单元式幕墙系统插接构造设计2013

单元式幕墙系统插接构造设计杜东新摘要 单元式幕墙体系插接构造设计，关乎后期使用安全问题，多大的尺寸更合适，是在系统定立初期就应解决的问题。本文对插接构造设计的几个关键因素进行分析总结插接构造设计的理论最小尺寸，为后续的单元式幕墙设计提供参考。Abstract unitized faade construct gap dimension between male & female mullion is relative to use safety, what is size more available? It is should be designed during system determine .the article analyze several key actor and get the safety theory design value between male & female mullion of unitized curtain wall. For later project, refer to this theory design value.关键词 单元式幕墙 插接构造尺寸 变形量等Key word unitized faade construct gap dimension of male & female mullion distortion Etc.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 （C） o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表9.7.9 单元组件组装允许偏差5.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H1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。2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接系统安装调整时实现的，故土建的误差适应性设计是不在插接构造尺寸设计范围之内的。混凝土结构工程施工质量验收规范(GB 502042002)对现浇及预制装配的混凝土结构构件施工允许偏差作了具体的规定。对现浇混凝土结构墙柱构件的标高允许偏差，分为层间与全高两方面同时控制，层间标高10mm；总标高偏差30mm，如果按层间标高10mm的值计入插接构造尺寸显然是不合适的。四 结束语虽然单元式幕墙的应用已有很多年，但相应的理论研究较少，相关的文献资料也不多，其构造上的