单元式幕墙资料.doc
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1、单元式幕墙单元式幕墙单元式幕墙,是指由各种墙面权与支承框架在工厂制成完整的幕墙结构基本单位,直接安装在主体结构上的建筑幕墙。单元式幕墙主要可分为:单元式幕墙和半单元式幕墙又称坚挺单元式幕墙,半单元式幕墙详分又可分为:立挺分片单元组合式幕墙,窗间墙单元式幕墙。目录简介分类框架式分类特点幕墙性能总结展开简介分类框架式分类特点幕墙性能总结展开简介建筑幕墙在我国随着高层/超高层建筑物的增多而增多,几乎哪里有高层建筑哪里就有各种幕墙。国外发达国家幕墙业经历百余年的历史,而在我国仅用了十多年时间即迎头赶上。从大的城市直至部分乡镇,均可看到各种形式的幕墙。近几年尤以隐框铝合金玻璃幕墙发展为最快。分类幕墙按其
2、材料可分为铝合金玻璃幕墙,铝板幕墙(铝合金单板或复合铝板),钢板幕墙、石板幕墙、陶瓷板幕墙以及用上述材料组合而成的组合式幕墙。按外形可分为:平直幕墙、折线幕墙、圆弧幕墙、曲面幕墙和异形幕墙等。按结构形式可分为:有框幕墙、隐框幕墙和半隐框幕墙。由于上述各种幕墙使建筑物路面建筑造型新颖多变,虚实对比强烈,环境色彩鲜艳明快,给人们以喜闻乐见的建筑艺术形象,使城市增加了无穷的魅力。框架式框架式幕墙特点国内近几年新建造的幕墙从制作安装上均属于框架式幕墙,在国际上已有十几年历史,这种幕墙的主要特点是: 加工制作安装大部分在工地上完成( 但隐框 、半隐框幕墙要先在加工厂粘好玻璃)。国际上最先进的幕墙为单元式
3、幕墙,也称第三代幕墙 。这种幕墙的主要特点为:在幕墙加工厂制作好幕墙的单元板块,设计制作要求很严,属于高科技技术,在我国属新技术。单元式幕墙近两年在国内已开始兴起,现在国内有两个厂家能系统完成设计制作安装任务,国外公司两年来已在国内建造单元式幕墙约四十万平米左右,并且要价很高,甚至高出框架式幕墙一倍左右,基本上垄断了国内单元式幕墙市场。框架式幕墙优点框架式幕墙的优点是:在设计、计算、管理上均较简单容易,能承受较大的安装误差;由于构件小,在工地上容易存放;因设计计算简单,安装是不需要很长的准备时间;由于制作简单,安装系统有弹性,故较多幕墙的承建商有能力建造该类幕墙。其主要缺点为:框架式幕墙整体安
4、装要在楼房土建施工完毕后,幕墙要从楼的上端向下端安装,需较长的安装时间,并且一定要借助于脚手架或吊船安装,幕墙容易产生安装误差,构件不直,安装不平整;防水一般为单层密封,保持双层密封比较困难;由于工地受各种条件影响,建筑幕墙的施工工期比预期计划要长,很难保证工期。单元式幕墙分类特点单元式幕墙主要可分为:单元式幕墙和半单元式幕墙又称坚挺单元式幕墙,半单元式幕墙详分又可分为:立挺分片单元组合式幕墙,窗间墙单元式幕墙。上述单元式幕墙分类有所不同,但其基本原理完全一致。它和框架式幕墙在制作原理设计施工上有着本质上的差异。现将单元式幕墙的特点介绍如下:一、单元式解决幕墙漏水问题,采用了等压原理。幕墙产生
5、漏水现象,必须有三个条件,第一是水的存在,如下雨擦洗幕墙用水。第二,水运动途径;第三,水运动的动力,有六种动力如:重力 、动量、表面胀力、毛细现象、气流和压力差 。压力差是造成大部分幕墙接缝漏水的主要原因,幕墙外水份,不论是雨水或洗窗水进入室内,除了必须有破口或是裂缝存在,还必须要求室外的压力比室内压力大。如果室内的压力与室外压力相等,甚至大于室外压力,即使有破口或是裂缝存在,水份也不会进入墙内。一般传统防水方式是尽量设法在漫长的接缝处减少可能发生的开口,如用各种密封胶,胶条对接触缝密封堵塞。新的防水进入室内的方式,则是用对雨水疏导的方式,引水入等压腔内,再引水流出墙体。为了达到等压,我们将部
6、分或所有接缝维持开放,但是等压腔并不是一个通气的空间,他必须限制在一定范围的通气空间,才能有效地产生等压效应。为了达到完全等压效应,等压腔内的压力必须随时维持大于或等于室外的压力。但是我们知道建筑物表面压力,因风速随时的变化,不会永久不变,建筑物愈高愈大,压力差程度也就愈明显。接近地面的正风压比高处正风压小,立面中央正风压比角落正风压大,同一根横料可能一端受正压,另一端受负压,再加上其它因素影响使得等压效应的设计更加复杂困难。因此要求高技术的加以解决。等压原理是单元式幕墙独特的核心。二、单元式幕墙的单元件高度为楼层高度,宽度一般为1.2米至1.5米左右。故传力简捷,可直接挂在楼层预埋件上,安装
7、方便。三、单元件在工厂内加工制作, 可以把玻璃 、铝板或其它材料在加工厂内组装在一个单元件上,促进了建筑工业化程度。四、因为单元件在加工厂内整件组装,易于在工厂内进行检查,有利于保证多元化整体质量,保证了幕墙的工程质量。五、单元式幕墙从楼层下方向上方安装能够和土建配合同步施工,大大缩短了工程周期。六、单元式幕墙所有工程均可在楼层内完成,在安装期间可以省出高大的脚手架和吊船。七、幕墙单元件安装联接接口构造设计能吸收层间变位及单元变形,通常可承受较大幅度建筑物移动,对高层建筑和钢结构类型建筑特别有利。八、单元式幕墙可以用设计达到及保持双层密封系统。九、安装后的单元式幕墙,单元件和单元件之间,由于是
8、销形衔接,可以不注硅酮密封胶( 有的也可以注胶,因安装方法不同而异)十、单元式幕墙框件接缝紧密排成直行,容易构成一个优良的外墙形象。十一、单元式幕墙墙体预埋件位置及安装需较高的精确度。十二、单元式幕墙需要利用高科技的设计原理,承建商要求有一定先进设计人才和设备,具有实力的幕墙公司,才有能力建造单元式幕墙。十三、单元式幕墙要求高技术的成分多,铝型材的形状也较复杂,用铝型材量较多。其造形要略高于框架式幕墙。(决不会成倍高于框架式幕墙)。十四、单元式幕墙和框架式幕墙优缺点相对比较如下表。这并非绝对,对各种幕墙的比较,要依特定实际案例而定。幕墙性能单元式幕墙系统设计具有较高的技术含量,直接关系到幕墙的
9、经济性、安全性、工艺性、功能性、施工及可维护性。然而系统设计非常复杂,它涉及到许多专业方面的知识,在此不一一详述。从大多数幕墙测试的过程来看,单元式幕墙在测试过程中存在不同程度这样或那样的问题。其中水密性、气密性是比较突出的问题。说明幕墙在防水系统设计上存在一定缺陷。单元式幕墙单元板块是在厂房里制作、组装完成的,能在现场直接安装到建筑主体结构上。无论是插接还是对接,单元板块在上下左右以及单元板块“十字”接口处均需要密封处理。如何从系统设计中处理好这些自由缝是解决单元式幕墙水密性的关键。由于缝隙腔内外的气压差是雨水渗漏的主要动力,因此要求缝隙空腔内的气压与室外气压相等,以防止内外空气压力差将雨水
10、压入腔内。下面从三个方面进行阐述:型材断面构造在单元式幕墙的系统设计中,型材断面的设计非常重要。它不仅决定单元式幕墙的安全性,工艺性。同时还决定了单元式幕墙的其他物理性能。然而幕墙设计师们大多往往只通过力学计算重点考虑了型材断面的设计安全性,而忽视了型材断面对其他性能的贡献。因此单元幕墙的雨水渗漏现象非常突出,单元板块间的自由缝现场堵胶就成了幕墙厂家在现场工程排故过程中所用的主要手段。型材断面虽然不是固定不变的,但是其断面的设计是有规律的。它必须将其安全性、工艺性和结构防水同步考虑。由于工程上所用的幕墙节点形式很多,因此本文不可能详细论述,现就如下的典型图例进行分析:(1)合理设计型材端面及型
11、材咬合位置,尽量将水密线与气密线分离,保证等压腔发挥作用。(2)断面上尽可能避免在制作过程中开工艺孔,气密线腔壁上禁止开工艺孔。(图中所示构造无工艺孔)(3)断面设计时应考虑在竖向(或横向)构件上设置传递荷载与作用的专用装置,尽可能避免气密线胶条参与传力,图中插芯端面3为传递力和板块吊装的专用装置。(4)插接式单元幕墙在断面设计时应考虑板块安装后插接件之间有不小于15毫米的搭接长度。 以便有能力适应层间变位和吸收现场安装产生的误差。(5)断面设计时应考虑预留安装软披水胶条的槽口,以便板块安装后在缝隙处形成阻水屏障,图中胶条3和胶条8的槽口就起到这样的作用。(6)断面设计时应尽可能考虑减少零件数
12、量,降低构件的加工量和加工难度,以便保证板块的组装质量。(7)幕墙板块的型材断面种类应考虑尽可能的少,同时应考虑到尽可能减少零件的组合量,以便减少板块组装所形成的缝隙。(8)单元幕墙的气密线应形成闭合。在结构上必须防止十字接口处存在漏气的通道,图2的构造中幕墙板块在十字接口处可用胶板10实现密封。胶条合理设计在单元式幕墙的系统设计中,胶条的设计也是非常重要的一个环节。它决定了单元式幕墙的水密性、气密性以及幕墙防水性能的耐久性。目前工程上所用的胶条都存在一些问题。究其原因是对胶条的产品性能缺乏了解,胶条的断面设计存在不合理现象。事实上胶条的材质、延伸率、压缩量以及断面形式都很关键。单元式幕墙密封
13、性胶条主要是三元乙丙(EPDM)胶条,这种材料具有卓越的耐臭氧老化性、耐气候老化性、耐热老化性、耐水性,还具有较好的耐化学药品性,可以长期在阳光、潮湿、寒冷的自然环境中使用。EPDM橡胶有很多种牌号,不同的牌号各有不同的特点,因此可以说三元乙丙橡胶的化学成分及配方决定了胶条的使用环境和工作性能。幕墙用三元乙丙胶条的基本成分为三元乙丙胶,碳黑,活性剂,增塑剂,硫化促进剂等。其中胶条的含胶率控制在35%左右,含胶率过低,材料的力学性能特别是拉伸强度、回弹性、耐老化性等变差,使用寿命大为缩短。但含胶率过高,成本会提高,同时材料的性能也同样变差。其中补强剂,硫化剂,增塑剂并不仅仅起到降低成本的作用,只
14、要加入适量,比例得当,能够改善材料的性能。根据不同的气候特点,应选用不同的EPDM牌号。总结近些年的应用经验,胶条的设计可遵循以下原则:(1)在北方地区,温差大,冬天温度很低,最好选用部分充油牌号,在配方设计中充分考虑材料的低温脆性,这样硬度对温度的依赖性小,便于安装和使用。(2)胶条在设计时必须确定合理的断面形式,选择合适的EPDM橡胶牌号,胶条的位置和作用不同,其断面形式也应该不同。(3)在胶条设计时,必须合理确定压缩比和硬度。如图所示,胶条1和胶条7的硬度要求高,胶条3和胶条5的硬度要求低。胶条1、胶条3、胶条8属于水密线胶条,胶条2、胶条4、胶条5、胶条6属于气密线胶条。(4)对有特殊
15、环境要求的胶条,有必要与胶条供应商进行联合设计,弥补设计人员知识面的不足,充分利用胶条材料的优良性能。(5)对接型单元幕墙的气密线胶条竖横应相同,确保胶条在板块四角周圈形成闭合。总结综上所述,只是极简单的介绍了什么是单元式幕墙。所谓高技术含量,就说明了对技术设计要求复杂性强,绝非上述这么简单。要想了解它,必须认真学习它,学习要点以后,自己再加以创新发挥,以便适用于我国建筑幕墙业的发展。单元式幕墙和框架式幕墙各有优缺点。不论哪种幕墙都必须满足一般的设计和功能准则,以满足建筑物美感的要求。任何一类型的幕墙都可能较适合某个特定的案例来满足建筑的需要。单元式幕墙有什么特点?单元式幕墙(theunite
16、system)是在工厂加工程度最高的一种类型幕墙。单元式幕墙的主要工作量是在工厂完成的,这样它可以进行工业化生产,大大提高劳动生产率和产品质量,这就决定了单元式幕墙具有以下特点:1单元式幕墙最大特点是工地工期短,它包含两重意义上的工期短。其一,因为它大部分工作量是在工厂完成的,运往工地后仅为吊装就位、固定的工作量,这部分工作量占全部幕墙工作量的份额很小。根据统计分析这部分工作量平均实际使用时间约为2分钟/m2。但工地工期短不会自然实现,要靠人认识单元式幕墙的特点,对施工组织设计作科学、合理的安排才能实现,如果不掌握单元式幕墙的安装规律,可能适得其反。2.单元式幕墙为建筑师发挥想像力提供了广阔的
17、天地,由于在工厂组装,可以用各种构图来组合,拼装成单元组件,运往工地吊装就位,(而元件式幕墙由于受在工地安装条件的限制,一般只能采用简单平面形式组合)。这样就可以设计出各种不同风格的异形幕墙,使采用幕墙的建筑物发挥最佳艺术效果。3.单元式幕墙融各种幕墙技术于一体(即可采用各种不同的金属杆件,各种不同材质的面板,用各种方法固定面板)。单元式幕墙由于采用对插接缝,使幕墙对外界因素的变形适应能力更好;为采用雨幕原理进行构造设计提供了最佳场合,从而为提高整幅幕墙的水密性和气密性创造了条件;单元式幕墙的立面布置方式更趋灵活,为采用更合理的杆件计算简图提供了条件,从而使杆件(竖框)用料更经济;单元式幕墙由
18、于在工厂组装,单元组件本身的质量控制比工地优越。必须指出这几年国内已安装的几个大型超高层建筑的单元式幕墙接缝处理采用的是国外70-80年代开发的型材,其水密性能不高已成其通病,纵观这些建筑的单元式幕墙三性测试报告,其水密性很少有达到1000Pa的,最低的仅为300Pa,很难达到国家标准规定的1000Pa(上海市规定1600Pa)的要求,同时这些已安装的单元式幕墙不能单块更换面板,安装过程对插很困难,因此开发高性能的单元式幕墙的任务还很艰巨。单元式幕墙关键技术问题分析一、单元式幕墙接缝的特点元件式(元件单元式)幕墙的接缝均在一个整体杆件上,这个杆件挤压时就是一个整体杆件,上墙安装时先安装杆件,此
19、时由于尚未安装面板,人可在外侧操作,对杆件进行调整、定位后固定,在杆件安装定位固定后再安装面板。单元式幕墙在工厂已将单元组件制作完成,即面板已安装在单元组件框上,而单元组件与主体结构的连接构件安装在单元组件内侧,在吊装时单元组件与主体结构的连接必须在内侧操作。单元组件间接缝靠相邻两单元组件相邻框对插组成组合杆完成接缝,即它不是在一个整体杆件上接缝,而是靠对插组成组合杆完成接缝。二、单元式幕墙技术特点由于单元式幕墙接缝构造上的特点,决定了单元式幕墙构造上的特殊性,这主要表现在下述三个方面:1.封口技术。单元式幕墙通过对插完成接缝,这样在上、下、左、右四个单元连接点上必然有一个四个单元组件对插件均
20、不能到达的地方,此处必然有一个内外贯穿的洞,如何堵好这个洞是单元式幕墙设计中必须解决好的问题,即在设计型材前就要将封口的构造设计好,在设计型材断面时就要将封口构造体现在型材上,挤压出的型材断面就包含有封口构造要求,如果在设计时不考虑好封口构造,将造成不可弥补的损失。现在封口方法有两种类型:即横滑型和横锁型横滑型是在下单元上框中设封口板,此封口板除了具有封口功能外,还是集水槽和分隔板(把竖框分隔成每层一个单元).横滑型封口板嵌在下单元上框母槽内,它比上单元下框公槽大,上单元下框可以在封口板槽内自由滑动,在主体结构层间变位时原来上下一、一对齐的两单元组件,在主体结构层间变位影响下,上下两层发生相对
21、位移,这时候上单元组件不再定位在原来对齐的下单元组件上框中,而有可能局部滑入相邻组件的上框,由于这种滑动,在地震中单元组件本身平面内变形比主体结构层间位移小。但在地震时单元式幕墙不像拟静力试验中只有同向运动而是随机运动,即在地震发生的最初阶段是同向运动,以后陆续发生异向运动,即相向运动和背向运动,相向运动时可能会发生相邻两单元接缝处杆件碰撞;背向运动时,相邻两单元接缝拉开,由于三维地震作用影响,拉开后恢复时杆件错位而碰撞,因此高层钢结构设计施工规程第九章规定幕墙与主体结构连接设计应考虑防碰撞问题。横滑型封口板的集水、排水功能比较成熟,如果设计得好,则可大大提高幕墙水密性能,即可以达到超高性能(
22、2500Pa)水平。但这种封口板只能用于相邻两单元180度对插,即只能用于处于一个平面上的单元组件,如果两单元组件成折线或90度对插,封口板就无法使用,同时这种封口板搁在上框底板上,两相邻组件上框底板构造厚度部份封口板无法封口,要采用辅助封口措施(用胶带纸粘贴在竖框顶端形成底板,再注胶密封). 横锁型是在接缝处竖框空腔中设一个多功能插芯,这种插芯由两部份组成,对插的封口部份和一个向上开口其它五面封闭的集水壶组成,对插部份位于四单元交接处,集水壶位于下部,它集封口、集水、分隔于一身(分隔将横向空腔分成每一单元组件宽一单元),横锁型由于位于上下两单元交接处,将上下两单元组合成一个整体,左右相邻两单
23、元不能滑动,且单元组件固定在主体结构上,它的平面内变形与主体结构的层间变位几乎相同。从试验情况看,它的集水排水功能尚不理想,但它可用于单元组件任何角度对插,且由于插芯将上下两单元固定,左右两单元组件不能运动,所以不会发生碰撞。2.收口技术单元式幕墙单元组件间靠对插完成接缝,在安装时要横向按次序一一对插,当中不能留空位(因为对插接缝无法平推进入空位),最后一个单元如何与相邻两单元连接是一个难点,因为已安装固定的左右两单元组件之间距离净空比单元组件实际宽度要小,这个组件无法在水平方向平推进入空位,也不能先插一侧再插另一侧,这样在设计时,对最后一个单元组件的组装要考虑好接缝方法,(现在一般采用的方法
24、为从上向下插最后一块或用先固定相邻两不带对插件的组件,定位固定后插入第三者完成接缝,第三者与单元组件要错位插接,达到互为封口),由于收口处理技术比较复杂,因此最好每层设一处收口点,这就要求在设计时就确定好收口点位置及相应的收口方法,非设计收口部位不能中断安装过程而留空位,在编制施工组织设计(全部土建工程而不是幕墙工程分部的施工组织设计)时,特别是总施工平面图设计时要注意到单元式幕墙横向一、一对插的特点,将施工机具布置在单元式幕墙收口部位,不能任意布置,因为高层建筑的塔吊、施工电梯等施工机具,每隔三层左右要和主体结构拉接一次,这些接拉件将使单元组件无法通过而中断安装,留下空位,要待这些机具拆除后
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