應采用線接觸，以下是幾種常見的成很難安裝進去。所以插芯與立柱連接應采用線接觸，以下是幾種常見的設計方法設計方法(如圖如圖9) 圖9 1型不是一個好方案，它的尖點在風荷載的作用下，很快發生較大的擠壓型不是一個好方案，它的尖點在風荷載的作用下，很快發生較大的擠壓變形，造成插芯與立柱的配合間隙加大，對抵御風荷載非常不利。這個方變形，造成插芯與立柱的配合間隙加大，對抵御風荷載非常不利。這個方案在插芯上絕對不應當使用。案在插芯上絕對不應當使用。 2型是一個可以采用的方案，尖點雖然也會發生擠壓變形，但由于它的尖型是一個可以采用的方案，尖點雖然也會發生擠壓變形，但由于它的尖點是圓弧

11、型的，變形較小，對插芯與立柱的配合影響不大。其設計值應滿點是圓弧型的，變形較小，對插芯與立柱的配合影響不大。其設計值應滿足：足：a23mm，h14mm。3型是一個非常值得推薦和優先使用的方案。它的尖點是一個型是一個非常值得推薦和優先使用的方案。它的尖點是一個1mm的平臺，的平臺，很難發生擠壓變形。在設計合理的情況下，它的防雷導通能力很好，插芯與很難發生擠壓變形。在設計合理的情況下，它的防雷導通能力很好，插芯與立柱的接觸面積可滿足規范上防雷的要求，可以取消在立柱與立柱之間為防立柱的接觸面積可滿足規范上防雷的要求，可以取消在立柱與立柱之間為防雷而設的連接片。當然這樣也是有風險的，那就是如何通過監理

12、這一關。其雷而設的連接片。當然這樣也是有風險的，那就是如何通過監理這一關。其設計值應滿足：設計值應滿足：a34mm，h14mm。h取取14mm是較為合理的，太大這條筋的強度會拖累整個插芯的強度。是較為合理的，太大這條筋的強度會拖累整個插芯的強度。(3).插芯與立柱的配合設計插芯與立柱的配合設計 插芯與豎框的配合一般以豎框內腔為基準來進行插芯外廓尺寸的設計。插芯與豎框的配合一般以豎框內腔為基準來進行插芯外廓尺寸的設計。為了有效抵抗風荷載，前后總間隙不宜太大，也不宜使用過盈和過渡配和造為了有效抵抗風荷載，前后總間隙不宜太大，也不宜使用過盈和過渡配和造成安裝困難，綜合考慮取成安裝困難，綜合考慮取00

13、.5mm為宜。由于與主體結構連接處理牢固后，為宜。由于與主體結構連接處理牢固后，需在此處考慮減震，同時間隙不能太大，所以左右總間隙取需在此處考慮減震，同時間隙不能太大，所以左右總間隙取0.51.0mm為為宜。開模時可以先開立柱，再配做插芯。宜。開模時可以先開立柱，再配做插芯。 圖101層間高3500115地震中位置正常位置插芯2 如圖10所示，按層間高3500mm，插芯插入深度為(250-20)/2=115mm進行計算，當插芯和立柱配合間隙為20.51.0時立柱所允許的的變形量為：135002/11515.2230.44mm而鋼筋混凝土框架的樓層彈性層間位移角限值1/550，防震設計時的允許變

14、形量為： dz=3500319.09mm兩值相比較1dz3.8711.35mm?？梢钥闯鼋^大部分情況都可以滿足防震設計的要求，當插芯和立柱間隙最小時，立柱的變形也才不到4mm，效果非常理想。(4).一個錨點的立柱不能按多跨梁和連續梁進行計算 現在經常有一些專家把圖8前2種模型按多跨梁和連續梁進行計算，包括一些軟件也提供這種算法，這是十分錯誤的。只有達到以下條件才能稱為連續梁：插芯的慣性矩應大于與之相配的立柱的慣性矩。在兩個方向上總間隙均不超過0.2mm。插芯總長度應為立柱內腔對角線長度的4倍。 在這種情況下，不僅安裝困難，防震效果不好，而且讓較小尺寸的插芯慣性矩比大尺寸的立柱還要大，其壁厚需增

15、加很多，再加上插芯總長度也加長了好多，基本和立柱上省下的料抵消了。所以實際中很少有人會這樣設計，如仍按多跨梁和連續梁進行計算，立柱將偏于不安全。實際上完全可以按外伸梁或雙跨梁來計算和設計，即節約鋁型材，又很安全。五板塊與主桿件的連接設計1隱框幕墻板塊與主桿件的連接設計 隱框玻璃幕墻用硅酮結構膠把玻璃和鋁附框粘接起來，從外立面上看形成只有很窄膠縫的大面積玻璃鏡面。玻璃和附框粘接后形成的板塊與主桿件在外側安裝有四種常見的連接方式即： 1 全壓板外裝式；2 外掛外裝式；3 外頓外裝式；4 小單元式。這四種連接方式各有不同特點，在使用時應根據工程實際靈活應用。aaabbbcce1e2e119-119-

16、219-3e2n(1)不同連接方式的構造及特點n全壓板外裝式通過螺栓、螺釘或自攻釘在附框四周幾點用壓板將板塊附框連接到立柱和橫梁上(如圖19、21)。全壓板外裝式幕墻加工簡單，適應性強，容易實現轉角、圓弧、異形及其它造型復雜的幕墻。但其安裝時，需將一圈壓板均緊固，較為費時。且安裝時還需要有人扶持附框板塊，以防板塊掉落，又較為費工。它的安裝質量受現場施工人員影響較大，如壓板的間距，螺紋連接的擰緊力很難做到一一檢測，而這兩項對幕墻的安全和質量又是很重要的?？刂撇缓萌菀壮霈F由于壓緊力不均而造成的安裝應力，出現玻璃的自爆現象。更危險的情況是在壓緊力不夠、緊固件質量不好、壓板和附框型材截面設計不合理等情

17、況，遇到較大負風壓的作用下，板塊有可能被破壞(北京xxx工程的采光頂就因設計和施工不合理，被大風把玻璃板塊掀翻)。aa19-419-5bce1e2bce1e2e3圖19 與立柱壓板連接常見結構示意圖 外掛外裝式與立柱的連接和全壓板外裝式基本相同(如圖19)。而與橫梁則采用和小單元式幕墻橫梁相似或相同的結構，安裝時將板塊附框的掛鉤掛插在橫梁插槽上。例如圖22附框可見，其橫梁下插槽的位置為避開附框比小單元式幕墻橫梁的提高了一些。外掛外裝式在制做橫梁彎弧的圓弧幕墻時較全壓板外裝式為困難。這是由于板塊的掛鉤與橫梁上的插槽通長配合，在彎弧時橫梁插槽和附框的掛鉤易發生變形，它們的曲率易有差異，這都會造成安

18、裝時插入困難。但外掛外裝式安裝速度比全壓板外裝式要快，在板塊掛好后不需要人員扶持，節約人力。而且其采用上掛式安裝結構，使板塊處于懸掛受拉狀態，可避免因重力影響而產生的鋁板中部“鼓包”和玻璃變形失真的現象。 外頓外裝式安裝時有些類似于推拉窗，先將板塊上附框插槽斜插入在橫梁伸出的下牛腿上后，將板塊扶正放下，下附框插槽座在橫梁伸出的上牛腿上（如圖23），因此板塊的高度不能太小。外頓外裝式與立柱的連接也與全壓板外裝式基本相同（如圖19）。它制做圓弧幕墻和安裝速度上與外掛外裝式的特點接近。以上兩種幕墻均同樣存在壓板的間距，螺紋連接的擰緊力不好控制的問題 aa20-120-2bbcccddddccbb20

19、-420-3aa圖20與立柱插接常見結構示意圖ab21-1e2e1bcaacbe1e221-221-3圖21 與橫梁壓板連接常見結構示意圖acbdfabe2e1ce3 圖22 外掛外裝式橫梁插接結構示意圖 圖23 外頓外裝式橫梁插接結構示意圖cbdbdccbddbcc24-124-224-324-4aaaagggg圖24 小單元式橫梁插接結構示意圖 小單元式板塊與橫梁和立柱的連接均是通過插接實現的，安裝時將板塊上下附框的掛鉤置于橫梁的插槽口之上，對好后放下，根據結構左移或右移將板塊左右附框的掛鉤推入立柱的插槽口之內(如圖21、24)，之后安裝限位裝置，以防板塊從主桿件的插槽內脫出。小單元式幕墻

20、靠主桿件本身定位，一般采用上掛式安裝結構，完全取消了以往的壓板連接方式，使得其有了一些其它連接方式無法比擬的優勢：安裝簡便，易于調整，很容易實現無序安裝，安裝速度快，施工周期短，維修和更換亦簡單易行；同時使連接由點接觸變為線接觸，強度趨于更加合理，消除了人為因素產生的安全隱患，更加安全可靠；更容易控制幕墻的安裝質量。這恐怕也是各大幕墻企業爭相推出自己的小單元幕墻系統的主要原因吧。但小單元最大的問題是：一是制造圓弧幕墻困難(其原因同外掛外裝式)；二是加工復雜，安裝和加工時有方向性，否則將無法安裝。即便這樣，小單元仍然不失為一種值得推薦和大力發展的幕墻系統。 另外還有一種很少采用的連接方式外插外裝

21、式。它是板塊與立柱采用和小單元式相同的插接結構(參考圖24)，而與橫梁則采用壓板來實現連接的(參考圖21)。一個好的幕墻系統，除了要保證必要的功能和性能外，還要適應各種建筑立面，能夠實現復雜的造型，突出建筑的美感。外插外裝式的優點在于它不僅可以滿足以上要求，而且還可以作為輔助結構配合小單元式結構，實現在圓弧幕墻處的過渡。所以這種幕墻結構，應該得到重視和發展。表1 各種隱框幕墻連接方式的特點 連接方式連接方式 特點特點全壓板外裝式全壓板外裝式外掛外裝式外掛外裝式外頓外裝式外頓外裝式小單元式小單元式制作異形幕墻制作異形幕墻易易難難難難難難制造圓弧幕墻制造圓弧幕墻易易難難一般一般較難較難制作開放式幕

22、墻制作開放式幕墻難難難難難難易易現場質量控制現場質量控制難難難難難難易易板面平整度板面平整度差差好好差差好好安裝速度安裝速度一般一般快快快快很快很快無序安裝無序安裝難難難難難難易易安裝所需人員安裝所需人員多多少少少少少少安裝、加工方向性安裝、加工方向性無無無無無無有有車間加工量車間加工量小小小小小小大大n(2)隱框幕墻板塊連接設計中的基本注意事項n這幾種連接方式雖然說結構有所不同，但還是存在著很多共同的注意事項和設計要點。n板塊浮動式連接n可以說浮動式連接是幕墻設計最基本的一個原則，作為板塊與桿件之間的連接也不例外。一個好的板塊連接結構它應該能夠同時滿足以下要求：對風荷載有減振和緩沖作用；在熱

23、應力作用下，保證板塊的自由伸縮，不產生摩擦噪音；在防震設計時，應保證主桿件與板塊之間可以無阻礙的產生相對平面變形，即主桿件變位成菱形，而板塊仍為長方形，以吸收地震作用。這就要求板塊附框與桿件之間，一要設置設計合理的膠條，二要在合適的部位留出合理的間隙。na如何設計附框與桿件之間的膠條n有些幕墻的結構為了節約成本, 在附框與桿件之間不設置膠條 (以壓板式結構最為常見,如圖19-1)。應該說這是極其不合理的，它存在著很多弊?。簄.沒有膠條減振，風荷載和地震作用直接傳遞到結構膠。這對結構膠的使用壽命和安全性均很不利。n.阻礙板塊自由伸縮，導致附框變形，產生摩擦噪音。前文曾經闡述的摩擦噪音產生的原因，

24、產生摩擦噪音的幾個條件在這種情況全具備了。而且為了抵抗風荷載和地震作用，緊固壓板的螺紋連接要保證相當的擰緊力，這勢必造成了附框和桿件之間的摩擦力非常的大，更易產生較大的摩擦噪音。開放式結構和金屬面板由于受室外溫度影響比較大，這種情況更為嚴重。n.喪失變形能力，在地震時易發生破損。進行防震設計有兩個思路：一是結構的強度防震，二是結構的變形防震。結構的強度防震主要依靠增加結構本身的強度，來抵御地震的作用，控制結構的變形在允許的范圍內。當限于條件，結構本身的強度不足以抵抗地震作用，這時應該在結構不破壞的情況下，采用合理的措施，增加結構的變形能力，來適應地震波的沖擊，即為結構的變形防震。作為外維護結構

25、的幕墻，受到設計、成本、安裝和維修等多方面原因的制約，采用結構的強度防震是不合理的。而浮動式連接這一幕墻設計基本原則正是結構的變形防震在實際中的應用。這種不使用膠條的壓板式結構，連接牢固后喪失了變形能力，在強烈地震時，易在幕墻薄弱部位發生破壞。n所以由以上可見，在附框與桿件之間不設置膠條的危害有多大，像這種省掉膠條的偷工減料的設計方法，還是少用為妙。正像前文論述的那樣，在這個位置設置膠條主要的作用是為了緩沖、減震、降低摩擦噪音。另外在大多數結構里還起到第二道密封的作用。除了保證膠條的正常使用功能外，還需要考慮膠條安裝、運輸的方便及一定的使用年限。所以不是有了膠條就萬事大吉了，一個好的膠條設計涉

26、及膠條的安裝方式、位置、形狀、壓縮量等等諸多方面問題。n(a)膠條安裝方式n膠條根據往型材上的安裝方法區分，主要有穿入式和壓入式兩種方式，至于膠條選用哪一種安裝方式，則需要根據實際要求而定。穿入式膠條與型材結合緊密，不容易脫落，型材結構緊湊，設計空心膠條時比較容易。但穿入式膠條在更換時往往比壓入式困難的多，安裝時有次序要求，不如壓入式膠條靈活(比較典型的例子是附框采用45擠角組框時，應先穿入膠條，而壓入式膠條則無此要求),所以設計穿入式膠條時應特別注意它的位置。如果像圖19-2所示膠條被安裝到附框表面，會出現在板塊運輸中，膠條被擠壓，易產生永久變形，影響膠條壽命和性能?；蛘咭部梢栽谶\輸和貯存板

27、塊時采用一些n保護措施，但這樣會額外增加成本。其實在設計中有很多類似的小的細節，應當引起注意，很多時候往往是細節設計不當導致設計失敗。當可以選用或設計成本相當的不同的結構時，我們為什么不使用最理想的那個結構呢？！1.54.51.59.54.51.251.71.41.41111.20.6234.61.21+0.2 0625-125-225-355baabba345.72.22.52.522.2圖25 常見穿入式膠條主要尺寸及與型材槽口配合圖n設計穿入式膠條必須要在膠條底座和型材槽口之間留有合適的間隙，以便安裝時輕松從型材一側穿入，并根據膠條使用部位和功能保證其相對于槽口的穩固狀態。其實我們不管是

28、設計膠條還是型材都應當注意各尺寸之間比例適當，本文圖中所給的一些尺寸是根據多年工程實際經驗總結得出的，可以滿足上述要求(圖25-1是用于插接處的密封膠條, 圖25-2是板塊與桿件間減震膠條，圖25-3是開啟扇處密封膠條)。n膠條的底座厚度尺寸取1.21.3mm較為合適，太薄了底座強度不足。膠條25-1與型材有相對的摩擦運動，要求底座有更好的穩定性，所以它的底座厚度取1.5mm。膠條底座的寬度也不能太小，否則容易造成膠條使用時脫出，一般取底座厚度的34倍為宜，所以取了4.5mm左右。因為空間有限，幕墻的密封膠條尺寸不會很大，所給底座尺寸較為適宜。如果盲目增大膠條底座尺寸，膠條的比例失調，膠條和型

29、材的材料和空間浪費較多，安裝膠條也不方便。膠條25-2主要是正面壓縮變形來進行減震和密封的，故它的頸部尺寸寬度取值2mm以保持穩定性，膠條25-3還需往復開關，要求更高，故其頸部寬度尺寸取值2.2mm。膠條25-1頸部尺寸寬度太小，膠條容易倒伏，密封效果差，太大膠條難以變形，安裝困難，使用年限降低，故其尺寸取值1.5mm左右較為合適。膠條25-2和25-3的頸部高度設計各有不同特點。膠條25-2頸部高度為1.2mm，端部的高度僅為0.6mm左右，型材相應部位為1mm，安裝n時膠條變形展開。這種設計即可保證安裝時膠條穿入自如，又可以有相當好的穩定性。而膠條25-3采用頸部高度為1帶0.2mm的公

30、差來保證這一點的。n膠條與型材的間隙a一般取0.20.3，尺寸b取0.150.25(膠條頸部寬度尺寸與型材槽口肩部寬度尺寸也參照尺寸b的取值，膠條25-1可以適當放寬)，即可保證穿入順滑。本文中各尺寸和間隙均是以青島某公司產的三元乙丙膠條為例。26-426-526-326-226-1313305.62.32.94.31.31.2134r0.3672.35.61r0.8圖26 常見緊配合壓入式膠條主要尺寸及與型材槽口配合圖n壓入式膠條顧名思義，需要施加一定的壓力，利用膠條材質較軟的特點，使膠條底座在壓入型材的槽口時發生一定的變形，可以通過型材的槽口。在膠條安裝到位后，底座恢復原來的形狀。壓入式膠

31、條由于安裝較為靈活、方便，被廣泛的用于各種門窗幕墻系統上。n我們經常使用的膠條是類似于圖26所示的那樣，膠條與型材槽口配合緊密，使用中膠條狀態穩定不松動，故稱之為緊配合壓入式膠條。它的底座頸寬尺寸一般略小于槽口肩部尺寸 ，圖26中所取數值膠條頸寬2.9mm，槽口肩寬3mm，這樣可避免膠條左右竄動。它的底座寬度要比槽口寬度大一定的數值，保證膠條不脫落，安裝容易。圖26中膠條底座寬度取4.3mm，比型材槽口肩寬大了1.3 mm，所以在膠條底座中設計了一個寬1.3 mm的空腔，在膠條壓入時膠條底座向空腔內變形，使膠條順利裝入槽口。膠條底座中設置空腔后，要保證剩余壁厚不要太薄，否則膠條底座的強度不夠，

32、容易脫出，圖26中兩側壁厚取0.8 mm，底部取0.70.8 mm (底部的厚度也不宜太大，如太大造成膠條安裝時這個部位變形困難，影響整個膠條底座的進入)。膠條底座設計了67的傾角(此角度取6070均可)，槽口配合部位可以設計成如圖26-2的 30裝入傾角或圖26-3的取值合理的圓角，這是為了安裝時可以導向、定位，保證膠條順利裝入。膠條頸部高度應比槽口肩部高度大0.1n0.2 mm，這樣才能保證膠條底座壓入后很容易復位，圖26中槽口肩部高度取值1 mm，頸部高度取值1.20.1 mm。圖26中134尺寸處不宜設計成平面(此角度取130150均可)，否則需增加頸部高度尺寸，膠條裝入后易產生上下竄

33、動。圖26中膠條頸部與頭部之間的圓角0.3 mm是一個非常重要的細節，并非可有可無。有此圓角，一是有利于膠條底座向空腔內變形，二是減少應力集中，提高膠條壽命。2.23.21.13r0.64313.20.6214027-127-227-33.5圖27 松配合壓入式膠條主要尺寸及與型材槽口配合圖n在工程實際當中很多場合，膠條設置在很少拆卸的部位，只承受正面壓縮變形，因有結構上的限制，輕易不會產生上下左右竄動，這時也可采用如圖27所示的膠條和槽口的配合。這種膠條在裝入型材槽口時，膠條底座變形與頸部貼合在一起通過槽口肩部，裝入后膠條底座復位。此類膠條最大的特點就是安裝時施加的壓力很小，安裝迅捷，由手指

34、輕按，沿膠條安裝方向，手指到哪里，膠條就安裝到哪里。該膠條為了保證安裝快捷，在各個部位預留了相當的間隙，故稱之為松配合壓入式膠條。它的底座寬度與型材槽口寬度取值相同，均為3.2 mm，主要目的是為了防止膠條脫出，也可以增加一定的穩定性。膠條底座處頸寬取值為1 mm，加上底座厚度0.6 mm的2倍，恰好等于槽口肩部寬度尺寸2.2 mm，使膠條底座變形后很容易通過。膠條頭部處頸寬取2 mm，可以控制與槽口肩部的間隙，減小膠條的左右竄動。膠條底座設計成140與槽口的圓角配合，也是為了安裝時導向和定位，保證膠條順利裝入。膠條底座高3.5 mm是為了保證膠條底座變形后可以完全通過型材槽口的肩部，這樣會出

35、現膠條與槽口上下的間隙很大，需要在結構上保證膠條不出現上下的竄動。n以上所有的膠條尺寸僅是提供一種設計思路和理念以便參考，具體使用還應當根據實際來確定。n(b)膠條的形狀n膠條的安裝方式解決了膠條如何安裝的問題，而如何在不同的部位，滿足不同的使用功能，則有賴于膠條頭部的形狀。以下是板塊與桿件之間常用的幾種膠條：n.平板式膠條。平板式膠條一般表面有齒形槽，寬度與其接觸的附框面同寬。它的主要優點是在橫梁與立柱連接處容易實現密封交圈，整體密封效果比較好，廣泛應用于附框外露的全壓板外裝式結構。但因其一般厚度只有2mm左右，且是實心的，所以也有比較明顯的缺點：提供的壓縮量和變形能力不足，對風荷載的緩沖作

36、用有限。另外為了保證附框與桿件的連接安全和密封性，需要螺紋連接提供相當大的力將附框壓緊。這勢必造成了附框與膠條之間的摩擦力太大，限制了板塊和桿件的平面內變形能力，這對有防震要求時結構膠厚度的計算和設計不利。采用平板式膠條的結構只能說是可動式連接，還達不到浮動式連接。平板式膠條一般使用壓入式安裝，也有個別像圖19-3那樣沒有膠條底座的，但安裝非常不便。n.長圓類空心膠條。長圓形空心膠條一般寬度是膠條頭部高度的1.52倍左右，膠條壁厚12mm左右(如圖27-2)。它與型材之間的密封效果非常好，n不過在橫梁與立柱連接處實現密封交圈有一定難度。它的一個主要的優點是有較大的壓縮量的同時又有較好的彈性(因

37、為膠條腔內的空氣很難迅速排出)，所以可以有效的緩沖風荷載和地震作用的沖擊。并且膠條的上下兩側壁可以產生相對錯移，不會阻礙板塊與桿件之間的平面內變形。如果長形型膠條采用實心，它會存在和平板式膠條一樣的缺點：提供的壓縮量和變形能力不足。長圓形膠條也可以采用發泡技術，發泡膠條和空心膠條有相似的特點。但由于底座部分需要一定的硬度，來保持膠條使用時穩固、不脫出，所以底座部分一般不發泡。這樣膠條從模具中擠出時實心部分比發泡部分的擠出速度快很多。為了保證膠條正常的形狀，需要在實心側進行分流，以降低實心部分的擠出速度，造成整個膠條的成本增高。有時候長形型空心膠條也可異化設計成如圖25-3那樣底部大頭部略小的饅

38、頭形膠條(如圖25-3)，所以把它們統稱為長圓類空心膠條。n.傘蓋形空心膠條。傘蓋形空心膠條也可以稱為蘑菇形空心膠條，和長圓類空心膠條特點相近，區別在于它的膠條頂部比長圓類膠條小得多(如圖25-2) 。在壓縮初始階段，產生相同的壓縮量所需的壓力比長圓類膠條要小。所以它的密封性不如長圓類空心膠條，但是有比較好的導向作用，適用于附框插接安裝，有防震設計要求且對密封要求低的地方(如圖20-4)。n.枝條式膠條。枝條式膠條，較多用于插接部位的摩擦式密封。由于膠條可以擺動變形，所以其減震效果較好。n.u型膠條。u型膠條只適用于小單元式幕墻，一般整體發泡，通過套的辦法固定在副框結合部。它的優點是柔性結合，

39、受到風荷載或變形時能夠吸收能量，減少噪聲。但安裝時難度大，橡膠條容易扭曲或掉下。如果產生平面變形，膠條容易脫出，復位很困難。n(c)膠條的壓縮量和頭部高度n實現板塊與桿件浮動式連接的關鍵,一是膠條要有合適形狀，二是膠條要有合理的壓縮量和頭部高度。在板塊安裝就位后，膠條必須仍然留有相當的壓縮和變形能力，來吸收各種載荷和作用帶來的沖擊和變形。膠條尤其是空心膠條，需要一定的厚度來維持膠條形狀的穩定性，所以膠條的極限壓縮狀態的頭部高度一般最小為2mm左右。經過綜合考慮，板塊安裝后與桿件的間隙c取34mm較為合適，此時膠條能夠壓縮變形12mm(如圖1924)。對于不起密封作用的膠條(如圖20-4、24-

40、4中的傘蓋形膠條)，其頭部尺寸與間隙c取值相同為3mm即可，留有1mm左右的壓縮量 。對于有密封要求的膠條，膠條頭部尺寸46mm為宜，板塊安裝后，膠條的變形應為其總變形的一般左右。舉例說明：如圖27-2膠條頭部高為4mm，間隙c為3mm，極限壓縮狀態n尺寸2mm；如圖25-3膠條頭部高為6mm，間隙c為4mm，極限壓縮狀態尺寸2mm。應該特別注意的是，使用壓板的連接結構，在壓板上應設計兩條支撐腿(如圖19-2、3、4)或者在桿件上對應位置有凸起的平臺(如圖19-5)進行定位，確保壓板連接牢固后，間隙c的尺寸為34mm。nb如何設計附框與桿件之間的間隙n我們選擇了合適的膠條形狀、壓縮量和頭部高度

41、尺寸，讓板塊與附框之間可以無阻礙地產生相對運動，是不是就可以說是浮動式連接了呢？答案是否定的。因為建筑物受自振、風荷載和地震作用的影響引起的平面內變形，需要有一定的幅度。如果有些部位的間隙，留的不合理的話，仍然會阻礙平面變形。對于隱框幕墻比較重要的幾個間隙是：附框與桿件之間安裝膠條的間隙c，桿件截面寬度方向安裝板塊的間隙，板塊與板塊之間的間隙a。n間隙c在上一節已有詳細論述，在此不再贅述。而桿件截面寬度方向安裝板塊的間隙則相對復雜一點，需要根據不同類型的連接構造來定。n首先是對稱結構，以壓板式連接為主(如圖19、21、23)。它的幾個主要的間隙是：附框與壓板支撐腿或桿件凸臺部分的間隙e1，附框

42、與壓板之間的間隙e2，隱附框設計中附框與遮蓋飛邊之間的間隙e3。板塊相對于桿件的最大變形活動空間取決于這幾個間隙中的最小值，所以結構上允許的話，各間隙的n取值越接近越好。由于結構對稱，板塊的最大變形活動空間為最小間隙的2倍，一般取10mm左右即可滿足絕大多數工程的需要(即e1、e2、e3為5左右)。有些細節必須要注意，如圖19-4、21-2那樣盡管各間隙預留合理，但釘頭的位置與附框太接近，板塊的最大變形活動空間受它的制約大大減少。n其次是非對稱結構，以小單元式側移插接為主(如圖20、22、24)。小單元式附框掛鉤與桿件的間隙d必須要大于板塊安裝時側移的距離，也就是附框掛鉤與桿件插槽的搭接量，才

43、能把安裝進去。由于型材在擠出、安裝和加工中的誤差，間隙d一般要比搭接量b大45mm為宜，同時間隙d也應大于10mm。另外，不管是掛式還是座式插接，另一側的掛鉤和插槽之間應該留有間隙，以避免上下兩個板塊的重量壓在一個橫梁上。該間隙g最小不小于1mm，具體尺寸還要根據板塊的尺寸和實際應用而定，但是g也不宜于太大，取到34mm一般就足夠了。對于小單元式結構，如非必要，應該盡量不要采用如圖24-1所示的座式插接。n板塊與板塊之間的間隙a需要更多的考慮安裝的方便，不管是使用壓板還是小單元插接，一般取15mm左右即可滿足。也有特殊的構造如圖23，要求板塊間隙不小于18mm。綜合考慮幕墻外視的美觀和成本等因

44、素，間隙a也不宜太大，故取1520是較為合理的。這個間隙的大小足可以滿足平面內變形的空間要求和板塊的熱脹冷縮的要求。n如果工程中有板塊超高、超大，或建筑主體使用鋼結構的情況，可以根據實際情況來確定和設計各部位的間隙。n合理的搭接量n為了保證連接的可靠，附框和桿件之間必須要有足夠的搭接量(如圖1924中尺寸b)。有這樣幾個因素影響著最小搭接量：1幕墻立框時存在安裝偏差；2板塊存在加工和組裝誤差；3夏天安裝幕墻，冬天附框會有冷縮現象；4各種荷載作用于面板，面板撓曲變形，會帶動附框外移。如果搭接量太小，在較大風荷載作用下，容易造成附框脫出，引發質量事故。而搭接量太大會增加型材截面寬度或者是減小為保證

45、平面內變形所留的間隙。根據工程中的經驗和理論上的計算，小單元插接的搭接量取78較為合適，壓板式連接的搭接量取7mm左右較為合適。另外一定要保證連接部位型材有足夠厚度以避免局部變形。圖195所示的壓板式連接結構比較巧妙，它的壓板和附框均有相對應的一定高度的凸起，這樣面板撓曲變形，帶動附框外移時就會被掛住，確保附框不會脫出，鋁板類幕墻的附框建議使用。除此類結構之外，如有超長、超大的板塊，還應當根據工程實際進行搭接量的計算和設計。n板塊的限位n板塊與桿件之間采用浮動式連接后，產生相對運動的阻力就會很小，這就要求必須有可靠的防滑、防脫措施來保證結構的安全。尤其是地震時一定要防止板塊整體平移，讓板塊與桿

46、件在平面內變形時產生菱形變位(如圖28)，應當合理地設置好限位裝置來保證這一點，讓桿件與板塊之間產生相對擺動。n 圖28 平面內變形時桿件和板塊相對位置示意圖板塊位置桿件位置限位塊n有的結構不設置任何限位裝置，只依賴于密封膠本身的粘接力和彈性來限位(如圖19-5,20-1)。密封膠在拉伸和壓縮狀態下都有特別好的變形能力，對于類似圖19-5這樣壓板式連接有飛邊結構來講，是非常好的減震方法，因為密封膠附著在型材和玻璃之間，在平面變形后密封膠會帶動玻璃復位。而類似圖20-1這樣的小單元結構，只是附著在玻璃之間密封膠，在強震中無法阻止板塊的整體平移，僅僅使用密封膠來對板塊進行限位是不可靠的。小單元式比

47、較常見的辦法就是向在板塊安裝到位后，用自攻釘緊固一個限位塊卡住板塊(如圖20-3)。限位塊的材質可以是塑料或橡膠的，硬度在ha7080之間比較合適。這樣可以避免因限位塊太軟出現的板塊左右竄動，又可避免因安裝誤差、熱脹冷縮等原因造成限位塊處的附框變形。由于需要在板塊安裝到位后，鉆孔安裝自攻釘，難免在安裝過程中出現鋁面板的劃傷和玻璃面板的損壞的現象。這里還有一個最為簡便易行的限位辦法：使用嵌入式膠條(如圖20-4)。它在膠條和立柱的上設有互相配合的齒槽，在板塊安裝到位后，將膠條壓入，并被立柱上的齒槽卡住。它安全可靠，安裝迅捷，拆卸自如，可以不帶電鉆和螺絲刀，實現整幅幕墻的面板安裝。n使用壓板式連接

48、的橫梁應該設有一個小凸臺或其他結構，托住板塊下附框，n以避免板塊下沉。掛接結構的橫梁和附框要保證一定的插接深度(即搭接量，不小于7mm),主要依賴自身結構和板塊的自重防止板塊脫出。不可以只留很小的插接深度，依賴在板塊上部設置限位塊來限位，這樣板塊與桿件之間將不能產生相對擺動，這樣在地震中容易造成破壞。n(3)隱附框設計n我們最為常見的隱框幕墻一般都是在室內側附框可見的結構。這種結構的幕墻在中國使用多年，經過不斷完善，技術上比較成熟，但到目前為止它的一些固有的缺點和弊病一直也沒有解決。針對附框可見結構存在的美觀性差，易滲漏等缺點，有的設計師尋求突破，在桿件兩側設計了遮擋飛邊，使附框隱藏在飛邊后(

49、如圖20-4)。這種隱附框結構在設計理念上是一次重大的飛躍，帶來了一些附框可見結構無法比擬的優點(圖19-5和圖23所示的結構雖然也是隱附框設計，但它是通過后安裝裝飾扣板來實現的，與型材桿件不是一體，不在討論之列)。n美觀性n附框可見結構存在附框與桿件和附框與玻璃兩道接縫，而隱附框結構只有桿件和玻璃一道接縫。很多附框可見結構中本應在同一平面內的附框內表面和桿件表面，由于存在立框安裝誤差和附框加工、組裝誤差，會出現很大的臺階。有的橫梁與板塊的接縫里的灰塵和雜物很難被清理干凈(如圖21-2、3，22，24-2)。而隱附框結構室內視外表裝飾面渾然一體，在美觀性上是附框可見結構無法可比的。另外隱附框結

50、構對半隱框的處理同樣也是很出色的。n密封組合方式n使用以密封膠為主的濕法密封的最大優點是密封連續，在保證打膠質量的前提下，密封效果特別好。其次是可以拉伸、壓縮雙向變形，有效的吸收和緩沖各種荷載的作用。密封膠密封的主要缺點是：打膠受現場施工條件和氣候的制約；打膠時容易污染裝飾表面；打膠的質量不穩定，依賴于現場施工人員的操作水平。n使用以膠條為主的干法密封的很多特點則恰好相反。它在施工中不受各種現場條件和氣候的制約，安裝后外表整潔美觀。但是在型材交接的部位，由于安裝和加工等原因，經常會有接差，造成密封不嚴。在這個位置膠條一般也n是斷開的，處理得不好，會造成密封不交圈。所以當以使用密封膠條為主進行密

51、封時，通常都需要有導排水的結構和措施，膠條的各項參數要設計合理，這對幕墻結構的設計人員要求是非常高的。n附框可見結構一般在幕墻外側板塊之間的接縫打密封膠，為第一道密封，在附框和桿件之間設有膠條為第二道密封，即外濕內干。隱附框結構外側板塊之間的接縫和桿件與玻璃之間的間隙可以打膠，也可以使用膠條，即有四種密封組合方式：外濕內干、內外均濕法密封；外干內濕、內外均干法密封（其中后兩種就是開放式幕墻）。隱附框結構可以選擇的密封組合方式較多，能夠更好的滿足建筑設計師對幕墻功能和飾面的選擇。n外側打膠作為主密封有很多弊?。簄.打膠時需要使用吊籃或腳手架，在幕墻安裝過程中是要有使用費用和時間要求的。工期很緊的

52、時候，有時在現場施工條件并不好的條件下，也不得不進行了打膠工作，往往是容易留下漏水隱患。n.幕墻外部的嵌縫膠工作環境惡劣，要經受風吹、雨淋、日曬和環境污染，以及不同季節和每天的溫差變化，壽命遠不如在室內側，使用一定年限后，容易出現開裂，也會留下漏水隱患。n.外側打膠的幕墻一般不設置導排水結構，幕墻空腔內互相連通，一旦膠縫漏水，就會四處流淌。所以當外側打膠，內側使用膠條進行密封時，由于內側往往會有很多的密封薄弱點，水會從一處或多處發生滲漏。而且這種外打膠、內膠條的幕墻結構漏水后，很難進行補救處理，也很難找到真正的漏點。n曾經有人說過：“中國是個幕墻生產大國，更是個幕墻漏水大國。”其根本的原因正是

53、中國目前所使用的幕墻結構絕大多數還使用這種外濕內干密封組合的附框可見結構。n隱附框結構最大的特點和優點就是可以選擇在室內側打膠作為主密封。室內側打膠是在板塊安裝好后在室內側進行的，施工條件和施工單位時間上有更充分的便利，打膠的質量容易保證。由于膠縫是室內側可見的裝飾表面，必須保證膠縫均勻、光滑，所以它要求打膠人員有非常好的操作水平，這也有效的提高了打膠的質量。室內的工作條件比較優越，對密封膠的使用壽命和n性能會更有利。室內側打膠是以單個板塊為單位進行密封的，即便是出現了滲漏，也很容易發現滲漏點，可以很方便的進行補救處理。n隱附框內打膠設計可以在板塊接縫打密封膠，形成內外側完全密封，此時幕墻底部

54、應設有排水結構，以利于滲漏或是結露水的排出。也可以在板塊接縫設置密封膠條，形成開放式結構。由于隱附框結構存在飛邊，在設計開放式幕墻時更容易實現。尤其是它可以實現一般幕墻結構很難實現的一個難題：以密封保溫為主的玻璃幕墻(保溫暖墻)和以裝飾美觀、通風換氣為主的鋁板幕墻(裝飾冷墻)的自由交接。關于開放式幕墻結構的特點和構造，會在下文中詳細闡述，在此不再贅述。n防水構造n隱附框結構的遮擋飛邊除了起到美觀的作用，本身也是一個很好的防水構造。一般來說附框可見結構的幕墻，當外側密封失效時水可能通過以下幾個部位滲漏入室內：n首先是附框接角處。出現滲漏往往是因為型材接觸的部位沒有涂密封膠或是涂膠質量不夠理想。也

55、有可能是附框組裝后，未與玻璃合片前，運輸和搬運過程中，造成附框接角處松動。n二是橫梁與立柱連接部位的密封膠條的對接處。有的小單元幕墻附框類似圖24-1和24-3，水會直接從附框上流入與桿件的間隙。而其他的附框因為有槽，水順著槽流向兩側，水在向下流淌的過程中發生滴濺，也會進入附框與桿件的間隙。最終正像在密封組合方式關于膠條密封的一段中論述的那樣，就容易出現滲漏現象。n水的滲漏必須具有三個要素：即必須有水、縫隙、某種將水穿過縫隙的力。同樣如果這三要素去其一，則滲漏就不可能發生，這是阻止雨水滲漏的關鍵所在。隱附框結構內打膠設計可以比外打膠更有效和長久的把縫隙完全密封住。隱附框結構的飛邊恰好可以接住滲

56、入的水，降低水的流量，可以避免滲漏的發生或減少滲漏量。隱附框結構桿件與附框之間膠條將幕墻的空腔分割成兩個氣室，利用多腔減壓，降低縫隙兩側的壓力差。n加工性n隱附框結構由于有遮擋飛邊，在安裝時可能會存在與固定板塊附框和開啟扇框干涉的問題。如果希望固定板塊附框不與飛邊干涉，可以像圖29那樣，四根附框與玻璃之間各自單獨灌注結構膠。但是正常的情況下，為了灌注結構n膠方便和玻璃板塊的整體強度，一般還是會將附框組裝成一體的，需要將部分飛邊加工掉，這增加了工廠內的加工量。開啟扇框的設計可以有兩種思路(如圖30)：前一種不帶飛翅的不與飛邊干涉，減少加工量，但是室內側是膠條密封的結構，需要在開啟四周的主桿件上安

57、裝通長的角鋁，以利于打密封膠；后一種帶飛翅的結構，雖然說需要將開啟四周的飛邊加工掉，但是這種做法受力更好，在開啟扇框需要設計成隔熱型材的時候容易實現。如果需要加工掉飛邊應該注意以下幾點(如圖31)：n.固定板塊立柱連接橫梁處的豁口尺寸應和橫梁寬度減去上下飛邊后的尺寸相等。安裝開啟扇框的橫梁飛邊均應加工掉，立柱的加工尺寸是上橫梁的上飛邊內側到下橫梁下飛邊內側的尺寸。n.加工可以采用銑削或者沖切，在沒有加工中心或其他數控設備的情況下，銑削速度較慢，采用沖切是一個兼顧生產率和設備成本的好辦法。但是當分格較大時，開啟扇框周邊的飛邊加工采用沖切是很難一次落料完成的。n.安裝開啟扇框的上下橫梁也可以考慮單獨開模，以節約加工時間及成本。附框與飛邊不干涉附框與飛邊干涉扇框與飛邊不干涉扇框與飛邊干涉圖29 固定板塊安裝示意圖 圖30開啟扇框安裝示意圖 圖31 隱附框飛邊加工示意圖n型材截面寬度n由于隱附框結構由于飛邊的存在，其桿件的截