談外呼吸式玻璃幕墻設計與施工

劉如峰 劉艷東

(1.大連長興島工程建設事務中心，遼寧大連 116317;2.大連長興島公用事業運營中心，遼寧大連 116317)

1 工程概況

大連長興島臨港工業區規劃展示館總建筑面積10 340 m2，分為A，B兩棟單體，中間采用玻璃連廊相連。地上為鋼結構形式，整個建筑形式扭曲夸張，最大跨度25.6 m，最大懸挑10 m，層高7.5 m。幕墻系統為敞開式外循環呼吸式弧形玻璃幕墻。效果圖見圖1。

圖1 長興島臨港工業區規劃展示館效果圖

該系統主要由以下9部分組成:

1)內層幕墻:由雙鋼化中空Low-E斷熱明框幕墻組成;2)外層幕墻:由單鋼化15 mm玻璃隱框幕墻組成;3)通風道:自然通風式，外部采用防水百葉加防蟲網結構;4)遮陽百葉窗簾:由360 mm鋁合金百葉加電動開啟裝置組成;5)格柵:鋼格通風鋁格柵組件組成風量調節器;6)連接件體系:采用三維可調整結構;7)內外層幕墻掛件:采用可調連接件結構;8)防雷系統:幕墻系統采用封閉環防雷結構，與主體結構相連通;9)層間及周邊密封防火設置:采用鍍鋅板加防火巖棉作為層間封修。

2 外呼吸式玻璃幕墻系統設計

1)結構設計。內層幕墻由雙鋼化中空Low-E斷熱明框幕墻組成，外層幕墻由單鋼化15 mm玻璃隱框幕墻組成。豎向龍骨隱蔽在玻璃后面形成橢圓弧形狀。豎向龍骨設置了鋼插芯，以增強整幅幕墻的穩定性。百葉窗由多組梭形45°百葉放置，形成雨屏。百葉后部加設不銹鋼防蟲網。2)強度設計。在本工程呼吸幕墻中，通過對幕墻各部件的計算按照風壓變形性能Ⅲ級進行校核，同時滿足鋁型材龍骨相對撓度不大于1/180，鋼龍骨相對撓度不大于1/300，鋁型材龍骨絕對撓度f=20 mm，鋼龍骨絕對撓度f=15 mm。3)保溫及降低噪聲設計。在本工程呼吸幕墻中，空氣層為緩沖區，內層采用了斷熱型材及中空玻璃，且膠條多道密封，保溫隔熱性能優異，保溫性能達到Ⅲ級，隔聲性能優異，隔聲性能達到Ⅱ級。4)抗震及溫差變形設計。在地震和大風作用下，建筑物各層之間產生相對位移時，幕墻構件就會產生水平方向的強制位移。在計算主材強度時，考慮了大連長興島當地風載和地震荷載的組合效應，且幕墻系統與主體工程為彈性連接。在地震及大風來臨時，幕墻結構與主體工程之間相互獨立，不會造成擠壓破壞。5)避雷設計。幕墻形成了自身的防雷網格體系，橫向每個單元用鋁板相連，豎向每層豎框之間用均壓環連接，每三層與主體結構可靠接地，共同形成防雷體系。6)防火隔熱設計。幕墻作為建筑物的外圍護結構，是建筑的重要組成部分，因此防火設計是非常重要的。本工程在每層樓板邊緣與幕墻間的縫隙都做層間防火封修。7)耐沖擊性能設計。耐沖擊性能表示幕墻對冰雹、大風時飛來物、飛鳥等撞擊的能力。外層玻璃幕墻采用15 mm鋼化玻璃，鋼化玻璃不易破碎，破碎后不易形成有尖角的碎片。8)耐腐蝕性設計。在材料選擇上，鋁合金型材進行了陽極氧化處理。所有鋼制連接件及零部件均進行了防護處理，具有足夠的耐候性。

3 外呼吸式玻璃幕墻系統的施工

呼吸式幕墻的組裝形式為框架拼裝形式。在工廠加工完成所有的橫豎框后，先按照幕墻設計圖紙對土建結構進行尺寸復合，檢查埋件位置是否合適，找基準放線。對內外層幕墻所用的鋼構件進行安裝調試，包括幕墻的連接件、電動百葉鋼梁、軸，以及鋼格柵等的焊接件，目的是在安裝框架前不再使用焊接工具，保證框架和玻璃不會被損傷。1)安裝內層幕墻的框架、玻璃、打膠，各部位的封修;2)安裝外層幕墻的框架;3)安裝幕墻立柱后面的封修板，層間的防火封修結構;4)對內層幕墻外側玻璃清洗;5)安裝鋁合金遮陽百葉電機傳動機構，調試合格后進行百葉的安裝，然后總體調試;6)安裝鋼格柵組件和風量調節器;7)對空氣層進行清理(包括對內層玻璃、百葉的清洗);8)安裝外層幕墻的防水百葉和防蟲網結構;9)安裝外層幕墻玻璃、打膠，各部位的封修。

4 外呼吸式玻璃幕墻系統施工質量控制要點

1)控制點的確定原則。使用水平儀和長度尺確定等高線，使用激光經緯儀、鉛垂儀確定垂直線，使用激光經緯儀校核空間交叉點。

2)測量控制坐標法。在測量實施過程中，測量的基準是測繪單位提供的圓心及基準軸線，經過校核后應在靠近幕墻面處作出控制線。對屋頂裝飾的不規則形狀，一般應用電腦放樣放出各段間交叉點(邊緣控制點)的相對坐標，通過坐標法，確定其精確位置，并校核其與基準控制軸線之間的相對關系。

3)立面單元控制。標高方面控制采用地面控制標高統一控制，即采用±0.000 mm作為原始標高控制點，在地面作一個標高控制網，控制網閉合誤差不大于2 mm，以此為基準在各邊緣控制點處垂直向上引伸，在各樓層處設置層間標高控制網，主要層標高控制網均應進行閉合檢查。經閉合檢查的控網點在混凝土面及墻面的控制點作為立面控制單元的基準點。

4)控制單元的確定。根據幕墻系統外立面尺寸及弧度，將每層幕墻分成多個單元，每個單元按九宮格劃分。九宮格內九片玻璃的安裝、調整、定位，依據九宮格邊緣四個光點進行檢測及控制。

5)鋼連接件預裝質量控制要點。土建工程施工完畢后，第一步進行鋼連接的預裝，鋼連接件采用三維可調連接件，在安裝幕墻立柱及橫梁時，骨架在幕墻垂直平面內上下、左右自如調整。連接件標高誤差不大于10 mm，連接軸線與幕墻軸線距離偏差不大于20 mm，水平方向偏差不大于3 mm。

6)立柱與橫梁安裝質量控制要點。立柱與鋼轉接件連接后，轉接件與連接鋼板進行調整、固定，按立柱軸線及標高位置將高度偏差調至不大于2 mm，軸線內外偏差不大于2 mm，左右偏差不大于3 mm。每層的橫梁由下向上安裝后，進行調整、校正、固定，經現場監理檢查合格后滿焊。

7)耐候密封膠嵌縫的質量控制要點。充分清潔板材間縫隙，清除水、油漆、鐵銹、水泥、砂漿和灰塵等，充分清潔粘結面，加以干燥，用二甲苯或甲基二乙酮作清潔劑。調整縫的深度，為避免三面粘膠，縫內充填圓棒形聚氯乙烯發泡材料。

5 結語

長興島臨港工業區規劃展示館外呼吸式體系玻璃幕墻具有施工快捷、節能效果好、抗噪聲、防沙塵、通風良好、外型通透等諸多優點。不僅改善了建筑物的隔聲、隔熱、遮陽、通風和采光性能，還節約能源，增加室內舒適度。

［1］趙西安.建筑幕墻工程手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，2002.

［2］蔡繼紅，熊正洲，程 佳.雙層呼吸式幕墻的特色［J］.中華建筑，2005(8):56-57.