幕墙基础知识20110903.doc

幕墙知识雷 晖 第一章 幕墙分类一、幕墙的概念有面板与支承结构体系（支承装置与支承系统）组成的，可相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力，不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙。二、建筑幕墙的功能Ø建筑美学功能Ø建筑围护功能l结构安全：自然荷载、防盗、防爆l雨水阻挡l空气交换：密封要求、通风换气l热量传递：阻挡与利用l日光控制：遮挡与利用l隔绝声音：舒适与隐私l防火安全三、幕墙在中国的发展我国建筑幕墙行业虽然起步较晚，但起点高，1983年北京长城饭店第一个玻璃幕墙的兴建，拉开了中国建筑幕墙应用技术的序幕。建筑幕墙已从传统意义上的建筑构件成为融建筑技术、建筑艺术、建筑功能为一体的新型建筑外围护构件。从某种意义上讲，建筑幕墙已经成为现代建筑的标志。近年来我国大型幕墙企业的装备水平大大超过了国外知名幕墙企业，国内也兴建了各种新型、异性和技术难度高的工程。近年来，国家对节能环保的重视也指引了幕墙行业的发展道路，幕墙不仅仅是建筑“一件花哨的外衣”，而且是具有节能、保温、隔声、甚至具有防火、防爆等作用的最为理想的建筑外围护结构体系。四、幕墙的分类4.1 按面板材料分类4.1.1 玻璃幕墙4.1.2 金属板幕墙：铝板、铜板、钢板、锌板、钛板4.1.3 石材幕墙4.1.4 人造板幕墙：瓷板、陶板、微晶玻璃、千思板（Trespa)、GRC、阳光板等4.1.5 玻璃幕墙的分类：Ø 原片材质：普通清玻、低铁超白玻璃、本体着色玻璃Ø 玻璃热处理状态：退火玻璃、钢化玻璃、半钢化玻璃Ø 玻璃组件组成：单片玻璃、夹层玻璃、中空玻璃、夹层中空玻璃Ø 玻璃表面镀层：磨砂玻璃、反射膜玻璃、Low-E玻璃、彩釉玻璃Ø 特种玻璃：防火玻璃、防爆玻璃、U型玻璃等u 安全玻璃：指全钢化玻璃、夹层玻璃以及由其组成的玻璃产品，例如钢化中空、夹层中空等4.2 按支承结构材料形式分类4.2.1 铝合金结构幕墙：6000系列铝合金材料，一般使用挤压型材、铸造或锻造构件；具有较高的强度重量比、精细的外观、良好的挤压加工性能、成熟的表面处理方式.4.2.2 钢结构幕墙碳素结构钢或不锈钢材质的型材、钢拉杆、拉索等；具有较高的强度和刚度、更纤细的外观尺寸、良好的焊接性能、较好的耐火性能.4.2.3 木结构幕墙采用木结构作为幕墙的支承体系；具有独特的建筑表现效果，以及优良的热工性能。一般用于室内结构，室外采用铝合金等耐候材料.4.2.4 复合结构幕墙钢铝复合、铝木复合等。可综合利用不同材料的优点。4.2.5 玻璃结构幕墙即全玻璃幕墙，支承结构为玻璃肋的玻璃幕墙系统。4.3 按支承结构形式分类4.3.1 构件式幕墙：所有面板、支承框架、连接件及其他附件均在现场按顺序逐个安装到主体结构上的建筑幕墙系统。构件式幕墙按照外视效果分为全隐式、半隐式、明框式、干法隐框幕墙四种，半隐式又分显横和显竖两种。4.3.1.1构件式明框玻璃幕墙 保温性能采用断热结构并配置有隔气功能的共挤胶条，使框的传热系数Uf可达1.94W/K。满足不同要求通过选择系列化的断热条及相应的玻璃配置可获得不同的保温性能，以满足不同地区建筑的节能要求。 4.3.1.2构件式隐框幕墙   产品标准化，质量稳定可靠，可满足不同的要求。结构特点定位安装、定距压紧结构，玻璃板块受力均匀；板块浮动式连接结构，平面内变为吸收能力强。水密、气密性耐侯密封胶嵌缝，水密，气密性可达到（GB/T15225-94）1级标准。建筑效果图立面平整、简洁。保温性能采用泡沫棒填充空气腔，耐候密封胶嵌缝，使框的传热系数Uf可达1.7W/k. 1.4.3.1.3构件式半隐框（显横）玻璃幕墙 产品标准化，系列话设计，质量稳定可靠，可满足不同的要求。结构特点固定于横梁的托板能够承受玻璃自重，结构可靠。建筑效果通过改变横向扣板形式来满足不同的建筑立面效果要求。4.3.1.4构件式半隐框（显竖）玻璃幕墙  标准产品标准化。系列化设计，质量稳定可靠，可满足不同的要求，结构特点玻璃自重由固定于横梁的托板承担，结构安全可靠。建筑效果通过改变竖向扣板形式来满足不同的建筑立面效果要求。 1.1.5构件式干法隐框玻璃幕墙   产品标准化，系列化设计，质量稳定可靠，可满足不同的要求。结构特点采用挂钩式机械锁紧结构固定，安全可靠；玻璃板块可实现无序安装，操作简单，安装速度快捷。性能特点采用三道胶条结构密封，水密。气密性可达（GB/15225-94）级标准。建筑效果建筑立面开启部分与固定部分内。外观效果一致，整体协调统一。 优点： 系统灵活，对建筑造型适应性好。便于现场调节。前期生产时间较短。对现场堆料场及安装空间要求较低。成本较低。缺点：现场安装周期长质量控制难容许结构变形能力较差ØØ物理性能耐久性较差安装需要脚手架或者吊篮现场打胶造成污染4.3.2 单元式幕墙所有面板与支承框架均在工厂内制作完成并组装成完整的幕墙结构基本单位，然后直接安装在主体结构上的建筑幕墙系统。（安装中的玻璃幕墙） （标准节点）优点： 工厂组装、整体吊装，便于质量控制节省现场安装时间和成本可与主结构同步施工单元插接节点容许更大的主结构变形和系统位移雨幕原理及等压设计，具有耐久的水密性和气密性无需脚手架或吊篮缺点：加工准备周期长对设计加工安装能力要求较高现场专用吊装设备ØØ现场堆场要求高造价较高Ø4.3.3 小单元式幕墙亦称小单元式幕墙，是指面板材料与支撑副框在工厂内预先组装成形，在工地与现场安装的主龙骨框架采用挂钩和插接方式连接的幕墙系统。优点：部分工厂内组装，提高质量控制水平合理的设计可实现雨幕原理及等压设计，具有耐久的水密性和气密性避免了大型单元板块的运输和吊装避免现场打胶较容易适应建筑造型变化成本适中 缺点：有限的等压原理 副框与主龙骨挂接处的密封需特殊设计Ø4.4 按面板支承形式分类4.4.1 玻璃幕墙：分为框支撑幕墙和点式幕墙：框支撑幕墙是指玻璃由结构胶、压板等连接件连续固定于框架构件的幕墙形式，又可细分为明框幕墙、隐框幕墙、半隐框幕墙等。点支承幕墙是指玻璃面板由点支承装置固定并连接到支承结构上的建筑幕墙系统。4.4.2 石材及人造板幕墙分为嵌入（明框压板）、钢销、短槽、通槽、穿透螺栓、背槽、背栓等方式。4.5 按面板接缝形式分类4.5.1 封闭式幕墙：面板之间接缝封闭、具有阻挡雨水渗透和空气泄漏要求的幕墙。4.5.2 开放式幕墙面板之间采用开缝设计、不要求阻挡雨水渗透和空气泄漏的幕墙系统。一般用于室外装饰、车库围挡等部位，以及外墙装饰铝板、石材等挂板。重点关注其支承结构的防腐措施，及其内侧密封系统的设计。五、建筑幕墙基本设计要素5.1 建筑外观5.2 结构安全性能5.3 耐候性能5.4 热工性能5.5 光学性能5.6 防火性能5.7 隔声性能参考标准：GB/T 21086-2007：建筑幕墙 5.1 建筑外观5.1.1 工艺性要求材料制作加工尺寸、性能方面的限制条件：可建造性。5.1.2 经济性要求材料及系统选择应兼顾美学表现与经济成本。5.1.3 规范性要求处于安全、节能等原因，标准规范中做出一些特殊规定，详见后续各节。 5.2 结构安全性能5.2.1 抵抗各类建筑荷载的能力幕墙系统承受自重、风荷载、地震荷载、雪荷载、活荷载、人群荷载、施工和检修荷载、撞击力和爆炸力、温度变化等作用而能够保持其完整性、不发生性能失效的能力。5.2.2 容许结构变形的能力在主体结构及幕墙系统本身由于各类荷载发生变形时，幕墙系统不会发生性能失效的能力，包括避免幕墙构件之间变形干涉、幕墙构件与主结构变形干涉等。Ø5.2.2.1 幕墙构件在荷载作用下本身的变形能力构件与主结构相互干涉构件彼此之间的干涉5.2.2.2 幕墙系统容许主结构变形的能力5.2.2.2.3 典型节点尺寸：构件式明框幕墙构件式隐框幕墙单元式幕墙插接竖框单元式幕墙插接横框5.2.2.2.4 地震缝外墙做法5.3 耐候性能5.3.1 水密性亦称雨水渗漏性能，指幕墙系统防止雨水或雪水在各种荷载作用下透过幕墙进入室内的能力。5.3.2 气密性亦称空气渗透性能，指幕墙系统在室内外压力差作用下，防止空气渗透的能力。5.3.3 防腐蚀性能5.3.4 耐久抗老化性能5.3.1 水密性外墙漏水的危害：舒适度、财产损失、金属腐蚀、保温失效、结构安全等。水渗漏发生的三要素：水、缝隙、作用力。只要消除了三要素之一，即可消灭漏水。水：雨水、冷凝水、融化的雪水、市政水等。5.3.2 气密性外墙气密性能的作用：舒适度节能控制水汽，避免冷凝隔声效果5.3.3 防腐蚀性能幕墙中易腐蚀的构件：钢结构铝型材、铝板五金件钢结构防腐措施:采用不锈钢，一般应为304或者316，室外为316。不可见钢结构应采用热浸镀锌，镀锌层厚度应大于70微米。可见钢结构（装饰面）应采用工厂除锈并涂装富锌底漆和中间漆的防护系统，面漆可根据设计需要选用树脂漆或氟碳漆。现场涂刷油漆难以满足幕墙设计要求。钢管等型材内部也应采取同级别的防腐处理，或者应作两端封堵处理。铝合金材料防腐措施:采用阳极氧化、氟碳涂层、粉末喷涂等表面处理方式。尽量采用先加工、后涂装的工序，减少缺乏防腐保护的加工面。固定铝合金型材的紧固件应为不锈钢材质，或经过特殊防腐处理的碳钢。五金件的防腐措施:ü 尽量采用不锈钢材质的紧固件。ü 碳钢、铝合金五金件应采取可靠的防腐措施。防止电偶腐蚀的措施:接触材料的电位差应尽量接近。不同电位材料之间应可靠隔离。避免采用活泼金属作为不活泼金属的连接件。5.3.4 耐久抗老化性能Ø 幕墙老化包括：ü 结构胶粘接失效ü 密封材料失效ü 装饰层脱落、退色、变色等Ø 老化原因ü 温度交替变化ü 紫外线ü 应力疲劳腐蚀性工业大气等提供幕墙耐久抗老化性能的措施：ü 根据不同使用部位，采用不同的材料。ü 对于暴露在外的材料，选用具有良好应用经验的材料。ü 黑色的硅酮结构密封胶和耐候密封胶具有良好的耐久性能。ü 胶条应采用硅橡胶或者三元乙丙材料。ü 铝材的氟碳喷涂应采用3涂或4涂系统。新材料应进行自然暴晒试验及人工加速老化试验。5.4 热工性能5.4.1 传热系数指在稳定传热条件下，围护结构在其两侧温度差为1 时，在单位时间内通过其单位面积传递的热量，单位为W/(m2)，一般称为U值或K值。5.4.2 遮阳系数在法向入射条件下，通过透光系统（包括透光材料和遮阳措施）的太阳辐射得热率，与相同入射条件下的标准窗太阳辐射得热率（3mm普通平板玻璃，国标取为88.9%，国际取为87%）之比。5.4.3 防冷凝性能在特定环境条件下，围护结构内外侧不发生冷凝现象的能力。根据国家建筑热工设计规范，室内所有部位应保证在60%相对湿度条件下不得出现冷凝现象。5.4.1 传热系数窗墙比：即透明部分（包括不透明框架）与整体外墙的面积比值。透明部分与不透明部分分别要求。玻璃的K值：单层玻璃：56 W/(m2)夹层玻璃：4.55 W/(m2)中空玻璃：2.53.0 W/(m2)LowE中空玻璃：1.62.0 W/(m2)双银LowE中空：1.51.8 W/(m2)充惰性气体中空玻璃：K值降低约0.20.3 W/(m2)铝框架的K值：普通铝型材框架：810 W/(m2)ü 断热铝型材龙骨：35 W/(m2)单元式幕墙断热铝型材：58 W/(m2)Ø 透明幕墙的K值：ü 按面积加权平均。ü注意区别玻璃K值与整体K值。不透明外墙的K值：ü采用保温层实现。5.4.2 遮阳系数玻璃本身遮阳措施：反射膜LowE镀层彩釉图案隔热夹层建筑设计遮阳措施：内缩窗洞口ü横向遮阳百叶ü 竖向装饰遮阳板üü内遮阳帘，一般用于采光顶5.4.3 防冷凝性能防冷凝设计措施可分为两类：ü 避免性措施ü 适应性措施避免性措施：使得围护结构热侧的表面温度高于热侧空气的露点温度。ü 提高表面温度：提高隔热性能、局部表面加热。ü 降低露点温度：降低空气温度、降低相对湿度。适应性措施：使得冷凝水的危害降到最小。ü 冷凝水的收集及排放。ü 在易发生冷凝区域采用耐潮、耐湿材料。5.5 光学性能5.5.1 可见光透过率采光要求、视觉通透性要求。5.5.2 反射率“光污染”5.5.3 畸变玻璃平整度参考标准：GB/T 18091 玻璃幕墙光学性能5.6 防火性能5.6.1 层间防火做法不小于800mm的防火高度防止卷火（1小时）。层间封堵（一般2小时）防止蹿烟、蹿火及隔热。层间封堵应能伸缩，并不因幕墙框架烧坏而脱落。5.6.2 防火幕墙做法ü 钢结构框架ü 单片或复合式防火玻璃玻璃固定方式应满足耐火强度和封堵防烟要求5.7 隔声性能一般指空气声隔声性能，用计权隔声量Rw来分级。隔声性能的确定：室内噪音水平要求、环境噪声水平评估、隔声量计算、设定计权隔声量标准曲线、实际隔声量曲线。提高幕墙隔声性能的措施：ü 保证良好的气密性能。ü 选用较厚的玻璃或者面密度较大的面材。ü 采用夹层玻璃。ü 中空玻璃内外片玻璃采用不同厚度。ü 加大中空玻璃空气层宽度。采用双层幕墙。六、幕墙性能测试通常工程必要测试项目（三性测试）：气密性能检测水密性能检测抗风压性能检测（GB/T 15227-2007：建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法）有抗震要求工程特殊检测项目：平面内变形性能测试（GB/T 18250-2000：建筑幕墙平面内变形性能检测方法）其他有特殊要求时检测项目：ü 热工性能测试ü 空气声隔声性能测试ü 耐撞击性能测试ü 防火性能测试ü 热循环测试Ø 特殊材料测试项目ü 结构胶相容性及粘接性能测试ü 石材及其挂件物理性能指标测试ü 铝材涂装质量测试设计方提出的其他测试要求6.1气密性能测试适用标准：GB/T 15227-2007：建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法性能分级指标：气密性6.1.3.2开启部分气密性能分级指标qL应符合下表要求。建筑幕墙气密性能分级6.1.3.3幕墙整体（含开启部分）气密性能分级指标qA应符合下表要求。建筑幕墙整体气密性能分级6.2 水密性能测试之一适用标准：GB/T 15227-2007：建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法亦称“静态水密性测试方法”性能分级指标：水密性建筑幕墙水密性能等级水密性能测试之二适用标准：AAMA501.1： Standard Test Method For Water Penetration Of Windows,Curtain Walls And Doors Using Dynamic Pressure亦称“动态水密性测试方法”，对于单元式幕墙、具有外装饰结构的幕墙系统，建议增加此测试。水密性能测试之三适用标准：GB/T 15227-2007：建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法：附录DAAMA501.2 -03: Quality Assurance and Diagnostic Water Leakage Field Check of Installed Storefronts,Curtain Walls, and Sloped Glazing Systems亦称“现场淋水测试方法”6.3抗风压性能测试适用标准：GB/T 15227-2007：建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法。检测值：气压差、构件变形、有无损坏等。性能指标分级：抗风压性能抗风压性能分级指标P3应符合本标准6.5 幕墙热工性能测试4.6 性能测试样板Ø竖向应大于2个层高Ø横向应不过不少于3个标准板块宽度Ø应包括开启扇Ø应包括转角Ø应包括所有建筑外装饰构件二一一年九月三日34