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幕墻(Curtain Wall)早在150年前(19世紀中葉)就已在建筑工程中使用,由于受當時材料和加工工藝的局限,幕墻達不到絕對水密性、氣密性、抵抗各種自然外力的侵襲(如風、地震、氣溫)、熱物理因素(熱輻射、結露)以及隔音、防火(詞條“防火”由行業大百科提供)等要求,一直得不到很好的發展及推廣。
我國建筑幕墻行業從1983年開始起步,三十年來建筑材料及加工工藝的迅速發展,各種類型的建筑材料研制成功,如各種密封膠的發明及其它隔聲、防火填充材料的出現,很好地解決了建筑外圍對幕墻的指標要求,并逐漸成為當代外墻建筑裝飾新潮流。
今天,幕墻不僅廣泛用于各種建筑物的外墻,還應用于各種功能的建筑內墻,如通信機房、電視演播室、航空港(機場)、大車站、體育館、博物館、文化中心、大酒店、大型商場等。
面對幕墻新工藝層出不窮,新材料琳瑯滿目,為了幫助行業讀者,建立系統的、綜合的“幕墻結構”知識體系,中國幕墻網特別制作“幕墻結構分類及特點”大百科欄目。
幕墻分類目錄樹
鋁合金/PVC鋁(詞條“鋁”由行業大百科提供)包木/實木門窗 (32)
1.全玻幕墻 是一種全透明、全視野的玻璃幕墻,利用玻璃的透明性,追求建筑物內外空間的流通和融合,使人們可以透過玻璃清楚地看到玻璃的整個結構系統,使結構系統由單純的支承作用轉向表現其可見性,從而表現出建筑裝飾的藝術感、層次感和立體感。具有重量輕、選材簡單、加工工廠化、施工快捷、維護維修方便、易于清洗等特點。其對于豐富建筑造型立面效果的功效是其他材料無可比擬的,是現代科技在建筑裝飾上的體現。
2.點接駁式全玻幕墻 每一分格玻璃用點接駁鋼件以點連接形式固定,其所承受的各種荷載和作用(風荷載、地震作用、溫度作用等)通過點接駁鋼件、鋼爪(詞條“鋼爪”由行業大百科提供)傳遞到受力支撐結構系統,再由中間受力支撐結構體系傳遞給主體結構;點接駁鋼件采用球狀鉸接螺栓(可自由轉動),且球狀鉸接螺栓的轉動中心與玻璃重心是一致的,可以消除由于外力(風荷載、地震作用、溫度作用等)引起的玻璃位移。點接駁鋼爪有“H”形和“X”形等幾種形式。支承玻璃的受力支承結構系統可以是玻璃肋、鋼桁架也可以是不銹鋼拉桿、拉索或混合結構。因此點接駁全幕墻可分為玻璃肋點接駁全玻幕墻、鋼桁架(詞條“桁架”由行業大百科提供)點接駁全玻幕墻、拉索式點接駁全玻幕墻、混合結構形式點接駁全幕玻墻。
3.拉桿式點接駁 全玻幕墻是不銹鋼(詞條“不銹鋼”由行業大百科提供)拉杠柔性支承結構代替剛性桁架結構。拉桿式點接駁全玻璃幕墻采用預應力雙層拉桿結構。一般設計成對稱型,這是因為幕墻不僅要承受正風壓,還要承受負風壓,正風壓的承力索在負風壓時就變成了穩定桿;而負風壓的承力桿在正風壓時則變成穩定索。這樣就保證了在正負風壓的情況下,雙層拉桿結構的受力完整性。雙層拉桿結構的施工與設計的聯系十分緊密,設計時,必須預先考慮施工的步驟,尤其必須預先規定好張拉預應力和鋪設面板的步驟,實際施工時必須嚴格按照規定的步驟進行。
4.拉索式點接駁 全玻幕墻是不銹鋼索柔性支承結構代替剛性桁架結構。拉索式點接駁全玻璃幕墻采用預應力雙層懸索結構。一般設計成對稱型,這是因為幕墻不僅要承受正風壓,還要承受負風壓,正風壓的承力索在負風壓時就變成了穩定索;而負風壓的承力索在正風壓時則變成穩定索。這樣就保證了在正負風壓的情況下,雙層懸索結構的受力完整性。雙層懸索結構的施工與設計的聯系十分緊密,設計時,必須預先考慮施工的步驟,尤其必須預先規定好張拉預應力和鋪設面板的步驟,實際施工時必須嚴格按照規定的步驟進行。
5.鋼桁架點接駁式 全玻幕墻是采用鋼結構為支撐受力體系的玻璃幕墻,所用的鋼結構可以是圓鋼管鋼杠,也可以是魚腹式鋼鉸支桁架或其它形式鉸支桁架。鋼結構上安裝鋼爪,面板玻璃四角開孔,鋼爪上的緊固件穿過面板玻璃上的孔,緊固后將玻璃固定在鋼爪上。此結構選材靈活、施工簡單。
6.框架式(元件式)幕墻 框架式(元件式,構件(詞條“構件”由行業大百科提供)式)幕墻的豎框(或橫梁)先安裝在主體結構上,再安裝橫梁(或豎框),豎框和橫梁組成框格,面板材料在工廠內加工成單元組件,再固定在豎框和橫梁組成的框格上。面板材料單元組件所承受的荷載要通過豎框(或橫梁)傳遞給主體結構。該結構較常見的形式是:豎框和橫梁現場安裝形成框格后將面板材料單元組件固定于骨架上,面板材料單元組件豎向接逢在立柱上,橫向接逢在橫梁上,并進行密封膠接逢處理,防雨水滲透、空氣滲透。
框架式(元件式)幕墻主要特點
1.施工手段靈活,工藝較為成熟,經過較多工程實踐檢驗,是目前采用較多的幕墻結構形式。
2.主體結構適應能力強,安裝順序基本不受主體結構的影響。
3.采用密封膠接逢處理,水密性、氣密性好,具有較好的保溫(詞條“保溫”由行業大百科提供)、隔聲降噪能力,具有一定的抗層間位移能力。
4.面板材料單元組件工廠制作,結構膠使用性能有保證。
5.大量安裝工序現場進行,要求現場管理工作量大。
6.密封膠施工要求嚴格,前期清洗、打膠過程對工人素質要求高;安裝打膠控制點多,工序多,要求工程管理質量高。
7. 單元式幕墻(詞條“單元式幕墻”由行業大百科提供) 是由許多獨立的單元組合而成,每個獨立單元組件內部所有板塊安裝、板塊間接縫密封均在工廠內加工組裝完成,分類編號按工程安裝順序運往工地吊裝,安裝可與主體結構施工同步進行(相差5-6個樓層即可)。通常每個單元組件為一個樓層高(或二、三個樓層高)、一個分格寬,單元與單元之間采用陰陽鑲嵌的結構形式,即單元組件的左右豎框、上下橫框都是和相鄰單元組件對插,通過對插形成組合桿,從而形成單元組件間接逢。單元組件的豎框直接固定在主體結構上,所承受的荷載是由單元組件的豎框直接傳遞到主體結構。
其主要特點為:
1.幕墻單元工廠內加工制作易實現工業化生產,降低人工費用,控制單元質量;大量的加工制做、準備工作在工廠內完成,從而縮短幕墻現場施工周期和工程施工周期,為業主帶來較大的經濟效益和社會效益。
2.單元與單元之間陰陽鑲嵌連接,適應主體結構位移能力強,能有效吸收地震作用、溫度變化、層間位移,單元式幕墻較適用于超高層建筑和純鋼結構高層建筑。
3.接逢處多使用膠條密封,不使用耐候膠(是目前國內外幕墻技術的發展趨勢),不受天氣對打膠的影響,工期易控制。
4.由于單元式幕墻主要在室內施工安裝,主體結構適應能力較差,不適用于有剪力墻和窗間墻的主體結構。
5.要求有嚴格的施工組織管理,施工時有嚴格的施工順序,必須按對插的次序進行安 裝。對主體施工用垂直運輸設備(詞條“設備”由行業大百科提供)等施工機械的安放位置有嚴格限制,否則將影響整個工程的安裝。
8. 半單元式幕墻 是先在主體結構上安裝豎框或豎框與橫梁組成的框架,豎框和相鄰豎框對插,通過對插形成組合桿。單元組件(裝飾面板)再固定在豎框或橫梁上。一般有兩種結構形式:一種是豎框先安裝在主體結構上,豎料上裝有掛接板塊的裝置,橫梁與面板材料組成單元板塊,板塊掛接豎料上。豎向接縫在豎框上,橫向采用上下單元板塊對插接縫,進行接縫處理,形成整片幕墻。另一種是豎框與橫梁組成框架,固定于主體結構上,面板組成獨立的小板塊,掛接于框架上。豎向接縫在豎框上,橫向接縫在橫梁上,并進行接縫處理,形成整片幕墻。
其主要特點是:
1.豎框采用對插形式,變位適應能力強,具有較強的層間位移調節能力,抗震性能好。
2.豎框通過對插形成接逢,對地震作用、溫度變化等引起的變形適應能力好,且位移時噪聲小。
3.易實現工業化生產,可減少現場加工、安裝工序,易于控制工程質量。
4.現場施工周期短,接逢處多使用膠條密封,一般不使用耐候膠(是目前國內外幕墻技術的發展趨勢),不受天氣對打膠的影響,易縮短施工周期。
5.可交叉作業施工,施工手段靈活,受主體結構影響小。
6.維修保養方便,維護、更換板塊時不影響周圍板塊。
9.雙層呼吸式幕墻:圖片1 圖片2(右)
功能要點――智能化、節能:雙層幕墻的導熱、遮陽特性,可以明顯減少樓宇內的能量消耗。通過被動使用光能,冬季通過雙層幕墻的熱量損失可減少30%,夏季通過夜間散熱,可使用戶減少使用空調,從而減少能量的損耗。如果夜間散熱和遮陽板使用正確,還可以保持室內溫度低于室外。
通風、防塵:自然通風,即使天氣惡劣,也一樣可以開窗(詞條“窗”由行業大百科提供)換氣。減少空調綜合癥的發生,提高人們的生活質素和工作效率。
隔音:研究檢測,對隔音效果影響最大的是通風口的開口位置。即使窗戶開放,雙層幕墻仍可達到單層幕墻窗戶關閉時的隔音效果。不僅隔斷室外噪音,而且也隔斷房間之間和樓層之間的噪音。
換氣過程―――夏季,出風口開啟,依據熱壓(詞條“熱壓”由行業大百科提供)原理(煙囪效應),冷氣會從進風口進入雙層幕墻的空氣緩沖層;進行熱交換后,熱空氣從出風口排出。若內層幕墻開啟,也可將室內頂部的熱空氣同時排出。冬季,出風口關閉,空氣緩沖層在溫室層的作用下,緩沖層溫度會高于室外,從而也提高內層幕墻外表面溫度(詞條“表面溫度”由行業大百科提供),這樣會大大降低室內熱損失(詞條“熱損失”由行業大百科提供)。
10.銷釘式結構:此結構屬石材干掛技術第一代產品,是在石板的上下端面鉆孔,采用托板與銷釘固定。此結構簡便,但板面為局部受力,易產生擠壓應力,板塊抗變形能力不好,且板塊破損后不宜更換,適用于低層建筑。
11半圓槽結構:此結構屬石材干掛技術第二代產品,是指在石板的上下端面銑成半圓槽口,采用托板及半圓勾板固定,此結構受力較銷釘合理,較易吸收變形,考慮到強度問題,一般多用不銹鋼勾板,但板塊破損后不宜更換,適用于低層建筑。
12.通長槽固定方式:此結構是在石板上下端面開設通長槽口,采用鋁合金通長勾板固定,其特點是受力合理,可靠性高,板塊抗變形能力強,且板塊破損后可實現更換要求,適用于高層建筑。
13背栓式結構:此結構屬石材干掛技術第三代產品,是目前世界上較先進技術,在國內,只有我公司有此技術、加工和施工技術及進口專用加工設備,是國內石材幕墻技術發展的方向,其特點是實現石材的無應力加工,石材背面采用不銹鋼脹栓連接,連接強度高,節省強度值約30%左右,板塊抗變形能力強,且板塊破損后可實現更換要求,適用于高層建筑,我公司在上海浦東國際金融大廈首次采用此種技術。
石材干掛工藝的比較
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T型不銹鋼掛件掛法 |
小單元鋁掛件干掛法 |
慧魚背栓式掛法 |
1. 節點構造s及特點 |
板材側面開短槽,T片固定,掛件板片與板材接觸為面接觸 |
板材側面開槽,鉤掛件固定,掛件與板材接觸為面接觸 |
板材背部鉆孔,德國慧魚后切錨栓(詞條“錨栓”由行業大百科提供)固定,錨栓與板材為立體嵌入式固定 |
2. 受力方式 |
T板受剪,石材局部受剪,大面受彎,板材邊部固定 |
掛件受剪,石材局部受剪,大面受彎,板材邊部固定 |
錨栓受拉壓,石材局部受剪壓,大面受彎,板材中部固定 |
3. 板材的安裝 |
掛件上開有前后調節的長圓孔,安裝簡單 |
掛件前后不可調節,對龍骨及附件安裝精度要求高,安裝有一定難度 |
掛件前后不可調節,對龍骨及附件安裝精度要求高,安裝有一定難度 |
4. 適用的龍骨體系 |
鋼龍骨螺栓連接體系 |
鋁合金龍骨體系或鋁合金和鋼材共用的體系 |
鋁合金龍骨體系或鋁合金和鋼材共用的體系 |
5. 成本 |
鋼材及不銹鋼含量較低,綜合成本低,一個掛點的8元 |
鋁合金含量較高,成本居中,一個掛點元,但掛件數量比T掛件增加一倍 |
因鉆孔需要特殊設備,并且必須購買配套設備和錨栓,設備和背栓均為進口,成本很高,一個掛點25元,掛點數量比T掛件增加約一倍 |
6. 施工工期 |
鋼件可調節性好,施工簡便,工期短 |
掛件調節要求高,施工有一定難度,工期較長 |
掛件調節要求高,施工有一定難度,工期較長 |
7. 外觀效果 |
掛件可調節性高,容易保證外立面的平整度,裝飾效果好 |
合理的調節構造設計,可保證外立面的平整度及裝飾效果 |
合理的調節構造設計可合格證外立面的平整度及裝飾效果,可通過膠縫不打膠凸顯石材幕墻的質感和立體感 |
8. 板材掛件位置的加工 |
板材現場加工,若有現場尺寸誤差可相應調整 |
板材工廠或現場加工,尺寸可以以調整 |
板材鉆孔工廠加工,現場尺寸不易調整 |
9. 板材的維修和更換 |
維修和更換方便,更換時彩一托一的掛件固定 |
板材更換可以 |
板材更換可以,但是需要先拆除上部一塊板材 |
10. 掛件防腐蝕 性 |
材質為不銹鋼,防腐蝕性能好 |
材質為鋁合金,防腐蝕性能好 |
材質為不銹鋼,防腐蝕性能好 |
11. 其它 |
適用于打密封膠的石材幕墻體系,但可以通過退縫打膠來保證石材的立體感 |
可用于開縫式體系和打膠的石材幕墻體系 |
適用于不打膠的開縫式石材幕墻體系 |
14. 鋁塑復合板與鋁單板的比較
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鋁塑復合板 |
鋁單板 |
表面處理 |
輥涂法、涂層質量好,色差小 |
噴涂法,質量略低于輥涂法。 |
加工成形 |
加工簡單,設備投資少,可以用手提工具在現場加工。 |
需重型設備剪切、折彎加工復雜 |
表面平整度 |
非常好 |
好 |
重量、隔熱等 |
重量輕(比相同剛度鋁單板輕40%)隔熱、隔音、減振性好 |
比復合板重,隔熱性等差 |
折彎角部 |
需加強 |
不需 |
背部加強做法 |
用結構膠粘加強筋 |
可用閃光焊螺樁固定加強撐 |
防火性 |
中間芯層分二種:①PE:可燃,建議只在20m以下使用。②不燃型:可不受限制 |
不燃,使用范圍不受限制 |
15 鋁合金/PVC/鋁包木/實木門窗
以下用以鋁合金門窗為例展開介紹:在我國已廣泛應用于各類建筑,它具有優越的物理性能。使用鋁合金門窗的建筑不僅外觀美,而且鋁合金門窗漏氣量小,可降低能耗,其優異的水密性能保護了室內高級裝修,可避免雨水滲漏造成的破壞。公司生產的平開窗、推拉窗(詞條“推拉窗”由行業大百科提供)均已系列化、標準化。產品具有采光、通風、防風雨、隔聲、防塵、防盜等使用功能,能為人們提供安全舒適的室內居住環境。鋁合金型材料的表面可加工成銀白色、咖啡色、古銅色、金黃色、黑色等多種色彩,而且表面光潔度極高,為家居環境增添色彩。其中平開窗可采用多種高、中檔配件,實現客戶的不同需要,高檔兩點鎖在門窗產品的應用,使門窗性能等級提高到A1級。門窗玻璃可選用中空玻璃、珠片花紋玻璃、磨砂玻璃等。中空玻璃窗隔聲性能達到30dB,保溫性能的傳熱系數在3.9W/m2.K左右。
節能環保鋁合金門窗技術性能
(1)優越的保溫性能,節能效果顯著。根據需要,采用不同的斷熱鋁型材及中空玻璃配置,可獲得不同的傳熱系數K 值,以滿足不同地區的節能需求。
(2) 利用壓力平衡原理設計有結構排水系統。
(3) 等強度穿條式斷熱鋁型材。斷熱條的強度及熱變形性能與鋁型材相近,并采用先進的壓紋復合工藝,保證斷熱型材具有足夠的抗拉伸和抗剪切強度及抵御熱變形能力。
(4) 窗體強度高,堅固耐用。抗風壓變形能力強,可用于高層公共建筑及民用住宅,且可做成較大規格(5) 精選優質五金配件,操作手柄人性化設計。方便靈活,美觀舒適,堅固耐用。
(6)成熟完善的門窗加工工藝,配以高精密程序控制加工中心進行加工,規模化批量生產,質量穩定可靠。
(7)鋁型材通過四種表面處理方式(陽極氧化、電泳涂漆、靜電噴塑、氟碳噴涂,可獲得任意所需顏色及效果,并可達到門窗的室內外表面不同顏色,滿足不同使用者對顏色效果的需求。
(8)門窗整體長壽命設計,鋁型材、五金配件、密封橡膠條等均具有較高的耐老化和耐腐蝕性能,尤其耐老化性能和開啟的靈活性,遠遠優于塑鋼門窗。
(9)所有材料均可回收再利用,屬綠色建材環保產品,符合可持續性發展的戰略。
(10)節能環保鋁合金門窗,根據不同建筑風格及使用功能要求,可選擇多種開啟形式: 如:平開式、內傾式、側滑式、上懸式、中懸式、立軸回轉式、推拉式、平開和內傾兼有的復合式等。
(11)開啟和鎖緊靈活,經久耐用,每種產品,每一個使用動作都經過嚴格檢驗和測試,疲勞試驗次數達10萬次以上。
“十二五”期間中國將大力發展建筑節能相關產業,我國將對5.7億平方米建筑進行節能改造,這對建筑幕墻產業無疑是一次快速發展的機遇。中國幕墻產業經過多年的發展,產銷量呈現快速發展態勢,已成為全球幕墻生產與使用大國。中國幕墻每年生產安裝各類建筑幕墻約5,500萬平方米,年產值近1,200億,市場總量已占世界總量的60%以上。
在未來,幕墻類型和工藝與科技的結合,全力響應全球節能減排的號召,智能型幕墻,如太陽能光伏幕墻、通風道呼吸幕墻、感應風雨智能幕墻等,將展示出建筑的獨特魅力。