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是窗墻,也是幕墻|建筑外立面“洞口式”系統(tǒng)

2024-09-03

 

摘要:幕墻和鋁合金窗都具有美觀、耐用、性能好的優(yōu)點(diǎn),因此,建筑外立面采用幕墻或鋁合金窗的工程項(xiàng)目越來(lái)越多。幕墻和鋁合金窗的形式多種多樣,本文結(jié)合工程實(shí)際案例,對(duì)一種介于玻璃幕墻和鋁合金窗之間的洞口式幕墻窗系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)、物理性能、構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、工程施工特點(diǎn)等進(jìn)行分析,并介紹其在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:洞口式幕墻窗系統(tǒng)的概念、構(gòu)造節(jié)點(diǎn)、工程應(yīng)用

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展,建設(shè)方及建筑師對(duì)建筑外觀的要求越來(lái)越高,大部分現(xiàn)代高層建筑為實(shí)現(xiàn)美觀與功能的完美結(jié)合,都采用了玻璃幕墻。對(duì)于既有建筑特別是多層高層廠房和大型公寓的改建,為實(shí)現(xiàn)外觀和性能的升級(jí),一種介于玻璃幕墻和鋁合金窗之間的“洞口式幕墻窗系統(tǒng)”無(wú)疑是很好的選擇。

對(duì)于住建部建標(biāo)[2015]38號(hào)所限制使用玻璃幕墻的部分建筑,為保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性、使用功能、外觀效果等,采用洞口式幕墻窗是一種有效的辦法。本文結(jié)合實(shí)際工程案例,對(duì)洞口式幕墻窗系統(tǒng)進(jìn)行分析,介紹該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、物理性能要求、構(gòu)造節(jié)點(diǎn)、施工安裝方式,以及洞口式幕墻窗系統(tǒng)在一些工程中的應(yīng)用情況。

一、洞口式幕墻窗的概念

與建筑幕墻的定義不同,洞口式幕墻窗不跨層、安裝鑲嵌于洞口之中,四周邊或上下邊與洞口的連接方式類(lèi)似普通鋁合金窗,但其玻璃面板的安裝方式、開(kāi)啟窗節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式等與幕墻類(lèi)似,比普通鋁合金窗具有更好的抗風(fēng)壓性能,水密性和氣密性也更好。

這種安裝在洞口內(nèi)具有幕墻構(gòu)造體系的窗墻系統(tǒng),在國(guó)外通常稱(chēng)為window wall,意思是“窗墻”,本文稱(chēng)“洞口式幕墻窗系統(tǒng)”。

二、洞口式幕墻窗系統(tǒng)的幾種類(lèi)型及構(gòu)造節(jié)點(diǎn)

1、拼樘組合式

該類(lèi)型也稱(chēng)為聯(lián)排式,是由各單元通過(guò)中挺拼接而成,如下圖所示:

圖一拼樘組合式洞口幕墻窗系統(tǒng)立面大樣

圖二拼樘組合式洞口幕墻窗系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)圖

2、構(gòu)件式

該系統(tǒng)的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)與構(gòu)件式幕墻類(lèi)似,由鋁合金立柱將帶形窗洞進(jìn)行分格,再安裝鋁合金橫梁,形成框格,然后安裝玻璃面板,如下圖所示:

圖三構(gòu)件式洞口幕墻窗系統(tǒng)立面大樣

圖四構(gòu)件式洞口幕墻窗系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)圖

3、單元式

該系統(tǒng)是在洞口上下邊安裝鋁合金底座,將工廠加工組裝好的單元板塊運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后,采用吊裝的方法,將單元板塊插接安裝在底座上,如下圖所示:

圖五單元式洞口幕墻窗系統(tǒng)立面大樣

圖六單元式洞口幕墻窗系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)圖

三、洞口式幕墻窗在改建項(xiàng)目中的應(yīng)用

該工程位于強(qiáng)臺(tái)風(fēng)地區(qū),是既有建筑改建項(xiàng)目,原為大型公寓和集體宿舍,改建為高級(jí)酒店,建筑高度約70米,對(duì)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)有較高的性能要求,外立面主要有石材幕墻、鋁板幕墻、塔樓洞口式幕墻窗等,由于洞口過(guò)高、過(guò)大,性能要求高,采用了單元式洞口幕墻窗系統(tǒng)。本工程改建前、后外觀效果如下圖所示:

圖七改造前外立面

圖八改造后外立面

1、洞口式幕墻窗節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

幕墻窗系統(tǒng)不僅僅是一種簡(jiǎn)單的裝飾性維護(hù)結(jié)構(gòu),它也是建筑的一個(gè)有機(jī)組成部分。本項(xiàng)目洞口寬度普遍在7000mm左右,高度2800mm,由于分格尺寸大,地處強(qiáng)臺(tái)風(fēng)地區(qū),性能要求高,采用傳統(tǒng)鋁合金窗難以滿(mǎn)足要求,而且傳統(tǒng)鋁合金窗外觀也不符合建設(shè)方和建筑師對(duì)高級(jí)酒店大氣豪華、高品質(zhì)的要求,經(jīng)過(guò)多方深入分析研究,采用了洞口式幕墻窗系統(tǒng),很好地融入到了建筑外立面之中。

該項(xiàng)目固定玻璃橫向分格為1975mm,開(kāi)啟扇寬度為1150mm,高度為1300mm,采用單元式幕墻窗系統(tǒng),與單元式幕墻類(lèi)似,公母立柱為插接形式,三道膠條形成塵密線、水密線、氣密線,有效阻擋來(lái)自室外的灰塵與雨水,能夠滿(mǎn)足防水、氣密、節(jié)能的要求。玻璃使用硅酮結(jié)構(gòu)膠固定在鋁合金框架上,玻璃外側(cè)采用鋁合金扣條,保證玻璃的安全性能,開(kāi)啟扇的護(hù)邊與固定玻璃采用同樣的扣條形式,保持外觀的一致性。

圖九立面大樣

圖十幕墻窗標(biāo)準(zhǔn)豎剖節(jié)點(diǎn)

上端采用通長(zhǎng)底座預(yù)先固定在主體結(jié)構(gòu)上,幕墻窗單元安裝就位后,再用螺釘鎖緊扣條,形成C型固定槽口將幕墻窗單元扣住,鋁合金上橫之間有插芯連接。下端的鋁合金底座承托整個(gè)幕墻窗的重力,同時(shí)與上端的鋁合金上橫料共同承受風(fēng)荷載,下橫梁與起底橫梁之間采用插接形式,也有三道密封線,有效保證幕墻窗系統(tǒng)的密封性能。

圖十一

起底橫梁上部水槽接縫處設(shè)置板鋁板或膠皮,通過(guò)密封膠粘貼在型材表面上,使起底橫梁形成一道完整的密封,起底橫梁前端位置與膠條交錯(cuò)開(kāi)排水孔,從而使公母立柱等壓腔內(nèi)的雨水落入水槽后,通過(guò)排水孔排到室外。

圖十二

2、洞口式幕墻窗優(yōu)缺點(diǎn)分析

洞口式幕墻窗系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)主要是:將大洞口分割成數(shù)個(gè)單元,所有單元在加工廠組裝完成,與傳統(tǒng)構(gòu)件式相比,將絕大部分的工序留在了加工廠,避免了現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量控制難、安裝成本高的難題,有助于提高施工質(zhì)量、縮短施工工期;板塊間采用對(duì)插接縫,更能適應(yīng)外力變形,提高抗震性能;幕墻窗板塊間采用密封膠條防水,減少了施工現(xiàn)場(chǎng)施打密封膠的工序。

幕墻窗系統(tǒng)有一些缺點(diǎn):普通鋁合金窗型在各家型材廠一般都有現(xiàn)成模具,可隨時(shí)加工生產(chǎn),幕墻窗系統(tǒng)使用的型材種類(lèi)較多,需要開(kāi)模,增加費(fèi)用且周期較長(zhǎng);幕墻窗系統(tǒng)一般都需要根據(jù)各個(gè)工程進(jìn)行設(shè)計(jì),性能需要通過(guò)試驗(yàn)去驗(yàn)證,對(duì)設(shè)計(jì)及施工技術(shù)有較高的要求;另外,幕墻窗系統(tǒng)的型材截面一般都比傳統(tǒng)鋁合金窗型大,成本較高。

3、洞口式幕墻窗物理性能分析

由于本項(xiàng)目窗墻系統(tǒng)采用了單元式幕墻構(gòu)造系統(tǒng),單元之間以及與主體結(jié)構(gòu)四周都采用插接的方式,防水體系采用密封+疏導(dǎo)+排水結(jié)合的方式,且型材截面尺寸較大、壁厚較厚,物理性能較好。

抗風(fēng)壓性能達(dá)到3級(jí),如圖所示:

圖十三建筑幕墻抗風(fēng)壓性能分級(jí)表

氣密性能達(dá)到建筑幕墻要求的3級(jí),比外窗氣密性能6級(jí)高,

圖十四建筑幕墻氣密性能分級(jí)表

圖十五外窗氣密性能分級(jí)表

幕墻窗系統(tǒng)平面內(nèi)變形性能優(yōu)于傳統(tǒng)的外窗,傳統(tǒng)鋁合金外窗四周采用金屬固定件固定在主體結(jié)構(gòu)上,而幕墻窗系統(tǒng)四周采用插接式構(gòu)造,使幕墻窗與主體結(jié)構(gòu)之間有更好的變形能力,以適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)的各種變形,即使本項(xiàng)目采用了大尺寸的板塊,但其平面內(nèi)變形性能完全能夠滿(mǎn)足主體結(jié)構(gòu)的變形要求。

圖十六幕墻窗與主體結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造 圖十七傳統(tǒng)窗與主體結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造

本項(xiàng)目的水密設(shè)計(jì)采用多道密封,合理的排水的方式,有著較好的水密性能,達(dá)到建筑幕墻要求的3級(jí)。

圖十八幕墻窗水密性能分級(jí)表

四、洞口式幕墻窗系統(tǒng)在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用

1、某醫(yī)院住院樓的初步設(shè)計(jì)方案:

圖十九某醫(yī)院住院樓效果圖

圖二十某醫(yī)院住院樓節(jié)點(diǎn)圖

2、某醫(yī)院住院樓的初步設(shè)計(jì)方案:

圖二十一某醫(yī)院住院樓效果圖

圖二十二某醫(yī)院住院樓節(jié)點(diǎn)圖

由于醫(yī)院建筑一般層高較高,洞口尺寸較大,分格尺寸也較大,項(xiàng)目地處沿海強(qiáng)臺(tái)風(fēng)多發(fā)區(qū),對(duì)幕墻窗系統(tǒng)的性能要求很高,用普通的鋁合金窗難以達(dá)到要求,建標(biāo)[2015]38號(hào)又限制使用玻璃幕墻,因此采用了洞口式幕墻窗系統(tǒng)。

五、結(jié)語(yǔ)

洞口式幕墻窗系統(tǒng)有著普通鋁合金窗型不具備的優(yōu)越性能,在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中已經(jīng)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用,特別是既有大型公寓和高層廠房等改建項(xiàng)目,以及建標(biāo)[2015]38號(hào)限制使用玻璃幕墻的部分建筑,為保證結(jié)構(gòu)的安全性、使用功能、外觀效果,采用截面尺寸更大、連接更可靠、玻璃面板安裝更牢固、開(kāi)啟窗更安全、有更好的水密性和氣密性、更加節(jié)能的洞口式幕墻窗系統(tǒng),顯然是更好的選擇。只要在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及施工中,抓住技術(shù)要點(diǎn),把握設(shè)計(jì)源頭,控制關(guān)鍵工序,充分發(fā)揮幕墻窗系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),為建筑提供更多更好的選擇,這種外形美觀、性能優(yōu)良的窗墻系統(tǒng)將廣泛地應(yīng)用于更多形式的建筑中。

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