单元式幕墙系统插接构造设计

单元式幕墙系统插接构造设计
发布时间：2021-06-23T14:50:45.970Z 来源：《基层建设》2021年第8期作者：郑飞劳锦力
[导读] 摘要：单元式幕墙体系插接构造设计，关系着后期使用安全问题，合适的尺寸是在系统定立初期就应解决的问题。

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摘要：单元式幕墙体系插接构造设计，关系着后期使用安全问题，合适的尺寸是在系统定立初期就应解决的问题。

本文对单元式幕墙系统插接构造设计的几个关键因素进行分析，为后续的单元式幕墙设计提供参考。

关键词：单元式幕墙；插接构造尺寸；变形
建筑幕墙是当前建筑工程中最为重要的外墙结构之一，同时也是集功能、技术以及艺术为一体的综合性建筑外围护结构。

从目前的工程项目来说单元式幕墙是一种高级、高档次的新型建筑结构，一直受到人们的欢迎以和青睐。

随着社会经济以及建筑市场的不断发展，基于高水准、高质量以及高等级的幕墙的需求不断扩大，人们对幕墙设计提出了更高的要求。

同时，各种新的幕墙结构形式不断涌现，以单元式幕墙设计作为幕墙设计人员研究的重点而成为引导市场、指导发展的关键。

通过多方面的比较分析，目前的幕墙结构形式中单元式幕墙有一定的代表性，这也是促进幕墙市场发展和进步的重要基础。

1单元式幕墙系统插接构造尺寸分析
1.1插接构造尺寸
插接构造是单元式幕墙的重要造成部分，其尺寸精度也直接影响到幕墙整体安装质量和应用性能。

目前插接构造的尺寸H确定方法主要是由单元板块间的插接变形量h决定的。

单元板块间的插接变形量受多方面的因素影响，在确定时要要考虑建筑主体的变形量、环境的变化、生产安装时的误差以及白重等内容。

1.2插接构造尺寸影响因素分析
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。

1.2.1 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 至少要大于 1mm，并取整数，即 H=h+1mm。

1.2.1.1 横框插接量限制尺寸 H(横)
h1、h2、h4为构造的单元变位空间，要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。

1.2.1.2 竖框插接量限制尺寸 H(竖)
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。

1.2.2插件构造尺寸
插接构造尺寸H=h+1mm，插接构造尺寸主要是由单元板块间的插接变形量决定的。

所以，影响单元板块间插接变形量的主要因素也是影响插接构造尺寸的因素。

这些影响因素主要是建筑主体的变形量、环境的变化、生产安装时的误差以及自重等。

下文就建筑主体变形量进行具体的分析。

建筑主体变形量主要是由混凝土温差变形和层间压缩量决定。

温差变形主要指的是混凝土在温度变化情况下的伸缩量，可直接得出；层间压缩量，可根据层高进行决定。

对于高度小于250m的建筑，其层间压缩量可按5mm考虑，但对超高层建筑，如高度300m 以上，甚至600m以上的建筑，层间压缩量成为制约构造尺寸的关键因素，可以按虎克公式计算出整栋楼的压缩量。

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。

在实际的建筑中对于300m以上的建筑项目，可直接将建筑主体变形量定位10mm。

2影响尺寸设计的主要因素
2.1 主体结构的变位h1主要有两个：混凝土的温差变形和层间压缩量
2.1.1 层间压缩量：对于高度小于 250m 的建筑，其层间压缩量较小，但对超高层建筑，
如高度 300m 以上，甚至 600m 以上的建筑，层间压缩量成为制约构造尺寸的关键因素。

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。

正常情况下，如果由幕墙设计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，幕墙施工也结束，但内部的办公、设备、人员等荷载还没有全部加载，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。

2.2 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 的铝合金，在温差作用下会有变形，如 JGJ102—2003《玻璃幕墙工程技术规范》中铝合金的线膨胀系数，给定温差可以计算出变形量大小，笔者认为：初始温度可按车间加工温度，可以考虑为5℃-25℃，使用温度可按室内最高温度计算(35℃—40℃)，温差范围基本可确定在 30℃左右。

2.3 自重变形 h3
GB/21086—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 应小于等于 3mm。

2.4 生产加工、组装误差 h4
JGJ102—203《玻璃幕墙工程技术规范》9.7.8 条、9.7.9 条中对单元组件加工制作组装允许偏差有具体的规定。

2.5安装偏差 h5
安装偏差 h5可依据具体情况来取值，这是因为单元板块的相邻板块要完成插接，其插接后的封口横滑板跨越左右两个单元，过大的安装偏差将导致安装难以实现。

一般情况下，安装偏差应控制在 2mm 以内。

2.6 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1mm—2mm。

3主要结果
3.1 横框插接构造尺寸的确定方法
横框插接构造尺寸 H(横)的确定方法，即为以上计算值的和。

3.1.1 对于高度小于 250m 的建筑：
h=hl+h2+h3+h4+h5+h6=5.0+|2.88-2.538|+3.0+2.0+2.0+2.0=14.3
插接构造尺寸 H=h+l=14.34+l=15.34 取整，按 16mm 设计。

3.1.2 对于高度大于 250m 的建筑
h=hl+h2+h3+h4+h5+h6=10+|2.88-2.538|+3.0+2.0+2.0+2.0=19.34 插接构造尺寸 =H=h+1=19.34+1=20.34取整，可以按 21 设计。

从上面的分析可以看出，如果此细节设计不好，可能导致横向擂接硬性接触，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。

3.2 竖框插接量限制尺寸
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。

4结语
综上所述，单元式幕墙在我国建筑工程中的应用越来越广泛，不仅具有传统材料的性能，而且施工简单，耗时减短，节省了施工周期。

单元式幕墙以其特有的应用优势，受到众多业主方的欢迎。

插接构造是单元式幕墙系统的重要组成部分，其设计质量直接关系到幕墙的整体质量，因此在设计的时候要综合考虑多方面影响因素，切实保证插接构造的科学性。

参考文献：
[1]宋一平.富士康大厦外循环呼吸式单元幕墙设计[J].四川水泥，2020(06)：67-68.
[5]高树鹏.超高层建筑直纹渐变扭曲单元式幕墙的设计[J].建筑施工，2017，39(11)：1676-1677+1701.
[3]吴金雄.试述单元式幕墙的设计要点[J].门窗，2017(06)：1-3.。