构件式幕墙一般设计原则

1、66侧埋普通连接件安装图上埋普通连接件安装图6侧埋三维连接件安装图上埋三维连接件安装图此处焊接时易将尼龙垫片损坏 以上模型均是以上端悬挂为例，拉弯杆件要比下端支撑的压弯构件受力好的多，不需计算失稳问题，所以实际设计中如无特殊情况，杆件均应采用上端悬挂。在相同的杆件和层高的情况下，这几种计算模型里，简支梁受力最为不利，对立柱的惯性矩和抵抗矩的要求最大，但简支梁安装简单，适应性强，有无窗台墙均可，对插芯的要求不高。外伸梁和双跨梁受力较简支梁有利的多，较为节约立柱材料，但对主体结构和设计均有要求。外伸梁尤其是双跨外伸梁，需要有窗台墙遮挡幕墙立柱接缝，并且插芯要有相当的强度来抵御所受弯矩。双跨梁则需要

2、下返梁有足够的空间来安装第二个埋件，并且下支撑点应为长圆孔。在条件允许的情况下，双跨梁可以选择上埋和下埋的组合，这样中间支点最接近梁中间，受力最为有利。另外，一般情况下构件式幕墙和单元式幕墙均不要简化为连续梁，因为这样做弊病太大，详细原因在立柱与立柱的连接设计里谈。四幕墙主杆件之间的连接设计四幕墙主杆件之间的连接设计幕墙主杆件之间的连接设计包括立柱与立柱的连接设计和立柱与横梁的连接幕墙主杆件之间的连接设计包括立柱与立柱的连接设计和立柱与横梁的连接设计。设计。1.立柱与立柱的连接设计立柱与立柱的连接设计(横梁与横梁的连接横梁与横梁的连接) 立柱与立柱之间应预留不小于立柱与立柱之间应预留不小于20

3、mm的间隙的间隙(102-2003规定为规定为15mm)，以适，以适应和吸收主体沉降、温差变形、地震作用和施工误差。立柱与立柱连接一般都应和吸收主体沉降、温差变形、地震作用和施工误差。立柱与立柱连接一般都通过一个插芯通过一个插芯(一端固定，一端自由一端固定，一端自由)来实现的。插芯设计应注意以下几点：来实现的。插芯设计应注意以下几点： (1). 插芯应有合适的强度插芯应有合适的强度 当插芯位于支点附近，按简支梁进行计算时，其所受弯矩接近于零，所受当插芯位于支点附近，按简支梁进行计算时，其所受弯矩接近于零，所受剪力接近最大。当插芯离支点较远，按外伸梁进行计算时，其所受弯矩和剪力剪力接近最大。当插

4、芯离支点较远，按外伸梁进行计算时，其所受弯矩和剪力都比较大。往往立柱外伸部分受窗台墙的影响，一般不会太长，所以插芯所受都比较大。往往立柱外伸部分受窗台墙的影响，一般不会太长，所以插芯所受弯矩远远小于立柱所受弯矩。但本着安全的原则，插芯的安全系数应大于立柱弯矩远远小于立柱所受弯矩。但本着安全的原则，插芯的安全系数应大于立柱，具体要求如下：，具体要求如下：为了增加插芯的抗剪能力和惯性矩，插芯的壁厚应满足为了增加插芯的抗剪能力和惯性矩，插芯的壁厚应满足t4mm(实际应用中实际应用中为了经济省料，一般以为了经济省料，一般以t=4mm居多居多)。插芯的惯性矩一般可以小于立柱惯性矩，但其最小惯性矩应满足插

5、芯的惯性矩一般可以小于立柱惯性矩，但其最小惯性矩应满足Icx50cm4。当铰点螺栓贯穿插芯按简支梁计算时，插芯的惯性矩当铰点螺栓贯穿插芯按简支梁计算时，插芯的惯性矩Icx应大于立柱惯性矩应大于立柱惯性矩Ilz的八分之一。的八分之一。 当按外伸梁计算时，插芯的惯性矩当按外伸梁计算时，插芯的惯性矩Icx应大于立柱惯性矩应大于立柱惯性矩Ilz的二分之一，的二分之一，在必要时可以等于或大于立柱惯性矩。在必要时可以等于或大于立柱惯性矩。(2).插芯与立柱连接应采用线接触插芯与立柱连接应采用线接触 由于型材在挤压时，必然会产生弯曲、扭拧变形，而插芯必须要插入立柱由于型材在挤压时，必然会产生弯曲、扭拧变形，

6、而插芯必须要插入立柱一定深度一定深度(102规定插芯长度规定插芯长度250mm)，如采用四周面接触，势必会造，如采用四周面接触，势必会造成很难安装进去。所以插芯与立柱连接应采用线接触，以下是几种常见的成很难安装进去。所以插芯与立柱连接应采用线接触，以下是几种常见的设计方法设计方法(如图如图9) 图9 1型不是一个好方案，它的尖点在风荷载的作用下，很快发生较大的挤压型不是一个好方案，它的尖点在风荷载的作用下，很快发生较大的挤压变形，造成插芯与立柱的配合间隙加大，对抵御风荷载非常不利。这个方变形，造成插芯与立柱的配合间隙加大，对抵御风荷载非常不利。这个方案在插芯上绝对不应当使用。案在插芯上绝对不应

7、当使用。 2型是一个可以采用的方案，尖点虽然也会发生挤压变形，但由于它的尖型是一个可以采用的方案，尖点虽然也会发生挤压变形，但由于它的尖点是圆弧型的，变形较小，对插芯与立柱的配合影响不大。其设计值应满点是圆弧型的，变形较小，对插芯与立柱的配合影响不大。其设计值应满足：足：a23mm，h14mm。3型是一个非常值得推荐和优先使用的方案。它的尖点是一个型是一个非常值得推荐和优先使用的方案。它的尖点是一个1mm的平台，的平台，很难发生挤压变形。在设计合理的情况下，它的防雷导通能力很好，插芯与很难发生挤压变形。在设计合理的情况下，它的防雷导通能力很好，插芯与立柱的接触面积可满足规范上防雷的要求，可以取

8、消在立柱与立柱之间为防立柱的接触面积可满足规范上防雷的要求，可以取消在立柱与立柱之间为防雷而设的连接片。当然这样也是有风险的，那就是如何通过监理这一关。其雷而设的连接片。当然这样也是有风险的，那就是如何通过监理这一关。其设计值应满足：设计值应满足：a34mm，h14mm。h取取14mm是较为合理的，太大这条筋的强度会拖累整个插芯的强度。是较为合理的，太大这条筋的强度会拖累整个插芯的强度。(3).插芯与立柱的配合设计插芯与立柱的配合设计 插芯与竖框的配合一般以竖框内腔为基准来进行插芯外廓尺寸的设计。插芯与竖框的配合一般以竖框内腔为基准来进行插芯外廓尺寸的设计。为了有效抵抗风荷载，前后总间隙不宜太

9、大，也不宜使用过盈和过渡配和造为了有效抵抗风荷载，前后总间隙不宜太大，也不宜使用过盈和过渡配和造成安装困难，综合考虑取成安装困难，综合考虑取00.5mm为宜。由于与主体结构连接处理牢固后，为宜。由于与主体结构连接处理牢固后，需在此处考虑减震，同时间隙不能太大，所以左右总间隙取需在此处考虑减震，同时间隙不能太大，所以左右总间隙取0.51.0mm为为宜。开模时可以先开立柱，再配做插芯。宜。开模时可以先开立柱，再配做插芯。 图101层间高3500115地震中位置正常位置插芯2 如图如图10所示，按层间高所示，按层间高3500mm，插芯插入深度为，插芯插入深度为(250-20)/2=115mm进行计算

10、，当插芯和立柱配合间隙为进行计算，当插芯和立柱配合间隙为20.51.0时立柱所允许的的变形量为：时立柱所允许的的变形量为：135002/11515.2230.44mm而钢筋混凝土框架的楼层弹性层间位移角限值而钢筋混凝土框架的楼层弹性层间位移角限值1/550，防震设计时的允许变，防震设计时的允许变形量为：形量为： dz=3500319.09mm两值相比较两值相比较1dz3.8711.35mm。可以看出绝大部分情况都可以。可以看出绝大部分情况都可以满足防震设计的要求，当插芯和立柱间隙最小时，立柱的变形也才不到满足防震设计的要求，当插芯和立柱间隙最小时，立柱的变形也才不到4mm，效果非常理想。效果非

11、常理想。(4).一个锚点的立柱不能按多跨梁和连续梁进行计算一个锚点的立柱不能按多跨梁和连续梁进行计算 现在经常有一些专家把图现在经常有一些专家把图8前前2种模型按多跨梁和连续梁进行计算，包括一些种模型按多跨梁和连续梁进行计算，包括一些软件也提供这种算法，这是十分错误的。只有达到以下条件才能称为连续梁：软件也提供这种算法，这是十分错误的。只有达到以下条件才能称为连续梁：插芯的惯性矩应大于与之相配的立柱的惯性矩。在两个方向上总间隙均不超过插芯的惯性矩应大于与之相配的立柱的惯性矩。在两个方向上总间隙均不超过0.2mm。插芯总长度应为立柱内腔对角线长度的。插芯总长度应为立柱内腔对角线长度的4倍。倍。

12、在这种情况下，不仅安装困难，防震效果不好，而且让较小尺寸的插芯惯性在这种情况下，不仅安装困难，防震效果不好，而且让较小尺寸的插芯惯性矩比大尺寸的立柱还要大，其壁厚需增加很多，再加上插芯总长度也加长了好多，矩比大尺寸的立柱还要大，其壁厚需增加很多，再加上插芯总长度也加长了好多，基本和立柱上省下的料抵消了。所以实际中很少有人会这样设计，如仍按多跨梁基本和立柱上省下的料抵消了。所以实际中很少有人会这样设计，如仍按多跨梁和连续梁进行计算，立柱将偏于不安全。实际上完全可以按外伸梁或双跨梁来计和连续梁进行计算，立柱将偏于不安全。实际上完全可以按外伸梁或双跨梁来计算和设计，即节约铝型材，又很安全。算和设计，

13、即节约铝型材，又很安全。五板块与主杆件的连接设计1隐框幕墙板块与主杆件的连接设计隐框幕墙板块与主杆件的连接设计 隐框玻璃幕墙用硅酮结构胶把玻璃和铝附框粘接起来，从外立面上看形成只隐框玻璃幕墙用硅酮结构胶把玻璃和铝附框粘接起来，从外立面上看形成只有很窄胶缝的大面积玻璃镜面。玻璃和附框粘接后形成的板块与主杆件在外侧安有很窄胶缝的大面积玻璃镜面。玻璃和附框粘接后形成的板块与主杆件在外侧安装有四种常见的连接方式即：装有四种常见的连接方式即： 1 全压板外装式；全压板外装式；2 外挂外装式；外挂外装式；3 外顿外装式；外顿外装式；4 小单元式。这四种连接方式各有不同特点，在使用时应根据工程实际灵活应用。

14、小单元式。这四种连接方式各有不同特点，在使用时应根据工程实际灵活应用。AAABBBCCE1E2E119-119-219-3E2AA19-419-5BCE1E2BCE1E2E3图图19 与立柱压板连接常见结构示意图与立柱压板连接常见结构示意图AA20-120-2BBCCCDDDDCCBB20-420-3AA图图20与立柱插接常见结构示意图与立柱插接常见结构示意图AB21-1E2E1BCAACBE1E221-221-3图图21 与横梁压板连接常见结构示意图与横梁压板连接常见结构示意图ACBDFABE2E1CE3 图图22 外挂外装式横梁插接结构示意图外挂外装式横梁插接结构示意图 图图23 外顿外装

15、式横梁插接结构示意图外顿外装式横梁插接结构示意图CBDBDCCBDDBCC24-124-224-324-4AAAAGGGG图图24 小单元式横梁插接结构示意图小单元式横梁插接结构示意图 小单元式板块与横梁和立柱的连接均是通过插接实现的，安装时将板块上小单元式板块与横梁和立柱的连接均是通过插接实现的，安装时将板块上下附框的挂钩置于横梁的插槽口之上，对好后放下，根据结构左移或右移将板块下附框的挂钩置于横梁的插槽口之上，对好后放下，根据结构左移或右移将板块左右附框的挂钩推入立柱的插槽口之内左右附框的挂钩推入立柱的插槽口之内(如图如图21、24)，之后安装限位装置，以，之后安装限位装置，以防板块从主杆

16、件的插槽内脱出。小单元式幕墙靠主杆件本身定位，一般采用上挂防板块从主杆件的插槽内脱出。小单元式幕墙靠主杆件本身定位，一般采用上挂式安装结构，完全取消了以往的压板连接方式，使得其有了一些其它连接方式无式安装结构，完全取消了以往的压板连接方式，使得其有了一些其它连接方式无法比拟的优势：安装简便，易于调整，很容易实现无序安装，安装速度快，施工法比拟的优势：安装简便，易于调整，很容易实现无序安装，安装速度快，施工周期短，维修和更换亦简单易行；同时使连接由点接触变为线接触，强度趋于更周期短，维修和更换亦简单易行；同时使连接由点接触变为线接触，强度趋于更加合理，消除了人为因素产生的安全隐患，更加安全可靠；

17、更容易控制幕墙的加合理，消除了人为因素产生的安全隐患，更加安全可靠；更容易控制幕墙的安装质量。这恐怕也是各大幕墙企业争相推出自己的小单元幕墙系统的主要原因吧。安装质量。这恐怕也是各大幕墙企业争相推出自己的小单元幕墙系统的主要原因吧。但小单元最大的问题是：一是制造圆弧幕墙困难但小单元最大的问题是：一是制造圆弧幕墙困难(其原因同外挂外装式其原因同外挂外装式)；二是加工；二是加工复杂，安装和加工时有方向性，否则将无法安装。即便这样，小单元仍然不失为一复杂，安装和加工时有方向性，否则将无法安装。即便这样，小单元仍然不失为一种值得推荐和大力发展的幕墙系统。种值得推荐和大力发展的幕墙系统。 另外还有一种很

18、少采用的连接方式另外还有一种很少采用的连接方式外插外装式。它是板块与立柱采用和小外插外装式。它是板块与立柱采用和小单元式相同的插接结构单元式相同的插接结构(参考图参考图24)，而与横梁则采用压板来实现连接的，而与横梁则采用压板来实现连接的(参考图参考图21)。一个好的幕墙系统，除了要保证必要的功能和性能外，还要适应各种建筑立。一个好的幕墙系统，除了要保证必要的功能和性能外，还要适应各种建筑立面，能够实现复杂的造型，突出建筑的美感。外插外装式的优点在于它不仅可以满面，能够实现复杂的造型，突出建筑的美感。外插外装式的优点在于它不仅可以满足以上要求，而且还可以作为辅助结构配合小单元式结构，实现在圆弧幕墙处的过足以上要求，而且还可以作为辅助结构配合小单元式结构，实现在圆弧幕墙处的过渡。所以这种幕墙结构，应该得到重视和发展。渡。所以这种幕墙结构，应该得到重视和发展。表表1 1 各种隐框幕墙连接方式的特点各种隐框幕墙连接方式的特点 连接方式连接方式 特点特点全压板外装式全压板外装式外挂外装式外挂外装式外顿外装式外顿外装式小单元式小单元式制作异形幕墙制作异形幕墙易易难难难难难难制造圆弧幕墙制造