本文作者：張士翔 楊仕超 張作萍 譚上飛
1 引言
建筑幕墻可靠性是一個(gè)綜合體系。對(duì)于可靠性概念，或有若干不同的觀點(diǎn)。但至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：
結(jié)構(gòu)的安全性：結(jié)構(gòu)的安全性是建筑幕墻可靠性的根本，也是檢測(cè)的重心。
適度的耐久性：耐久性決定了建筑幕墻的壽命，一次壽命取決于各結(jié)構(gòu)性材料壽命的最短者。幕墻畢竟是建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，不必要求它與主體結(jié)構(gòu)共始終。但耐久性的適度，絕不是以降低可靠性或犧牲安全為代價(jià)的。
可維持正常使用的基本功能：作為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，必須能擋風(fēng)遮雨，這應(yīng)是最低的功能要求。“遮雨”即雨水滲漏性能，“擋風(fēng)”包括風(fēng)壓變形性能在內(nèi)。
本文以結(jié)構(gòu)、材料、工藝的線索來(lái)展開(kāi)對(duì)可靠性的分析。
2 建筑幕墻可靠性各環(huán)節(jié)簡(jiǎn)述
2.1 結(jié)構(gòu)
本文所說(shuō)的“結(jié)構(gòu)”，包含了建筑幕墻體系的諸環(huán)節(jié)。從建筑幕墻的“基礎(chǔ)”（與建筑主體結(jié)構(gòu)的連接）開(kāi)始，依次為：與建筑主體結(jié)構(gòu)的連接、板塊支撐結(jié)構(gòu)、板塊構(gòu)件固定（含可開(kāi)部分（開(kāi)啟扇）的固定）、
結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)、面板。
保證結(jié)構(gòu)可靠性的眾多因素須在設(shè)計(jì)、選材、加工、安裝等階段性工作中逐項(xiàng)、逐步落實(shí)。這也說(shuō)明可靠性是一個(gè)有機(jī)的整體。
2.2 材料
建筑幕墻是由多種材料按一定結(jié)構(gòu)組成的。必須準(zhǔn)確掌握各主要材料和重要輔、配件的基本情況，尤其是事關(guān)結(jié)構(gòu)安全和主要性能的情況。
2.3 工藝
生產(chǎn)與施工是設(shè)計(jì)方案的實(shí)施，工藝是聯(lián)系設(shè)計(jì)方案與完成產(chǎn)品的橋梁。審核與驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案和確定材料后，工藝便是決定建筑幕墻可靠性的關(guān)鍵因素。
3 建筑幕墻可靠性各環(huán)節(jié)的分析
3.1 結(jié)構(gòu)
建筑幕墻的結(jié)構(gòu)形式有若干種。但同作為建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其所處的位置和所起的作用決定了其結(jié)構(gòu)上基本脈絡(luò)的一致。
1 與建筑主體結(jié)構(gòu)的連接
建筑幕墻的“基礎(chǔ)”，幕墻結(jié)構(gòu)體系的第一層。幕墻通過(guò)與主體結(jié)構(gòu)有效連接，自身作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)才能立足，才能承受各種
荷載（如重力荷載、
風(fēng)荷載）與作用（如
地震作用）。這就是行業(yè)內(nèi)所說(shuō)的“生根”。
幕墻與主體結(jié)構(gòu)的連接有多種方式，規(guī)范的做法應(yīng)在建筑主體結(jié)構(gòu)施工前完成
預(yù)埋件的設(shè)計(jì)，位置應(yīng)準(zhǔn)確。對(duì)預(yù)埋件必須進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)。
與連接可靠性相關(guān)的另一因素是預(yù)埋件的質(zhì)量。預(yù)埋件能否保證連接的可靠，關(guān)鍵之一是焊接力，這也是必檢項(xiàng)目，目的在于得知斷點(diǎn)位置是否在焊接處和發(fā)生斷裂時(shí)的荷載峰值。
當(dāng)沒(méi)有條件采用預(yù)埋件時(shí)，應(yīng)采用其他可靠的連接措施，如膨脹
螺栓、
化學(xué)錨栓等后
錨固方式。無(wú)論哪種方式，均應(yīng)以必要手段（包括檢測(cè)）確定其可靠性。
2 板塊支撐結(jié)構(gòu)
此為幕墻的主干部分，為結(jié)構(gòu)體系的第二層。一直以來(lái)幕墻的主要分類(lèi)方式之一，就是按其結(jié)構(gòu)區(qū)分的：
1）框支承（包括框架式、單元式）幕墻：
板塊支撐結(jié)構(gòu)重點(diǎn)在立柱與橫梁。其可靠性的重點(diǎn)是剛度和
強(qiáng)度。
金屬材料（
鋁合金或型鋼）的強(qiáng)度一般不需擔(dān)心，設(shè)計(jì)（包括選材）的重點(diǎn)在剛度的把握。
決定主受力桿（立柱與橫梁）
撓度的因素有：材質(zhì)（決定
彈性模量）、斷面規(guī)格（決定慣性矩）、桿件兩邊分格（決定線荷載）、支承方式與跨度、荷載。
2）點(diǎn)支承（包括
鋼結(jié)構(gòu)、張
拉桿索）幕墻：
以鋼結(jié)構(gòu)為支承的點(diǎn)支承幕墻，結(jié)構(gòu)重點(diǎn)在主受力桿，與框支承幕墻相同。
以張拉桿索體系為
支承體系的點(diǎn)支承幕墻，張拉桿索體系應(yīng)在兩個(gè)正交方向都形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因?yàn)槔瓧U和拉索是只承受拉力、不能承受壓力的。只有在施加
預(yù)應(yīng)力后，才能形成形狀不變的受力體系，故必須注意兩個(gè)關(guān)鍵：一是設(shè)計(jì)中計(jì)算滿足體系結(jié)構(gòu)要求的預(yù)應(yīng)力，二是考慮建筑主體結(jié)構(gòu)承受的附加作用力。
3）全玻（包括肋駁接、肋點(diǎn)支撐、吊掛式）幕墻：
全玻幕墻依靠玻璃肋、結(jié)構(gòu)膠縫、爪點(diǎn)、上下槽型鋼來(lái)支承
玻璃板塊，結(jié)構(gòu)較脆弱，不宜取太大跨度。
除設(shè)計(jì)計(jì)算及審核外，風(fēng)壓變形測(cè)試或結(jié)構(gòu)荷載變形測(cè)試也是必不可少的。
板塊支撐結(jié)構(gòu)中，包含“結(jié)構(gòu)內(nèi)連接”的要素。對(duì)于框架式幕墻即立柱與橫梁的連接、開(kāi)啟扇框料與框架的連接，常見(jiàn)的有插接式與栓接式（例見(jiàn)圖1），前者重點(diǎn)在材料接口的設(shè)計(jì)與加工，后者關(guān)鍵是連接用附件的規(guī)格與質(zhì)量。
對(duì)于
單元式幕墻則為單元板塊之間的插接（例見(jiàn)圖2），包括橫向與縱向的插接，其可靠性建立在板塊構(gòu)件的設(shè)計(jì)、加工精度與正常的安裝操作上。
對(duì)于點(diǎn)支承
玻璃幕墻，涉及爪件與結(jié)構(gòu)（鋼結(jié)構(gòu)或張拉桿索體系）的連接，以及支
撐桿與拉索、拉桿之間的連接。
3 板塊構(gòu)件固定(結(jié)構(gòu)體系第三層)
不同結(jié)構(gòu)形式的幕墻，板塊構(gòu)件固定方式也各有特點(diǎn)。
1）單元式幕墻從制作過(guò)程說(shuō)，是將面板和金屬框架（橫梁、立柱）在工廠組裝為幕墻單元，以幕墻單元形式在現(xiàn)場(chǎng)完成安裝施工的框支承幕墻。其重點(diǎn)在設(shè)計(jì)與構(gòu)件加工階段。在安裝階段，單元板塊經(jīng)過(guò)拼接而形成支撐框，拼接過(guò)程既是板塊支撐結(jié)構(gòu)的形成，也是板塊構(gòu)件固定的程序。技術(shù)關(guān)鍵是構(gòu)件設(shè)計(jì)、加工與插裝操作。
2）框架式幕墻的板塊構(gòu)件依靠先一步形成的框架來(lái)支撐，可用間斷的壓（勾）塊，可取連續(xù)的勾連方式，也可以鑲嵌法安裝。
隱框、半隱框幕墻常用間斷的壓（勾）塊方式來(lái)固定板塊構(gòu)件，以這種方式固定的板塊在分別承受正、負(fù)風(fēng)荷載時(shí)的受力狀況是不同的：承受正風(fēng)荷載時(shí)可視為面受力，承受負(fù)風(fēng)荷載時(shí)近似于點(diǎn)受力，顯然承受負(fù)風(fēng)荷載時(shí)更為不利。則固定件的強(qiáng)度、連接與間距即成為影響板塊固定的關(guān)鍵因素。
明框幕墻板塊的固定多用鑲嵌法，板塊在框架中足夠的嵌入量是固定可靠性的保障。
石材幕墻的板塊則以掛件、
背栓等
五金件與框架連接，
五金件的種類(lèi)、強(qiáng)度、剛度以及與石材的連接情況決定著板塊固定的可靠性。
3）點(diǎn)支承幕墻的板塊顧名思義是以“點(diǎn)”來(lái)支承板塊構(gòu)件，這個(gè)“點(diǎn)”或?yàn)樽c(diǎn)，或?yàn)?a href='../../zsk/ct.asp?id=5401' target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>夾具，一般為
不銹鋼制品。
4）全玻幕墻的面板玻璃號(hào)稱(chēng)為四邊支承，實(shí)際上一般上下邊為U型槽鑲嵌式（例見(jiàn)圖3），兩豎邊（至少有一豎邊）是靠結(jié)構(gòu)膠膠縫與肋玻璃連接（例見(jiàn)圖4），即荷載靠膠縫傳遞。吊掛式安裝采用頂部吊夾。
5）板塊構(gòu)件固定有一種特殊情況：可開(kāi)部分（開(kāi)啟扇）的固定。可開(kāi)部分應(yīng)具備正常開(kāi)啟關(guān)閉的性能，應(yīng)承擔(dān)必要時(shí)通風(fēng)和必要時(shí)遮風(fēng)擋雨的功能。
由于其特殊的對(duì)立統(tǒng)一性，可開(kāi)部分的可靠性把握起來(lái)較為困難。
可開(kāi)部分結(jié)構(gòu)包括窗框、窗扇。窗框與框架固定連接，窗扇再與窗框連接。必須設(shè)計(jì)窗框，否則窗扇無(wú)所依托。
從安裝方式來(lái)看，可開(kāi)部分的窗扇與窗框可采用掛鉤或
滑撐連接，應(yīng)采用可控、可活動(dòng)鎖點(diǎn)來(lái)從室內(nèi)側(cè)啟閉。鎖點(diǎn)的種類(lèi)、位置、數(shù)量關(guān)乎可開(kāi)部分可靠性，應(yīng)根據(jù)可開(kāi)部分的分格（大小）、幕墻工程的風(fēng)
荷載設(shè)計(jì)值來(lái)確定。應(yīng)計(jì)算平均每個(gè)鎖點(diǎn)所分擔(dān)的荷載，并據(jù)此確定鎖點(diǎn)的種類(lèi)、位置、數(shù)量，必要時(shí)應(yīng)選用單控多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)鎖。鎖點(diǎn)包括兩點(diǎn)、四點(diǎn)、十一點(diǎn)等，啟閉方式分機(jī)械和電動(dòng)，性能優(yōu)良，但在構(gòu)件加工時(shí)必須控制好鎖點(diǎn)的定位精度和固定質(zhì)量。
采用掛鉤或滑撐固定的上懸開(kāi)啟窗，為開(kāi)啟后便于定位，一般在窗扇左右側(cè)下方裝有限位滑撐與窗框連接，也稱(chēng)副撐。它在可開(kāi)部分正常關(guān)閉時(shí)并不承擔(dān)荷載，但當(dāng)窗扇在負(fù)風(fēng)壓下脫開(kāi)時(shí)可憑其定位作用避免更大的破壞，所以也稱(chēng)風(fēng)撐。
4 結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)
對(duì)于使用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)的幕墻板塊，
板材完全依靠結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)作用來(lái)固定；對(duì)于肋駁接全玻幕墻，面板玻璃與肋玻璃的連接也是依靠駁接縫的結(jié)構(gòu)膠。結(jié)構(gòu)膠由此成為可靠性的關(guān)鍵一環(huán)。同時(shí)也是薄弱一環(huán)。
在設(shè)計(jì)上，必須依據(jù)規(guī)范和實(shí)際工程情況計(jì)算出必須達(dá)到的結(jié)構(gòu)膠注膠寬度與厚度，這兩項(xiàng)參數(shù)體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)膠承受荷載的能力。
在材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)中，必須包括結(jié)構(gòu)膠與相接觸材料的
粘結(jié)性（與
基材）和
相容性（與附件），板塊在正常使用中是否會(huì)脫離結(jié)構(gòu)取決于這兩項(xiàng)性能。
在注膠施工時(shí)，必須力爭(zhēng)達(dá)到“潔凈、通風(fēng)、環(huán)境溫濕度適宜”等條件，必須確保注膠質(zhì)量（飽滿、密實(shí)）。這是為了盡量排除對(duì)結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)質(zhì)量的干擾。
5 面板
面板是組成建筑幕墻的主要構(gòu)件，幕墻的外圍護(hù)功能主要由面板所體現(xiàn)。建筑幕墻也常以面板類(lèi)型來(lái)分類(lèi)。
面板首先承受來(lái)自自然界的外部水平荷載，并將其傳遞給
支承結(jié)構(gòu)體系，因此面板的強(qiáng)度和變形能力直接影響建筑幕墻的使用功能。面板的設(shè)計(jì)、選擇和安裝是完成幕墻既定功能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
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