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幕墙结构分类

前言:

  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。

  正文:

  我国建筑幕墙(词条“建筑幕墙”由行业大百科提供)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

  1.全玻幕墙

  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(词条“透明性”由行业大百科提供),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

  1.1吊挂式全玻幕墙

吊挂式全玻幕墙

  1.2.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(词条“钢拉杆”由行业大百科提供)拉索混合结构。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。

点支承玻璃肋玻璃幕墙

点支撑玻璃幕墙不锈钢拉杆

点支承玻璃幕墙—不锈钢拉索式

点支承玻璃幕墙—钢桁架结构

  点支承玻璃幕墙—自平衡索桁架式

点支承玻璃幕墙—单层索幕墙

点支承玻璃幕墙—不锈钢拉索式

点支撑玻璃幕墙—不锈钢拉杆式

  2.座立式全玻幕墙

  “座装式”全玻璃幕墙的玻璃重量由底部玻璃槽承担,“座装式”与“吊挂式”的全玻璃幕墙完成后外观上没有区别。

座立式全玻幕墙

  2.框架式(元件式)幕墙 框架式(元件式,构件幕墙的竖框(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(词条“立柱”由行业大百科提供)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、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。

明框玻璃幕墙

隐框玻璃幕墙

半隐框 横明竖隐玻璃幕墙

  3. 单元式幕墙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,不适用于有剪力墙窗间墙(词条“窗间墙”由行业大百科提供)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。

单元式玻璃幕墙

单元式铝板幕墙(词条“铝板幕墙”由行业大百科提供)

  4. 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(词条“单元板”由行业大百科提供)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。

  5.双层呼吸式幕墙

  功能要点――智能化、节能:双层幕墙导热遮阳特性,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(词条“遮阳板”由行业大百科提供)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,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)

外通风双层幕墙(中国奥运射击馆)

内通风双层幕墙

内通风双层幕墙

双层通风幕墙剖面图

  6.石材幕墙

  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

  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。

  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。

  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


T型不锈钢挂件挂法

小单元挂件干挂法

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

蜂窝石材幕墙

花岗岩石材幕墙——不锈钢挂件式

花岗岩石材幕墙—铝合金挂件式

花岗岩石材幕墙—抗震背栓式

花岗岩石材幕墙(中国美术馆)

  7.铝板幕墙

  铝单板幕墙采用优质高强度铝合金板材,其常用厚度为1.5、2.0、2.5、3.0MM,型号为3003,状态为H24。其构造主要由面板、加强筋角码组成。角码可直接由面板折弯冲压成型,也可在面板的小边上铆装角码成型。加强筋与板面后的电焊螺钉(螺钉是直接焊在板面背面的)连接,使之成为一个牢固的整体,极大增强了铝单板幕墙的强度与刚性,保证了长期使用中的平整度及抗风抗震能力。如果需要隔音保温,可在铝板内侧安装高效的隔音保温材料

单层铝板幕墙

铝塑复合板幕墙 (登发广场)

蜂窝铝板幕墙(词条“蜂窝铝板幕墙”由行业大百科提供)

单板幕墙(长远天地)

  8.陶土板幕墙

  通过陶的不可变特性铸就永恒的幕墙视觉效果。(Eine zeitlos moderne Fassadenoptik mit dem unverwechselbaren Charakter von Keramik. )

  陶土板幕墙最初起源于德国著名的屋顶瓦制造商Von Mueller Dachprodukte GmbH & Co. KG,这里我们简称Von Mueller,他们的工程师Thomas Herzog教授于1980年代设想将屋顶瓦应用到墙面,最终根据陶瓦的挂接方式,发明了用于外墙的干挂体系和幕墙陶土板。为了把这套系统推向市场,Von Mueller在格尔利茨(Goerlitz)成立了一个专生产陶土板的工厂---阿格通(ArGeTon)。1985年第一个陶土板项目在德国慕尼黑落成。在随后的几年中,阿格通公司逐渐完善陶土板挂接方式,由最初的木结构最终完善到现在的两大铝结构幕墙系统(有横龙骨系统和无横龙骨系统,见后面的介绍)。2005年Von Mueller公司和Wienerberger Gruppe结成了战略联盟,成为全球最大的陶土砖生产商。

陶土板幕墙

陶土板幕墙

  9.千思板幕墙

  千思板牌板材是一种建筑幕墙用高压热固化纤维板,其是由普通型或阻燃(词条“阻燃”由行业大百科提供)型高压热固化木纤维(HPL)芯板与一或两个装饰面层在高温高压条(词条“压条”由行业大百科提供)件下固化粘结形成的板材。“千思板”是这种板材的一个国际知名品牌。千思板牌板材是一种漂亮的、多功能的室外、室内用建材。具有众多优异特点的千思板牌板材品质高、无公害、清洁、安全、舒适,为人类环境创造了温和的生活空间。

千思板幕墙(天亚花园)

千思板幕墙

千思板幕墙

  10.GRC板幕墙

  GRC幕墙板,或称:GRC外墙挂板(词条“外墙挂板”由行业大百科提供)

GRC板幕墙

GRC板幕墙

GRC板幕墙

  11.陶瓷板幕墙

  陶瓷板是一种由高岭土黏土和其它无机非金属材料,经成形、经1200度高温煅烧等生产工艺制成的板状陶瓷制品,幕墙面板应用陶瓷板

陶瓷板幕墙

陶瓷板幕墙节点图

  12.光电幕墙

  光电幕墙,即粘贴在玻璃上,镶嵌于两片玻璃之间,通过电池可将光能转化成电能。这就是--太阳能(词条“太阳能”由行业大百科提供)光电幕墙。它是用光电池、光电板技术,把太阳光转化为电能,它关键的技术是太阳能光电池技术。太阳能光电池是利用太阳光的光子能量,使得被照射的电解液或者半导体材料的电子移动,从而产生电压,这称为光电效应。

光电幕墙

光电幕墙

光电幕墙

  13.智能幕墙

  智能玻璃幕墙广义上包括玻璃幕墙、通风系统、空调系统、环境监测系统、楼宇自动控制系统。其技术核心是一种有别于传统幕墙的特殊幕墙一一热通道幕墙

智能幕墙

智能热通道幕墙

智能幕墙

  结语:

  去年,全球竣工的200米上的超高层(词条“超高层”由行业大百科提供)幕墙建筑共有144座,总量再创新高!而中国占据了53%,超过一半,仅深圳一个城市,就超过美国全国的竣工量!同时,据可靠统计数据显示,今年全球的超高层幕墙建筑竣工数量还会大幅提升,仍然是中国占比最多。

  30余年来,伴随着我国国民经济的持续快速发展和城市化进程的加快,我国建筑幕墙行业实现了从无到有、从外资一统天下到国内企业主导、从模仿引进到自主创新的跨越式发展,到 21世纪初我国已经发展成为幕墙行业世界第一生产大国和使用大国。

  在中国建筑金属结构协会门窗幕墙委员会开展的建筑门窗幕墙行业数据大调查中收集、整理的行业数据显示,2017年我国建筑门窗幕墙的市场总值达到6000亿元,不论是从市场体量及竣工面积来看,目前我国已经成为全球最大的幕墙门窗市场,建筑幕墙门窗的需求量占全球需求总量2/3以上,其中玻璃幕墙占到全部幕墙的60%以上。其他高科技含量类幕墙产品(智能幕墙、生态幕墙膜结构(词条“膜结构”由行业大百科提供)幕墙等)占比较小,尚不足4%。

  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。



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