一体式闭口横梁系统幕墙技术分析

发表时间:2021/5/10   来源:《建筑科技》2021年2月下   作者:黄凯
[导读] 本文结合天津铁三院研发基地(一期)幕墙工程采用的新型闭口型材的相关设计及施工经验,对一体式闭口横梁系统幕墙技术问题进行了相关分析,并提出了切合实际的施工工艺和解决办法。

北京丰台中铁建工集团建筑安装有限公司   黄凯  100070

【摘要】本文结合天津铁三院研发基地(一期)幕墙工程采用的新型闭口型材的相关设计及施工经验,对一体式闭口横梁系统幕墙技术问题进行了相关分析,并提出了切合实际的施工工艺和解决办法。
        1、前言
        随着建筑幕墙的发展和技术的革新,设计师在追求建筑外观效果的同时越来越注重细节的处理。幕墙系统如何在保证结构安全可靠的前提下达到精益求精的装饰效果,同时又兼顾施工的便捷性、经济型,逐渐成为设计师及业主关注的重点。一体式闭口横梁系统正是这样一种便捷的幕墙形式,天津铁三院研发基地(一期)工程即采用了这种新型玻璃幕墙龙骨系统,相比传统的开口横梁系统,这种系统结构安全更可靠,材料成本更经济,外观效果更美观。一体式闭口横梁系统的推广应用将会促进建筑幕墙的发展与延伸。
        2、现状分析
        框架幕墙安装方法大多采用先安装立柱后安装横梁的方法进行,由于受安装工艺的限制,横梁的结构基本采用的是开口式。所谓开口式横梁,就是在横梁的上侧或下侧设计一个后安装的装饰扣盖,用来挡住连接处的角码与螺丝,之所以采用开口横梁的目的是为了方便紧固螺丝。
        开口型材因自身构造的缺陷在实际施工中经常会在垂直荷载的作用下产生扭转,且开口型材因采用扣盖形式型材表面会有多条缝隙影响外观效果。一体式闭口横梁系统是结合型材构件自身的特点和巧妙的安装工艺,可改善以往开口横梁由横梁主体和装饰扣盖两部分组成的结构形式存在的缺陷,具有结构更安全,造价更经济,施工更便捷,质量更易控等特点。


图2-1 常规的开口型材构造        图2-2 本工程选用的闭口型材构造


图2-3常规型材BIM模型图                2-4 本工程闭口型材BIM模型图
        3、适用范围
        一体式闭口横梁系统较传统幕墙框架结构拼缝更少,装饰效果更佳,同时具有优良的物理性能和安全的使用性能,更适用于写字楼、商场、会展中心等对外幕墙效果要求较高的公共建筑。
        4、关键技术分析
        采用闭口横梁系统的玻璃幕墙在施工前需在加工厂完成对立柱、横梁插芯的组装,深度的进行工厂化加工,可提高构配件的安装精度,进而提高整体施工质量。型材在进场前由车间工人进行横梁插芯(连接件)的定位安装,插芯(连接件)选用C型型材,其端头设计为圆弧型,两个C型插芯与立柱通过对穿螺栓固定,螺栓紧固后再用st4.8*16的自攻钉分别对立柱左右两边的插芯(连接件)进行固定,固定点呈三角形,对穿螺栓和自攻钉组合固定可确保连接件安装牢固。如图4-1所示。

图4-1 横梁连接件安装示意图
        插芯(连接件)安装完成后将装好插芯的立柱搬运至施工区域进行立柱安装,相邻立柱安装时,先将一侧立柱安装固定好,再将空腔的横梁套接在已安装好的立柱的连接件上,与此同时另一侧的立柱也进行安装,在立柱缓缓下降的过程中,横梁随立柱下降幅度移动角度,横梁左侧端头应如图4-2中详图1所示,右侧立柱在下降过程中,横梁右侧腔口会与插芯(连接件)慢慢搭接,如图4-2中详图2所示,随着立柱继续下降,当本侧立柱下降至与已安装立柱同高时,横梁与插芯即完全扣接,横梁就位时会发出‘咔嚓’声,至此同一单元内的立柱横梁即完成。一体式闭口横梁幕墙系统在安装时应遵循同一方向进行施工的原则,即立柱→立柱、两立柱间横梁→......→立柱、两立柱间横梁。

图4-2 一体式闭口横梁立柱安装示意图
        5、施工工艺流程及操作要点
        5.1施工工艺流程
        施工前准备→测量放线→预埋件偏差处理→型材加工→连接件安装→立柱、横梁安装……立柱、横梁安装→层间防火及保温安装→玻璃面板安装→开启窗及五金安装调试→保洁清理→成品保护→交付验收。
        5.2操作要点
        5.2.1施工准备
        1、复核图纸尺寸与现场实测尺寸,若发现有不相符的部位,及时反馈设计采取纠偏措施。
        2、组织设计人员对现场安装工人进行技术交底,因本系统不同于常规幕墙龙骨安装,需要求作业人员熟悉一体式闭口横梁幕墙系统的技术结构特点,详细研究施工方案,熟悉质量标准,使工人掌握每个工序的技术要点。
        5.2.2龙骨系统安装
        一体式闭口横梁幕墙系统在龙骨安装时施工步骤与开口型材幕墙不同,需在立柱安装过程中穿插安装横梁,横梁的安装必须紧随立柱。本施工方法对铝合金立柱的安装精度要求较高,安装前应复核立柱定位,并在安装后及时检查安装误差是否在允许偏差范围内。安装前应根据图示将横梁两端铝合金插芯固定于对应立柱上。铝合金横梁插芯选用C型插芯,通过2-M6*95mm螺栓组件与立柱连接,其上下侧边对称开设有卡位槽,卡位槽内安装有卡位胶条,相邻立柱安装时,先将一侧立柱安装固定好。
        将横梁的一端与固定好的立柱上的插芯连接件套接,横梁另一端与未安装的另一根活动立柱上的插芯连接件搭接。将横梁套接在已安装好的固定立柱的插芯连接件上,与此同时另一侧活动立柱也进行安装,在活动立柱缓缓下降的过程中,横梁随其下降幅度移动角度,横梁腔口会插芯连接件慢慢搭接,随着活动立柱继续下降,当下降至与已安装好的固定立柱同高时,横梁与插芯连接件完全扣接,至此同一单元内的龙骨结构即完成安装。
       立柱为竖向杆件,立柱的安装质量是决定整幅幕墙质量优劣最重要的工序,施工精度要求高而占有极其重要的地位。立柱横梁要求安装牢固,接缝严密,确认无误后紧固横梁与立柱。安装完一层即进行检查,调整、校正并固定。
        5.2.3 幕墙保温、防火及防雷构造安装
        幕墙保温、防火、防雷构造安装与常规幕墙体系做法基本一致,按设计要求施工即可。
        5.2.4玻璃面板安装
        1、玻璃安装前应再次检查铝合金龙骨的平整度、间距保证能够满足玻璃安装的要求。
        2、玻璃安装前由专业安全员、技术员对操作工人进行安全技术交底,并将玻璃编号图交给操作工人,保证交底落实到每一个人。??
        3、按设计要求将玻璃垫块安放在横梁的相应位置;选择相应的橡胶条穿在型材(玻璃内侧接触部位)槽口内。
        4、将玻璃板块运到安装位置,随后将玻璃板块由上向下轻轻放在玻璃垫块上,使板块的左右中心线与分格的中心线保持一致。?
        5、采用临时压板将玻璃压住,防止倾斜坠落,调整玻璃板块的左右位置,保证玻璃四边缝隙及进出位置满足设计图纸要求。
        6、调整完成后,进行打胶。
        6、关键技术及经济效益分析
        6.1 关键技术
        6.1.1传统玻璃幕墙横梁多采用开口型材,相比这种开口型材,一体式闭口横梁系统幕墙结构体系更加安全牢靠,简易、轻巧的构造特点,更便于施工安装和质量控制,且外观效果更佳。
        6.1.2目前在建或已完工程中也有部分玻璃幕墙采用的是闭口型材,但其基本上都是采用弹簧销钉的安装形式,即弹簧钢销的销柱通过挤压缩进插芯里,销柱与立柱上的横梁安装孔对齐时自动弹出以固定插芯,横梁再套入插芯即可。部分幕墙施工单位在此之后会再将横梁两端与插芯套接部位用自攻钉或机制螺钉进行二次固定。此方法安装步骤繁琐,结构性能欠佳,对铣孔精度要求较高,施工现场不易实现,且因弹簧销自身构造的特点不利于横梁拆换。本系统的实施可解决以往闭口横梁采用弹簧销钉固定带来的复杂工序,且提供更优良的结构形式。
        6.1.3采用弹簧销钉安装的闭口型材其受力主要依托弹簧销钉,但弹簧销钉易脱落或连接失效,存在较大的质量隐患;本文采用的一体式闭口横梁系统,根据型材空腔特点灵活运用立柱、横梁的位置关系实现活动搭接进而使安装严丝合缝,通过巧妙的连接方式易进行质量控制,可有效保证横梁连接的稳定性。
        6.1.4一体式闭口横梁系统可根据其安装方式自身的物理特性,更易进行拆换,且不会对材料造成损坏。
        6.2经济分析
        一体式闭口横梁系统幕墙施工技术的应用,安装便捷,操作简单,可大大提高施工效率,促进生产进度,进而节约施工成本;且相比开口型材,闭口型材在构造上更加简洁,每米铝型材可节省约0.21kg,经初步估算,本工程通过一体式闭口横梁系统幕墙技术的实施,可节约施工成本约58万元,缩短工期约70天。
        7、结语
        天津铁三院研发基地(一期)幕墙工程造型独特,在设计及施工存在一定的技术复杂性,在结合现有成熟技术的基础上,对传统设计理念和施工方法进行革新与改造,真正达到“操作简单、施工快捷、成品率高、安全可靠”的效果。通过采用了一体式闭口横梁系统,无论从施工质量、进度工期还是整体立面的外观效果,均得到监理及甲方的高度认可。

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