点支式玻璃幕墙节能应用技术探讨
高树鹏
(汕头大学医学院附属肿瘤医院,广东 汕头 515031)
摘要:点支式玻璃幕墙使建筑物室内外互相通透,精美的支撑玻璃金属连接件具有艺术观赏性,已成为现代化建筑的主要外围护结构之一,但存在能耗大问题。中空玻璃是理想的节能玻璃,当点支式玻璃幕墙采用与中空玻璃无孔驳接配合使用,能较好地解决中空玻璃钻孔后的漏气问题,达到较好的节能效果。
关键词:建筑节能;点支式玻璃幕墙;中空玻璃;无孔驳接;玻璃肋;单层索网;断热桥
Discussion on energy-saving and application technology of point supported glass curtain wall
GAO Shu-peng
(Cancer Hospital of Shantou University Medical College,Shantou 515031,China)
Abstract:Point supported glass curtain wall buildings inside and outside each other fully,exquisite glass supported metal fittings with appreciation of art,has become one of the main international modernization construction of retaining structure,but there is big problem of energy consumption. Hollow glass is an ideal energy-saving glass,when the point supported glass curtain wall with hollow glass without hole connecting with the use,can solve the problem of air leakage hollow glass after drilling,achieve better energy-saving effect.
Key Word:Building Energy Saving;Point supported glass curtain wall;Hollow glass;Link without hole;Glass rib;Single-layer cable net;Break hot bridge
引言
能源是人类社会赖以生存和发展的基础,节能和环保是人类寻求可持续发展的主题之一,建造节能建筑和推广应用节能技术迫在眉睫。将玻璃幕墙作为建筑物的围护结构,能耗大。通过应用必要的节能技术,改善玻璃幕墙的热工性能和建筑物的热工环境,是玻璃幕墙实现可持续发展,提高人们生活质量的必然选择,解决能源危机的必经之路。
1 点支式玻璃幕墙技术的发展
1.1 点支式玻璃幕墙的发展
点支式玻璃幕墙视野开阔、支撑结构精美,透过玻璃人们可以清楚地看到支撑玻璃的整个结构系统,结构系统从支撑作用转向表现其可见性。早期使用的点支式玻璃幕墙驳接系统采用穿孔式带万向调节作用的球铰式驳接头,通常每四个驳接头与X型(或H型)钢爪组成一套驳接系统,与相邻四块玻璃的四个孔连接。钢爪上四个点安装每块玻璃各自的回转铰,以消除外力引起的每块玻璃部分移位。穿孔式点支式玻璃幕墙驳接系统连接节点及外观效果如图1、2所示。
图1 穿孔式点支式玻璃幕墙驳接系统连接节点 图2 穿孔式点支式玻璃幕墙驳接系统外观效果
1.2中空玻璃在点支式玻璃幕墙系统的应用
采用单层玻璃的点支式玻璃幕墙不能满足节能设计,点支式玻璃幕墙要降低能耗,应优先采用中空玻璃。中空玻璃由两片或多片玻璃组成,玻璃间用内部灌有干燥剂的空心铝管隔离,中空部分充入干燥空气或惰性气体,并用丁基胶,聚硫胶或结构胶进行密封处理而成,中间气体层的流动被限制,减少了对流和传导传热,具有较好的保温、隔热能力,是建筑节能的最佳选择[1]。中空玻璃断热性能优于一般混凝土墙,同时具有极好的隔音效果。中空玻璃可以通过LOW-E玻璃和其他节能玻璃组合而成,将他们的优点集中于一身,节能效果更佳。为了保证密封性,中空玻璃通常采用双道密封,第一道密封采用丁基热熔密封胶,第二道密封采用聚硫密封胶或硅酮密封胶,间隔铝框采用连续折弯型或插角型。
随着中空玻璃在点支式玻璃幕墙的推广应用,穿孔式点支式玻璃幕墙要解决的节能技术难点主要在驳接系统与中空玻璃链接的细部处理上。穿孔式点支式玻璃幕墙驳接系统玻璃需开孔,玻璃孔的孔位误差可能会导致中空玻璃合成时产生孔同轴度误差(叠差),需要对开孔部位进行特殊密封处理。为了防止中空玻璃打孔后的漏气问题,通常在铰接处加聚异丁烯橡胶片来保证密封,在玻璃边沿先用聚异丁烯橡胶片覆盖,然后再用铝制垫片加以保护,最后用硅酮密封胶进行填缝密封,整个工序显得比较复杂。
1.3无孔驳接点支式玻璃幕墙系统的应用
点支式玻璃幕墙无孔驳接采用缝式不锈钢驳接件连接玻璃,不需要在玻璃上钻孔,驳接件穿过玻璃之间的缝隙通过前后夹板直接夹持玻璃,避免玻璃钻孔所带来的孔边应力集中的问题,减少玻璃破碎的几率。无孔驳接点支式玻璃幕墙系统与穿孔式点支式玻璃系统相比,最大的不同就在于玻璃驳接件的变化。无孔驳接点支式玻璃幕墙系统连接节点及外观效果如图3、4所示。不锈钢玻璃夹可根据结构需要做成矩形、正方形、梅花形、星形等型式,体现力学与美学的有机统一。
图3 无孔驳接点支式玻璃幕墙系统连接节点 图4 无孔驳接点支式玻璃幕墙系统外观效果
无孔驳接点支式玻璃幕墙系统的最大特点是玻璃无需开孔,加工制作更加方便快捷[2]。采用无孔驳接点支式玻璃幕墙系统连接固定玻璃,省去了玻璃加工的很多工序,缩短了生产周期;同时可以避免中空玻璃孔部密封不好而造成的漏气,导致中间层结水雾。采用无孔式驳接点支式玻璃幕墙系统,中空玻璃中间层结水雾现象会大为减少。无孔驳接点支式玻璃幕墙通过固定件在玻璃与玻璃间的缝夹持住玻璃,玻璃与固定件之间放置柔性垫片,使玻璃在受力状态弯曲变形时能够有一定的位移,避免在玻璃固定点处产生较大的弯曲应力[3]。
2无孔驳接点支式玻璃幕墙系统的节点设计
利用玻璃透明的特性,追求建筑物内外空间的交融是点支式玻璃幕墙的最大特点,使建筑物室内外互相通透,精美的支撑玻璃金属连接件具有艺术观赏性。无孔驳接点支式玻璃幕墙系统的连接件需支承在主体结构上,当建筑物楼层较高时,需采用钢结构桁架、玻璃肋、钢拉索等作为连接件的支承处。其中,应用玻璃肋与钢拉索结构作为连接件的支承处最能减少玻璃的遮挡,能最大限度展示玻璃的通透性,是无孔驳接点支式玻璃幕墙系统理想的选择。
2.1玻璃肋支承无孔驳接点支式玻璃幕墙系统
无孔式驳接玻璃幕墙系统的玻璃靠下边驳接件托住,驳接件是一个受压构件,玻璃自重靠上边的两个孔部位的驳接头承受,驳接头是一个受拉构件。无孔驳接点支式玻璃幕墙系统采用玻璃肋作为连接件的支承处,需在楼层内设置以主体结构为支承点的玻璃肋,再把连接件支承到玻璃肋上,玻璃肋做为支撑结构连接玻璃面板的驳接件,连接节点如图5所示。
图5 无孔驳接点肋式玻璃幕墙系统连接节点
玻璃肋由两块不锈钢夹板夹持连接,通过对穿螺栓夹紧,在玻璃肋与不锈钢夹板之间设置柔性垫片垫片,可避免玻璃肋钢化处理后表面不是十分平整与玻璃肋钻孔处理后孔边有残余应力情况,同时在两颗螺栓扭紧力不一致时会造成玻璃孔在外力作用下受力不均,造成玻璃肋碎裂现象。玻璃肋下夹板竖直方向板上设置长圆孔,使其有一定的可调节距离,增加玻璃肋变形形变能力。玻璃肋夹板通过对穿螺栓连接,需要在钢龙骨上下钻同心圆孔。
2.2拉索结构支承无孔驳接点支式玻璃幕墙系统
玻璃面板用不锈钢连接件固定在由施加预应力拉索组成的索网上是无孔驳接点支式玻璃幕墙系统另一理想选择,图3是采用单层索网结构作为无孔驳接点支式玻璃幕墙支承结构,由横竖钢索交叉构成预应力平面受力体系,省略了前后索之间的杆件,结构做到最大化的简洁和释放了玻璃幕墙的使用空间。单层索网点支式玻璃幕墙系统所应用的不锈钢拉索始终处于受拉状态,为保证不锈钢拉索具备稳定的工作性能,每根拉索在下料切割及压制前都进行预张拉处理,以消除不锈钢拉索内非弹性变形因素,使其在工作状态中应力与应变关系符合虎克定律,呈线性关系,始终在弹性状态下工作[4]。拉索的预拉力值根据施工季节,通过计算,确定张拉顺序、合拢温度,调节水平和竖向预拉力值,并分次对称张拉。
2.3无孔驳接系统的断热设计
目前工程应用的无孔式驳接件均为非断热式,室内外驳接头的金属件是一体或接触的,室内外空气的温差可以通过驳接头传递,节能效果较差。在驳接头上增加一个断热桥形成断热式驳接头,切断内外的热传递,使在寒冷的冬天不因为室内外较大的温差而导致驳接头及其相连的连接件结露,阻止了室内温度的流失。
3无孔驳接点支式玻璃幕墙防火、防水设计注意事项及安装要点
点支式玻璃幕墙在防火设计上要避免一块玻璃面板跨越两个防火分区。单层索网结构钢拉索张拉力施加必须在钢拉索调整过程中进行,采用边调边施加张拉力的方法有利于安装偏差控制;玻璃面板和玻璃肋的水平度和垂直度、玻璃与钢槽的间隙,每块玻璃的下部放置不少于 2块氯丁橡胶垫块,垫块宽度同槽口宽度,长度不应小于100mm;无孔驳接点支式玻璃幕墙夹具安装完成后,同一水平方向的夹具位置偏差、同一垂直方向的夹具位置偏差、平面内偏差符合CECS1272001点支式玻璃幕墙工程技术规程的规定;玻璃爪件位置的垫片选用软硬适中和耐久的垫片,玻璃安装完成后横向胶缝水平,竖向胶缝垂直,各玻璃处于同一平面或曲面上;胶缝大小一致。
结束语
点支式玻璃幕墙的魅力就在于丰富多彩的形式与结构,通过合理设计使其具有一定的可调节量和适应变形的能力。无孔驳接点支式玻璃幕墙系统通过无孔式玻璃驳接件夹持玻璃的内外表面固定玻璃,驳接件突出在玻璃外表面,驳接件的外观直接影响建筑立面效果,这也促使驳接件为美观与节能技术上不断创新。在能源日益紧张的今天,建筑节能越来越被重视,已经成为世界性的潮流,无孔驳接式玻璃幕墙存在节材,在长期使用过程中节能的优势, 是理想的节能玻璃幕墙结构形式。
参考文献
[1].高树鹏.可持续发展背景下夏热冬暖地区建筑外门窗设计[J].山西建筑,2013(17).
[2].高树鹏.无孔驳接单层索网点支式玻璃幕墙技术的工程应用[J].福建建筑,2013(07).
[3].曾春凤.开孔及无孔点支式幕墙驳接件的特点及应用[J].西部探矿工程,2005(S).
[4].王德勤.单层索结构在建筑幕墙中的应用[J].建筑技术,2004(09)﹒