建筑幕墙系统构造优化及应用的探讨

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摘 要：本文通过对几种不同构造形式的幕墙系统进行分析总结，提出幕墙系统构造尽量保证各幕墙材料能整体优先在工厂组装的设计理念，设计出技术先进、造价经济、性价比高的幕墙结构形式，从而达到优化的效果。

关键词：幕墙系统形式；特点分析对比；幕墙系统构造优化选型

1 引 言

玻璃幕墙经过几十年的发展和完善，现已有多种结构、多种形式。各种幕墙结构和构造则各有其优缺点，同时其技术性能指标和经济指标也各不相同。目前幕墙市场越来越大，业主对幕墙的质量、造价、工程工期的要求越来越高，所以对于具体的工程项目来讲，选择技术先进、造价合理、性价比高的幕墙技术设计方案是当前幕墙行业的必然趋势。本文通过幕墙工程实例的优化设计系统分析，重点阐述框架式幕墙趋向“注胶单元式幕墙”（整体配套安装设计成类似单元体形式）的设计思路。

2 幕墙优化设计的原则和目的

①保持原建筑设计风格。②保持原幕墙图外立面基本分格尺寸。③经济合理，尽量不增加幕墙总造价。④侧重安全可靠、提高工厂化作业量、减少并简化现场安装、方便控制施工质量、提高施工效率、缩短现场安装工期。

3 幕墙优化设计的实际工程案例分析

3.1 工程概况

本写字楼项目位于广州市，幕墙高度为125m的，外立面装饰幕墙包含石材幕墙、铝板幕墙、玻璃幕墙，幕墙面积约35000m2。业主要求的施工工期非常紧，且需要考虑经济造价合理、确保工程质量。为保证实现业主的预期目标，我们对整个幕墙系统进行了以下合理的优化设计。

3.2 外立面石材、铝板幕墙的优化分析

3.2.1 石材幕墙优化说明

（1）传统框架系统设计采用120×60×4钢方管作为石材主梁，现在主梁优化分成两半，采用2支120×30×15×3.5“C”型钢，保证受力要求前提下龙骨用量基本不变。

（2）主梁与横梁楼层断开，钢骨架优化后可以在车间组装成一个整体框架，再现场整体吊装。

（3）考虑到石材比较重，整体吊装容易破碎，所以安装完组合钢框架后，再考虑挂石材板块，最后注胶，完成安装。

石材节点做法优化前后对比图：

优化后石材安装流程图：（简化了安装流程）

钢骨架组装（车间）钢骨架单元吊装（现场）石材安装并注胶（现场）

3.2.2 铝板系统优化说明

（1）传统框架系统采用120×60×4钢方管作为铝板主梁，现在主梁采用120×30×15×3.5“C”型钢；层间位置L50×4角钢横梁优化为60×30×3“C”型钢，保证受力要求前提下龙骨用量基本不变。

（2）主梁与横梁楼层断开，在车间组装成一个整体框架，铝板在车间与框架连接固定，形成一个铝板单元板块。

（3）在现场吊装铝板单元板块，注胶后，完成铝板安装。

铝板节点做法优化前后对比图：

优化后铝板安装流程图：（简化了安装流程）

骨架和铝板组装（车间）铝板单元板块吊装并局部注胶（现场）

3.2.3 外立面玻璃幕墙的优化分析

下面列举以下三种幕墙系统形式的主要特性进行对比：框架式幕墙系统、单元式幕墙系统、“注胶单元式幕墙系统”（介于框架式和单元式设计理念之间的优化系统）。

（1）三种幕墙系统节点主要做法如下：

①框架式幕墙系统节点图：

②单元式幕墙系统节点图：

③“注胶单元式幕墙系统”（优化后的系统）节点图：

（2）通过以上三种幕墙系统的典型节点做法，分析对比各自的特点如下：

①组装方式对比图：

可以看出，框架式幕墙主次龙骨需在工地现场采用螺栓和角码连接，单元式和注胶单元式在工厂采用自功螺钉组装连接，后两种形式精度高、效率高，（注胶单元式）延用了单元式的优点，起到优化效果。

②支座安装对比图：

可以看出，框架式幕墙的龙骨支座要求简洁灵活，单元式和（注胶单元式）的单元板块支座要求较高，需要保证很高的精度和可操作性。

③防水构造对比图：

以上可见，单元式幕墙防水主要采用复杂型材设计构造成多个等压腔、单元十字交接位置封堵、布置多道挡水胶条的形式，利用雨幕原理进行防水，是目前高层建筑幕墙的首选，但从目前已投入使用的结果来看，单元式幕墙的等压腔太脆弱，容易被破坏，施工完成后漏水的可能性反而更大，漏水以后无法查明漏水的源头，如果有个别板块损坏后再进行修护，困难极大。而框架式幕墙和（注胶单元式）的防水主要靠在室外连续注密封胶形成防水闭合体来防水，此防水方式简单灵活，漏水以后容易查明漏水的源头，后期修护简单，从目前已投入使用的结果来看，密封胶防水得到了好评。（注胶单元式）摆脱了传统单元式水密性脆弱的特点，巧妙延用了框架式幕墙密封胶防水的优点，起到很好的优化效果。

④经济造价对比：

以上三种系统的经济造价对比如下：

①相同幕墙面积含铝量框架式最少，单元式需增加等压腔构造较框架式铝含量增加大，造价增加明显；而（注胶）单元式介于两者之间较框架式铝含量增加不大，造价有稍微增加。

②（注胶）单元式延用了单元式幕墙的优点，可在工厂组装，工期大大缩短，现场人工费用可大大减少，现场的措施费用低。

③结合以上材料费和措施费用，（注胶）单元式与框架式的总体造价基本保持持平，取到优化效果。

4 总 结

通过对该工程外立面幕墙的各项特点对比，优化后的设计方案综合了框架式和单元式各自的优点，体现了以下突出特色：

（1）完全保持原建筑设计风格和原幕墙构件外观尺寸的效果而基本不增加工程总造价。

（2）由于大部分工序在工厂完成，高度机械化和流水式工厂化作业，无组装间隙，完全克服了原框架式安装方式的外观质量缺陷（立柱不正、间隙不匀、间隙过大、横梁外倾）；确保了加工制作的效率和质量。

（3）摆脱了传统单元式水密性脆弱的特点，延用了框架式幕墙密封胶防水的优点，解决了防水难题。

（4）在施工现场整体吊装，大量减少了现场作业工序，现场措施费降低，材料组织更简单，极大的提高了现场安装速度，从而保证工程按合同工期如期或提前完工。

（5）施工现场作业环境复杂，影响施工的因素较多，采用优化方案后，因大量减少了现场作业工序，将现场影响因素对施工的干扰降到了最低点，能大幅提高现场安装质量。

（6）随着人工成本在工程造价中所占的比例越来越大，加之施工现场的恶劣环境，人工成本成了施工成本控制的重点，采用优化方案后，大量减少了现场作业量，提高了现场安装效率，降低了施工成本。

（7）可分批移交工作面，使内装修可以提前进场施工，使总工期缩短。

5 结束语

随着社会的不断进步，建筑幕墙行业的竞争越来越大，技术先进、造价经济的幕墙结构形式是未来设计的首选，本文提出的幕墙系统构造尽量保证各幕墙材料能整体优先在工厂组装的设计理念，经实际工程案例检验，达到优化的效果，可供广大幕墙设计者借鉴探讨。

参考文献

[1]JGJ102-2003，《玻璃幕墙工程技术规范》.中国建筑工业出版社2004.

[2]GB/T21086-2007，《建筑幕墙》.中国标准出版社2008.

[3]JGJ133-2001，《金属与石材幕墙工程技术规范》.中国建筑工业出版社2001.

[4]赵西安.建筑幕墙手册[M].中国建筑工业出版社，2002.

[5]陈旭东.单元式幕墙的关键技术问题分析[J].四川建材，2008，34（5）：150～152.

作者简介：陈春林（1980-），男，江西人，大学本科，工程师，研究领域为建筑幕墙设计。