1. 引言
1.1. 概述:
幕墻支座是幕墻立柱與建筑主體結構的基本連接構件。通過支座,將幕墻立柱及其幕墻系統“懸掛”在主體結構上,并將幕墻系統自重及所受到的荷載(主要為風荷載,如水平或斜向布置將承擔雪荷載(詞條“雪荷載”由行業大百科提供)及上人荷載)傳遞至主體結構。因此在鋼支使用是必要的和普遍的。
幕墻鋼支座在構件式幕墻、單元式幕墻、金屬幕墻、石材幕墻、陶土板幕墻、點支幕墻及采光頂系統等都使用非常廣泛,但型式各不相同,幾乎都不具備通用性,更何談標準化。
1.2. 理想的鋼支座如下:
1.2.1 適應大部分超過預埋件(詞條“預埋件”由行業大百科提供)規范標準要求的誤差范圍。
1.2.2 具備廣泛的通用性,可以應用于各種構件式幕墻、單元式幕墻、金屬幕墻、石材幕墻、陶土板幕墻、點支幕墻及采光頂系統等。
1.2.3 構造形式及尺寸可以標準化。
1.2.4 空間位置調整。
1.2.5 提高工效。
1.2.6 節約成本。
1.3. 現有幕墻支座存在的主要問題如下:
1.3.1. 構件式幕墻(包括玻璃幕墻、金屬板幕墻及石材幕墻等)鋼支座 。
(1) 表面質量——由于定位需要反復調整鋼件的位置,經常重復“點焊”定位,導致支座外觀質量粗糙。
(2) 操作負荷大——幕墻立柱安裝至少兩人一組,一人穩定立柱,一人調整定位,均在負重狀態下進行調整偏差的工作,其準確性易受影響。
(3) 工效低——用工較多。人員需要配置完整,包括安裝工、焊工、看火工。
(4) 須安全平臺——安裝過程中須全程占用安全平臺作業。(注:安全平臺指腳手架、吊籃。)
(5) 安裝全過程需避免交叉作業——主要是由于“負重”作業,單根立柱安裝工時較長,需要特別安排工作時段與工作面。
(6) 工序不可分解——要保證材料齊全,其中鋁型材龍骨與鋼件要同時到場,同時施工,如遇材料不齊則需要停工待料。
(7) 由于龍骨安裝時需要電焊固定(詞條“固定”由行業大百科提供),所以安裝全程需要注意防火。
綜述:上述鋼支座均采用人工現場調整,完全依賴現場工人的操作熟練程度。若要達到規范豎向直線度≤2.5mm的要求,采用上述鋼支座施工難度較大。
1.3.2. 單元式幕墻支座。
(1) 支座通常為定制,材料包括鋼材(詞條“鋼材”由行業大百科提供)、鋁型材、不銹鋼等。加工要求高,成本高;
(2) 調整精度因產品差異略有不同,僅垂直方向調整精度高,但水平方向和旋轉自由度的調整精度與構件式幕墻鋼支座相同。
(3) 調整操作需兼顧兩個板塊的安裝,如只針對單一板塊則調整困難。
(4) 工效低——用工較多。人員需要配置完整,包括安裝工、焊工、看火工。
(5) 由于安裝時需要電焊固定,所以安裝全程需要注意防火。
1.3.3. 共性問題
(1) 均為針對單一幕墻工程,使用范圍窄,不具備通用性,更不可能進行標準化生產與應用;
(2) 不能解決全部六個自由度(六自由度系指三維空間三個軸線方向及繞三個軸線的旋轉)的精確調整,難以達到設計精度要求;
(3) 對預埋件(或后置埋件)埋設精度要求高,適應現場預埋件位置“超標”的能力差。
2. 新幕墻支座特點
2.1. 降低對預埋件(或后置埋件)位置精度的依賴程度:
傳統支座對預埋件(后置埋件)的要求是根據JGJ/T139-2001 《玻璃幕墻工程質量檢驗標準》第6.2條的要求,預埋件標準為標高差±10mm;與設計位置偏差為±20mm而設計的。而工程實際中滿足標準的并不是絕大多數,新支座將按可適應標高差±20mm;與設計位置偏差為±40mm的情況,這樣,即可以適應95%以上的預埋件(后置埋件)。
2.2. 降低制作成本及便利性:
新幕墻支座材料應構成簡單,加工便利。同時根據工程的普遍特點形成標準件,以便降低加工成本及便于調配。
2.3. 使用范圍(通用性)分析:
2.3.1 新幕墻支座不但適用于構件式幕墻,亦可適用于單元式幕墻、鋁板幕墻、石材幕墻及采光頂系統等,使其通用性擴大。
2.3.2 標準化:幕墻支座的構造形式及尺寸可進行分級(類)標準化生產。
2.4. 允許三維六個自由度方向的“粗調”和“精調”:
2.4.1 對于構件式幕墻支座,保留“粗調”功能,增加“精調”功能,并對工人的熟練程度要求不高。
2.4.2 對于單元式幕墻支座,保留“粗調”功能,將原來的僅單維度(垂直方向)“精調”功能,擴展為全部三維、六個自由度的精確調整。
3. 新幕墻支座設計原理解析
本幕墻支座可在以下兩種基本原理方式上根據現場情況使用。其中方案一為在預埋件符合預埋件埋設偏差情況下使用狀態;方案二為預埋件埋設位置超差的情況下的使用狀態。該幕墻支座的結構主要由以下部分構成(見圖1、圖2):

圖1為該鋼支座方案一的一種安裝后透視圖

圖2為該鋼支座方案二的一種安裝透視圖
各構件序號與名稱如下:
(1) 預埋鋼板(或后置埋件);
(2) U型墊片(圖1)或U型扣蓋(圖2);
(3) 調整螺絲(定位后可拆除);
(4) 立柱;
(5) 角鋼件連接螺栓;
(6) 雙長孔角鋼件
(7) 與埋件固定螺栓(圖1)或頂緊螺絲(圖2);
(8) 與立柱固定螺栓;
(9) 單長孔角鋼件。
圖3為裝配過程圖之一,件4、件8及件9裝配成組件后掛接在件6之上;

4. 新幕墻支座的裝配特點
對于預埋件(或后置埋件)尺寸偏差的適應性,位置誤差超出規范要求則選擇方案二,否則按方案一施工;


5. 在不同預埋方式時的應用
工地現場與幕墻方式多種多樣,現列出在幾種常見的不同預埋方式時的安裝方案。其精確調整原理是相同的,安裝方法也是近似的。
5.1. 平板埋件水平放置,立柱在埋件之上。見圖6。

5.2. 埋件水平放置,立柱在埋件之下。見圖7。

5.3. 埋件采用垂直“哈芬”槽式。見圖8。

5.4. 埋件采用水平“哈芬”槽式,立柱在埋件之上。見圖9.

6. 在不同幕墻場合的應用
6.1. 應用于單元幕墻見圖10.


6.2. 應用于鋁板(詞條“鋁板”由行業大百科提供)幕墻見圖11.

6.3. 應用于石材幕墻見圖12

7. 總結
上述圖示僅僅羅列了一些常見的做法,如有特殊需要可利用本文所述之原理無限拓展。
8. 聲明:
本設計已獲得國家實用新型專利批準(授權公告號 CN 203716364 U),務請尊重本設計之知識產權。
參考文獻
[1] 《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ102-2003
[2]《玻璃幕墻工程(詞條“玻璃幕墻工程”由行業大百科提供)質量檢驗標準》JGJT139-2001
[3]《機械設計手冊》(第5版)第2卷 聞邦椿主編 機械工業出版社:2010年1月