点玻设计详解

点式玻璃幕墙

一、前言

1.1什么是点式玻璃幕墙

点式玻璃幕墙（Point Supported Fixing System Full Glass Wall）

系指幕墙玻璃的每一分格，以点连接形式（用钢爪或其它连接件）将幕墙荷载和作用传递到中间支撑结构的无金属框，视野开阔的玻璃幕墙。或称点式全玻璃或无框全玻幕墙。在一些文献及广告宣传资料：有下列一些称呼：1）全新理念的玻璃驳接系统（Glass jointing System with Completely new concept）2）玻璃幕墙点式连接法（Curtain wall Dot Point glazing）。3）玻璃的星形连接（Spider Glass）。4）拉维来特体系（La Villette System）。还有很多，不一一枚举。不论怎样称呼或定义，点式玻璃幕墙至少应包含下列内容：

1）它不仅是一个方法，而是一个系统（System），构成系统的各要素，互相依存，互相制约，互相影响。

2）该系统三要素是：玻璃（幕墙的面板）；钢爪或其它连接件；

中间支撑结构（支撑由钢爪传来的面板荷载和作用，并由该结构传递到主体结构）

3）中间支撑结构对玻璃的连接是点连接。幕墙玻璃作用的分布荷载，通过钢爪等连接件，将这些分布荷载转换成集中荷载传递到中间结构上。中间结构对玻璃是点支撑。

4）视野开阔，通透性强。

随着玻璃物理性能的提高，和玻璃技术的发展，围绕着玻璃作为建筑的外围护结构出现了三种结构形式：首先是明框玻璃幕墙，其次是隐框玻璃幕墙，而建筑师为了更多地利用玻璃通透的特性，追求建筑物内外空间的流通和融合，进一步显示结构美，表现建筑师的设计理念，于是诞生了第三代无框的点式玻璃幕墙。巴黎罗浮宫的玻璃金字塔以及拉维来特科学城，堪称为代表作。

点式玻璃幕墙（H型钢爪，拉索结构）见图一

图一

二、玻璃

2.1 玻璃通是脆性断裂。

在传统的强度计算中，材料被看成是不包含裂纹的连续体，这

种理想化的材料，是很少存在的，大部分材料都可能存在裂纹，当一定尺寸的裂纹所受的荷载超过某个极限时，裂纹就会迅速扩大，而导致材料破裂。表征临介拉应力和裂纹尺寸之间关系的力学参数为材料断裂韧度Ke，按照线弹性断裂力学，有裂纹（工型）构件断裂判据为：

σ

πα = Ke

σ构件断裂时临界拉应力

a o——构件断裂时裂纹临界长度

Ke——材料的断裂韧度

从式中可以看出，材料的Ke高，在相同a o情况下，断裂时临界拉应力高。

钢材的Ke比玻璃大，对于典型的裂纹尺寸，钢构件的临界拉应力也大，通常大于屈服应力，因此钢材在断裂之前，可以通过材料屈服来调整和分配应力。所以钢材强度较高通常是韧性断裂。但玻璃不同于钢材，研究表明，理想的玻璃具有很高的强度，大约为1.2×104兆帕，但实际上，玻璃在制造过程中，不可避免地出现微小裂纹缺陷，玻璃的断裂韧度比钢材低，临界应力比钢材低，加之玻璃

在断裂之前，没有材料屈服效应，不具有重新调整和分配应力的能力，因此玻璃的断裂强度比较低，对裂纹和应力集中比钢材更为敏感，通常是低应力的脆性断裂。

2.2 点式玻璃幕墙，宜用钢化玻璃。

2.2.1 点式玻璃幕墙和玻璃面板承受荷载和自重，是通过钢爪传递的，在钢爪孔附近的应力，一般大于玻璃其它部位的应力，非钢化玻璃强度低，而钢化玻璃的强度高，是一般玻璃的3-5倍，所以国内外的点式幕墙宜采用钢化玻璃。

2.2.2 点式玻璃幕墙的玻璃一般均采用悬吊式，玻璃自重通过上孔来承受。自重是一种长期荷载，如果是非钢化玻璃，在承受长期荷载情况下，会发生蠕变，其长期强度要比初始强度低，甚至会低1/3，因此承受长期荷载非钢化玻璃的点式玻璃幕墙容易发生瞬间破裂，相反地，玻璃钢化后，表面层产生了压应力，玻璃受到荷载后，产生的拉应力和钢化玻璃的表层的压力共同作用下，可使裂纹附近的实际拉应力降低，从而提高了构件和材料实际的断裂韧度Ke，并有效地抑制了玻璃的蠕变。尽管夹层玻璃和夹丝玻璃在断裂时，连接在一起，但不能阻止裂缝扩展，不能减弱玻璃易裂的性能。

2.3点式玻幕墙采用水平钢化玻璃。

点式玻璃幕墙所有玻璃的钻孔和其它机械加工都必须在玻璃钢化之前完成。在玻璃垂直钢化中，玻璃从一排夹具上吊挂下来，夹具夹住玻璃的上部边缘，由于玻璃加热过程中的软化，夹具会在玻璃上留下痕迹，加上玻璃自重，会使原先的钻孔向下拉长，两条垂直边向内弯曲，影响玻璃垂直度和平整度，水平钢化可以消除这些问题，因而点式玻幕幕墙宜采用水平钢化玻璃。

2.4钢化玻璃必须均热化处理。

由于钢化玻璃具有自爆倾向，目前解决自爆较好的方法，是在玻璃钢化后，在一定温度下，保温一段时间进行均热处理。

2.5玻璃的切割和钻孔

由于玻璃表面的裂纹大小直接影响其脆断的强度，因而在玻璃的切割及钻孔等深加工中，减少表面裂纹，提高加工精度，尤为重要。下面就此建议如下：

1）切割：用电脑切割机进行切割，使玻璃边缘精确准直，角部园滑或倒角。倒角宜为1mm×45°

2）磨边：玻璃切削后，应进行机械磨边，磨削加工裕量不少于0.3mm。应削后玻璃尺寸小于或等于2m，公差±0.5mm；应削后玻璃尺寸大于2m，大于或等于4m，公差±0.8mm，两对角线误差0.5mm，

磨削边缘应光滑，不得有肉眼可见的裂纹和缺陷。

3）钻孔：用金刚钻头钻孔，建议用自动钻孔和磨边机，通过电脑定位，钻孔及磨削一气呵成。

4）孔壁磨削裕量不小于0.2mm，应削后尺寸公差宜符合表1规定表1

序号名称公差

1 孔径+0.5mm

2 孔玻口+0.3mm

3 孔深+0.2mm

4 孔位直线度±0.5mm

5 孔位垂直度±0.5mm

5）玻璃上的孔宜在玻璃的上、下两面用两部钻头冈时完成操作，其同心度差距应小于0.5mm。

6）孔和玻璃也最小距Lx,Ly≥4t+γ和100mm，孔边和玻璃角边距D1≥6t，见图二所示

t——玻璃厚度

r——圆孔半径