单元式幕墙系统插接构造设计2013.07.doc

单元式幕墙系统插接构造设计一 单元式幕墙的构造特征单元式幕墙体系以是分体横竖向龙骨为主要设计特征的幕墙体系,如图示的构造示意（图一），因此插接构造要符合各种变形变位要求。其主要影响因素以下分述。单元系统三维节点图（图一）注：H(竖) 竖框插接量限制尺寸H(横) 横框插接量限制尺寸二 插接构造尺寸的主要影响因素单元板块间的插接变位量h的确定应考虑建筑主体结构的变位量、环境温度变化引起的温差变形、自重变形、地震影响及生产加工、组装误差、安装的精度偏差等多方面因素的影响。故在设计时应充分考虑插接构造尺寸如图示的H(竖)、H(横)，其影响因素主要有如下几个插接构造尺寸H的确定方法h=主体结构变位h1+温度变形h2+自重变形h3+加工组装误差h4+安装偏差h5+其他因素h6幕墙设计时确定的板块间插接构造尺寸H应大于单元板块间的插接变位量h至少1mm，并取整数,即H= h+1mm。横框插接量限制尺寸设计H(横)（如图二）H1H5尺寸均应大于或等于H。其中，H1、H2、H4为构造的单元变位空间，避免上下两单元因变位而相互挤压变形破坏；H3、H5为单元插接量，保证单元在产生变位时不会相互脱离，破坏插接。竖框插接量限制尺寸设计H(竖) (图三)H1H4尺寸均应大于或等于H(竖)。其中，H2、H4为构造的单元变位空间，避免左右两单元因变位而相互挤压变形破坏；H1、H3为单元插接量，保证单元在产生变位时不会相互脱离，破坏插接。 单元横框插接构造节点图（图二） 单元竖框插接构造节点图（图三）三 主要影响因素的尺寸设计1：主体结构的变位量h1主要有两个，混凝土的温差变形，层间压缩量: 混凝土的温差变形:对于温差作用下混凝土的伸缩量可按式计算得出。h1= x He x t 线膨胀系数 （1/ oC） He 层间高度 （m） t 温差 （oC）主体结构可以按 t =80oC的极限使用值取用，本例假定层高He =3.6m。线膨胀系数可按下表JGJ102-2003玻璃幕墙工程技术规范中表5.2.10所示混凝土的线膨胀系数1.0x10-5：采用h1=1.0x10-5 x 3600mm x80 oC=2.88mm层间压缩量：对于高度小于250米的建筑，其层间压缩量可按5mm考虑，但对超高层建筑，如高度300米以上，甚至600米以上的建筑，层间压缩量成为制约构造尺寸的关键因素.可以按如下公式计算出整栋楼的压缩量：混凝土的压缩量是指混凝土构件在受压时产生的压缩变形量。基本定律是虎克定律。 即应变=应力/弹性模量 L / L=N /A/ E 所以压缩量L=N L / A E 式中N-压力荷载 L-受压构件长度 A-受压构件截面面积 E-混凝土弹性模量h1=L/层数正常情况下，如果由幕墙单位计算出压缩变形量是比较困难的，且每层的压缩变形量也是不一致的，越到底层压缩变形量越大，单元幕墙往往与主体结构同步施工，结构封顶，幕墙结束，但内部的办公、设备、人员等荷载还没有全部进入，即压缩变形量还没有全部完成，故对于超高层项目的设计，可以要求建筑设计院配合提供此值。在单元设计之初就完成此值的分析，才可以有效避免后期压缩量过大带来的不利影响。高度300米以上的项目，h1可按10mm取值2：幕墙的材料温差变形h2：单元式幕墙的骨架材料是牌号为6063铝合金，在温差作用下会有变形，如JGJ102-2003玻璃幕墙工程技术规范中表5.2.10所示铝合金的线膨胀系数： 给定温差可以计算出变形量大小，但多大的温差更合适呢，笔者认为：初始温度可按车间加工温度，可以考虑（5-25度）；使用温度可按室内最高温度计算（35-40）度，温差范围基本可确定在30度，层高假定3.6米，则按上表可得如下公式h2= x He x t=2.35x10-5 x 3600mm x30oC=2.538mm注：此处温差不应按80oC的极限使用值取用，而是加工温度与使用温度的差值。另外，正常情况下，单元板块的伸缩趁势与主体结构是一致的，对幕墙是有利的，单元板块的温差变形量与混凝土的温差变形之差才是最终的温差变形，因此最终h2的取值是二者差的绝对值，本例即为h2=|2.88-2.538|=0.3mm。3自重变形h3GB/T21086-2007建筑幕墙5.1.9条对横梁在重力标准值作用下产生的挠度有下列规定：重力标准值作用下产生的挠度限值不应超过3mm，故自重变形h3=3mm。4.生产加工、组装误差h4JGJ 102-2003玻璃幕墙工程技术规范9.7.8条、9.7.9条中对单元组件框加工制作组件组装允许偏差有如下的规定。表9.7.8 单元组件框加工制作允许尺寸偏差序号项 目允许偏差检查方法1框长（宽）度(mm)20001.5 mm金属直尺20002.0 mm2分格长（宽）度(mm)20001.5 mm金属直尺20002.0 mm3对角线长度差(mm)20002.5 mm金属直尺20003.5 mm4接缝高低差0.5 mm游标深度尺5接缝间隙0.5 mm塞片6框面划伤3处且总长100mm7框料擦伤3处且总面积200mm2表9.7.9 单元组件组装允许偏差序号项 目允许偏差(mm)检查方法1组件长度、宽度(mm)20001.5金属直尺20002.02组件对角线长度差(mm)20002.5金属直尺20003.53胶缝宽度+1.00卡尺或金属直尺4胶缝厚度+0.50卡尺或金属直尺5各搭接量（与设计值比）+1.00金属直尺6组件平面度1.51m靠尺7组件内镶板间接缝宽度（与设计值比）1.0塞尺8连接构件竖向中轴线距组件外表面（与设计值比）1.0金属直尺9连接构件水平轴线距组件水平对插中心线1.0(可上、下调节时2.0)金属直尺10连接构件竖向轴线距组件竖向对插中心线1.0金属直尺11两连接构件中心线水平距离1.0金属直尺12两连接构件上、下端水平距离差0.5金属直尺13两连接构件上、下端对角线差1.0金属直尺故生产加工、组装误差h4=2.0mm5.安装偏差h5单元式幕墙安装固定后的偏差应符合表10.5.7的要求；表10.5.7 单元式幕墙安装允许偏差序号项 目允许偏差（mm）检查方法1竖缝及墙面垂直度幕墙高度H（m）10激光经纬仪或经纬仪H3030H601560H902090H252幕墙平面度2.52m靠尺、金属直尺3竖缝直线度2.52m靠尺、金属直尺4横缝直线度2.52m靠尺、金属直尺5缝宽度（与设计值比）2卡尺6耐候胶缝直线度L20m1金属直尺20m L60m360m100m107两相邻面板之间接缝高低差1.0深度尺8同层单元组件标高宽度不大于35m3.0激光经纬仪或经纬仪宽度大于35m5.09相邻两组件面板表面高低差1.0深度尺10两组件对插件接缝搭接长度(与设计值比)1.0卡尺11两组件对插件距槽底距离(与设计值比)1.0卡尺封口横滑板封口板安装（图四） 封口板安装（图五）安装偏差h5可取表格第7项中的值，这是因为单元板块相邻板要完成插接，其横后的封口横滑板跨越左右两个单元(详图四、图五)，过大的安装偏差将导致安装难以实现。第8项中对幅宽大于35m的板块，安装偏差要小于或等于5.0mm，是对整个幅宽内的误差累积值，可不考虑。故安装偏差h5=1.0mm6.其他因素h6其他因素h6可以理解为在以上所有受力变形均同时发生的极端情况下，上下横梁仍没有达到硬性接触,此时的理论最小间隙可取为1-2mm。结论：插接构造尺寸H横框插接构造尺寸H（横）的确定方法，即为以上计算值的和：对于高度小于250米的建筑h= h1+h2+h3+h4+h5+h6 =5.0+|2.88-2.538|+3.0+2.0+2.0+2.0 =14.34插接构造尺寸H= h+1=14.34+1=15.34取整，按16mm设计对于高度大于250米的建筑h= h1+h2+h3+h4+h5+h6=10+|2.88-2.538|+3.0+2.0+2.0+2.0 =19.31插接构造尺寸H= h+1=19.31+1=20.31取整，可以按21mm设计从上面的分析可以看出，如果此细节设计不好，可能导致横向插接硬性接触，骨架及玻璃面材等造成额外的挤压应力，轻者影响外立面效果，重者可能导致板块破损。竖框插接量限制尺寸设计H（竖）竖框插接量包括上述各种变形因素，但由于单元板块的横向变位较竖向轻微，一般取H竖10mm。 另外需要说明的是，土建标高的偏差是在转