浅谈建筑物变形缝位置的幕墙设计

发表时间:2018/9/17   来源:《基层建设》2018年第25期   作者:何婷
[导读] 摘要:随着社会的不断进步,科学技术和工业生产的不断发展,幕墙在建筑上得到了广泛应用。
        广州江河幕墙系统工程有限公司  511340
        摘要:随着社会的不断进步,科学技术和工业生产的不断发展,幕墙在建筑上得到了广泛应用。但是也因随着越来越多的各种形式多样的大型建筑物的兴起,建筑变形缝的情况越来越多,使得幕墙的对变形缝位置设计要求也越来越高,这就要求设计师对幕墙的变形缝设计构造要求和设计原理深入了解,并借鉴其他先进工程经验提出更为可靠的方案。基于此,本文主要对建筑物幕墙变形缝位设计进行工程实例分析探讨,希望对后续幕墙变形缝设计有借鉴和抛砖引玉的作用。
        关键词:建筑物;变形缝位置;幕墙设计
        1、前言
        幕墙作为建筑的外维护结构,本身具有美观、大方、实用等特点,其使用性能也直接影响到建筑物的的安全、节能与环保,为提高建筑的安全性和工程质量,可恰当的运用一些构造设计,如本文探讨的幕墙变形缝设计。建筑物变形缝的设计的好坏不仅影响外观,更直接影响建筑的使用年限,所以变形缝位置的幕墙设计极为重要,需要设计师们引起足够的重视。
        2、建筑幕墙与变形缝的含义
        在分析探讨前,要先把握下建筑幕墙和变形缝的定义。
        建筑幕墙:是指由面板与支撑结构体系(支撑装置与支撑结构)组成的、可相对主体结构有一定位移能力或者自身有一定变形能力、不承担主体结构所受作用的建筑外维护墙。见《建筑幕墙》GB/T21086-2007中建筑幕墙的定义。里面也有很多形式和种类的幕墙定义。
        变形缝:由于温度变化,地基不均匀沉降和地震因素的影响,易使建筑发生变形或破坏,故在设计时预先在这些变形敏感部位将结构断开,留出一定的缝隙,以保证各部分建筑物在这些缝隙中有足够的变形宽度而不造成建筑物的破损。这种将建筑物垂直分割开来的预留缝隙被称为变形缝。根据外届破坏因素的不同,变形缝分为三种:伸缩缝、沉降缝和防震缝。
        伸缩缝:伸缩缝也叫温度缝,是考虑温度变化时对建筑物的影响而设置的。通常在建筑物的适当的部位设置竖缝,自基础以上将房屋的墙体、楼板、屋顶等构件断开,将建筑物分离成几个独立的部分。伸缩缝是最常用的一种,其土建留设宽度通常为50-100㎜,而建筑物的伸缩变形宽度通常为20-30㎜。
        沉降缝:沉降缝是考虑房屋有可能会在某些部位出现不均匀沉降而设置的,需要将结构分为几个独立的部分,使其每一部分的沉降比较均匀,避免在结构中产生额外应力。
        防震缝:防震缝是考虑地震对建筑的破坏而设置的,需要设计防震缝把建筑分割成若干形体简单、结构刚度均匀的独立单元,以避免震害。
        了解了以上幕墙与变形缝的含义与设置原理,那对幕墙在变形缝的设计原理也就比较明朗了。根据《民用建筑设计通则》GB50352-2005中6.9.6规定,变形缝应按设缝的性质和条件设计,使其产生的位移和变形不被破坏,并不破坏建筑物。幕墙变形缝设计同样遵循。如果在变形缝位置按常规位置幕墙设计和施工,变形缝两侧的独立单元由于温度变化、不均匀沉降、地震作用等因素产生位移时的作用力远大于幕墙系统本身承受的能力,那幕墙就会遭受到破坏,严重影响幕墙的安全和使用性能。如果在变形缝位置把幕墙也分成两侧独立的单元或是设计成也能够随着结构变形而变形的构造,满足建筑物的自由变形,又不影响建筑外观和安全,那么这就是变形缝位置幕墙的设计原始意图。
        3、建筑物变形缝位置的幕墙设计分析与运用
        按照《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003中4.3.13规定,玻璃幕墙的单元板块不应跨越主体建筑的变形缝,其与主体建筑变形缝相对应的构造缝设计,应能够适应主体建筑变形的要求。那么在实际设计运用当中怎么做呢?以下举两个工程实例分析两种做法,供读者参考。
        3.1 首先看下江门滨江体育中心会展馆的幕墙在变形缝位置的节点做法。如图1所示。即一个分格的幕墙单元板块不跨越变形缝,单元板块和龙骨都在变形缝两侧收口,形成独立单元系统,在建筑物变形缝位置再增设一个可允许变形的竖向分格,通常室外面做成可活动搭接的金属面板,内面用2mm厚的防水橡胶皮做密封防水,橡胶皮留足宽度,预防拉断。此种做法是变形缝位置幕墙设计的普遍做法。如果幕墙的骨架在变形缝位置是连续的,当变形缝两侧的独立单元由于沉降或者地震作用等因素产生相对位移时的作用力远大于幕墙系统本身的承受能力,而这种巨大的作用力会直接作用于连续的幕墙骨架,就很容易导致骨架变形超出设计许可的范围,影响到幕墙的抗风压性能和平面变形性能,甚至影响安全,这是非常危险的。当幕墙骨架设计成断开时,变形缝两侧的骨架相对独立,当变形缝两侧的独立单元产生相对位移时,变形缝两侧的幕墙骨架只是随所在一侧建筑单元的移动而移动,位移对幕墙系统产生的破坏主要体现在对变形缝位置增加的竖向分格上。所以把此处的竖向分格的设计成可相对活动的面板+防水橡胶皮的做法,既满足变形性能也需要满足密封性能。
        
        图1 江门滨江体育中心会展馆,变形缝玻璃幕墙节点图
        3.2再举个珠海十字门会议中心的幕墙在变形缝位置的节点做法。如图2所示。这种做法虽然玻璃面板稍跨变形缝(此处为伸缩缝,变形最大水平位移35mm,垂直位移20mm),左分格玻璃面板与右分格玻璃面板连接2mm的EPDM伸缩胶条,其面板之间已满足变形以上的最大变形位移。但此变形缝处的龙骨并没有断开,这跟上面提到的断开做法不一样,其实原理是一样的。虽然此处龙骨做成连续,但是已经设计成可相对活动的骨架。在变形缝右侧的立柱和左侧的横梁之间预留35mm的缝隙,两者之间靠6mm厚的折弯镀锌钢槽连接,由于钢槽预先开了长圆孔,横梁和钢槽之间收的螺钉可在长圆孔之间活动。在此横梁上用角铝再收个小立柱以收玻璃副框,此小立柱上在与角铝收螺钉处开竖向长圆孔以允许竖向的变形,这样连续的龙骨也形成活动连接。当变形缝两侧的独立单元产生相对位移时,变形缝右侧的龙骨随右侧建筑单元移位而移位,而变形缝左侧的建筑单元的移位,就靠左侧的可相对活动的横梁和小立柱来容纳移位。但是这个做法比较繁琐,注意的细节较多,特别是对龙骨加工要求比较精细,但是能达到幕墙的外观统一美观的效果。同样,当产生的变形超出伸缩胶皮所能容纳的变形时,会导致伸缩胶皮撕裂,影响到幕墙的气密和水密性,就需要有二次的防水措施来保障幕墙的气密和水密性不受到影响。当然,如出现胶皮撕裂的情况,要更换胶皮也是很容易的。
        
        图2 珠海十字门会议中心,伸缩缝玻璃幕墙节点图
        以上分析的两个工程的变形缝位幕墙做法,当玻璃幕墙跨越变形缝时,最简单的处理方法是将幕墙在变形缝两侧分别收口,变形缝按一般建筑物外墙变形缝处理(如图1做法)。但玻璃幕墙是外围护结构的高级装饰,既保持幕墙外表统一,又保证建筑物自由伸缩变形。玻璃幕墙在伸缩缝处主要有一种交接方式,即平接(如图2做法)。幕墙平接是指伸缩缝两侧的玻璃幕墙处于同一立面上,玻璃幕墙相互连接,处理时将立柱、横梁及玻璃组件等构件在伸缩缝两侧分别安装,两侧幕墙构件位于同一垂直面上,幕墙玻璃间留出变形宽度,接缝处注入硅酮密封或是靠伸缩胶皮连接,里面再固定防水胶皮形成一个封闭空间做二次防水。同理,石材和金属制材幕墙的建筑物,也可以参照以上做法。一般来说,出于室内观感的需要一般都会有剪刀墙用来遮挡幕墙的背面。当然,墙体本身首先要经过防水处理。通过采用二次防水的设计手段,保证变形缝位置的水密和气密性。这里只是分析探讨幕墙变形缝的设计,幕墙设计最基本的首先是遵循建筑相关规范,幕墙变形缝的设计首先也应遵循相关规范,有特别要求的,应专门研究处理,采取相应措施。
        4、结语
        数十年来,随着我国经济的快速发展,幕墙工程以其实用美观的特点在我国得到迅速的发展,建筑幕墙的建筑量已位居世界前列。形式多样的幕墙广泛地用于多层和高层建筑的外立面,在变形缝位置设计幕墙不仅仅是外观的需要,还避免了建筑物在变形缝的使用过程中可能出现的问题。以上为文章的主要内容,如有不妥之处,敬请同行及专家们提出批评意见,有待进一步提高。作为幕墙设计人员,应该多吸取经验,不断学习,研究新技术,以适应行业发展的需要。
        参考文献:
        [1]《建筑幕墙》GB/T21086-2007
        [2]《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003
        [3]《民用建筑设计通则》GB50352-2005
        [4]《金属、石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001
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