建筑幕墻豎向外裝飾線的應用與分析

高樹鵬

(汕頭大學醫學院附屬腫瘤醫院，廣東汕頭 515031)

幕墻行業在建筑領域發揮的功能已經遠遠超出了建筑外圍護的范疇，隨著大眾審美品質的提高，建筑外立面漸漸地向裝飾性發展。越來越多的業主和建筑師傾向于選用帶裝飾條的建筑外幕墻，有的豎向裝飾線的截面尺寸甚至超過了承受荷載的立柱。

1 建筑幕墻豎向外裝飾線形式

建筑幕墻通過裝飾條體現建筑挺拔的立面效果，同時對室內起到很好的遮陽作用。建筑幕墻裝飾線通常有整體、分段連接兩種形式與鋁合金型材裝飾條和鋁單板或其他面材裝飾線等做法。

1.1 鋁合金型材裝飾線

鋁合金型材裝飾線是建筑幕墻最常用的形式，由一種或多種型材組合而成，構造簡單，安裝方便，通常直接扣接于連接在立柱上的壓板，如圖1所示。隨著鋁合金裝飾線尺寸的加大，型材擠壓要求壁厚不斷加大，其自身重量也越來越大，當鋁合金裝飾線與鋁合金壓板之間扣接的摩擦力小于鋁合金裝飾線所承受的風荷載和自身重量時，會造成鋁合金裝飾線脫落。因此當鋁合金裝飾線達到一定尺寸時，應采用其他構造設計，以確保安全［1］。

圖1 直接扣接單點連接的裝飾線

當鋁合金裝飾線寬度尺寸較大時，鋁合金壓板懸臂越長，在負風壓的作用下，扣接處離螺釘距離越遠，變形越大，此時應采取其他構造措施，改善扣接處受力條件。通常可通過加大位于室內的鋁合金立柱型材的寬度，并在鋁合金壓板與立柱之間采用雙連接，減小鋁合金壓板懸臂長度來實現，如圖2所示。在某些情況下，建筑幕墻外裝飾線應用如圖3所示分段組合形式。在分段裝飾線中，為防止上下分段連接之間出現錯位，需在裝飾線上設置限位孔，通過采用不銹鋼限位銷將上下裝飾線位置安裝得更準確，最大限度減小安裝偏差。分段設計的建筑幕墻裝飾線最大的優點是分段擠出型材具有可實現性，型材壁厚相對較薄，經濟性好;缺點是安裝精度要求高，保證各段裝飾條連接的整體性有一定困難，而且分段連接安裝后，會出現多條“線”(各段裝飾條之間及裝飾線與裝飾扣蓋之間的縫隙)，影響側向外視美觀性。分段裝飾線安裝時豎向接縫應考慮與幕墻板塊膠縫對齊，杜絕接縫雜亂無規則，錯位、不平直等現象，接頭縫隙打膠應貼美紋紙。通常將接縫留在膠縫處，裝飾線長度一致，接頭位置整齊有規律;接口部位加設芯套，底座安裝垂直或水平成一直線，兩接頭處共設同一底座板;接縫部位預留5 mm左右的縫隙，用裝飾線顏色接近的耐候膠修飾，縫隙打膠須貼美紋紙，縫寬控制在5 mm左右，膠縫刮平并修整整齊［2］。

圖2 多點連接的裝飾線

圖3 分段組合的裝飾線

1.2 鋁單板或其他面材裝飾線

當鋁合金型材生產很難達到裝飾線尺寸要求時，常采用鋁單板裝飾線或其他面材裝飾線。鋁單板裝飾線或其他面材裝飾線通常采用自設熱鍍鋅角鋼龍骨(尺寸小時可以不自設龍骨)，與建筑幕墻立柱可靠連接，如圖4所示陶土板飾面裝飾線。此種構造設計，在裝飾條兩側通常設置兩根立柱，室內無混凝土結構時，可采用室內裝飾板(如鋁單板、鋁塑板、硅酸鈣板等)進行封修，保證內飾效果。在建筑幕墻“等溫線”位置設置保溫巖棉，避免建筑幕墻在裝飾線處出現冷橋現象，確保外圍護結構的整體節能效果。建筑幕墻采用鋁單板裝飾線或其他面材裝飾線，其優點是構造簡單直接，鋁單板或其他面材可以與龍骨可靠連接，安全性高，平整度好;接縫處采用硅酮耐候膠密封，水密性好。

圖4 陶土板飾面裝飾線

在高層建筑中，當裝飾條尺寸很大時，建議采用裝飾線的龍骨不與建筑幕墻立柱連接，而是直接與主體結構連接，確保安全。當裝飾線尺寸大于立柱尺寸時，也可以通過構造設計讓裝飾條作為受力構件，節約材料。另外從防水方面考慮，裝飾線的固定壓塊建議采用通長設置，使打膠能有效控制，避免密封膠開裂。

2 建筑幕墻豎向外裝飾線在造型幕墻中的應用

造型幕墻通常會采用鋼鋁組合結構方式解決結構復雜多變的難題。建筑幕墻的支撐結構或立柱、橫梁采用鋼結構設計，通過轉接件或轉接鋼板來實現建筑造型，由于建筑分格通常會造成面板四點不共面。在造型建筑幕墻中，裝飾線除體現建筑挺拔的立面效果，對室內起到遮陽作用外，還可以緩解漸變的曲度，同時達到理想的裝飾效果［3］，如圖5所示造型幕墻節點。

圖5 造型幕墻節點

3 建筑幕墻裝飾線的受力分析

大規格的裝飾線在建筑幕墻中的運用越來越多，由于大規格裝飾線會承受較大的側向風荷載，使建筑幕墻的立柱承受一個較大的彎矩和扭矩，進而給支座帶來較復雜的作用力。正確分析荷載的傳遞路線以及各個構件的受力狀態，確定合理的結構方案，做到安全、合理、經濟是大規格的裝飾線設計必須面對的問題。對于單元式玻璃幕墻，在風荷載作用下，裝飾線對單元式立柱產生彎矩、剪力、拉壓力，同時還會對單元式立柱產生扭矩。下面以武漢浙商大廈單元式玻璃幕墻構造如圖6所示寬幅、窄幅的外裝飾線進行分析。武漢浙商大廈單元式玻璃幕墻豎向外裝飾線挑出玻璃面700 mm，在正向風荷載的作用下，單元立柱的X軸受彎，同時承受軸向力;在側向風荷載的作用下，單元立柱的Y軸受彎，寬幅豎向裝飾線由于加了斜桿，因此裝飾線龍骨傳到單元立柱的力是X和Y方向的水平力所受到的扭轉力矩很小，窄幅豎向裝飾線龍骨傳到單元立柱的力除了X和Y方向的水平力外還附加一個扭轉力矩。帶有大規格裝飾線的單元幕墻立柱結構設計時，除了考慮截面強軸抗彎外，還要考慮弱軸抗彎，截面抗扭，單元板塊的面內水平限位。

圖6 豎向裝飾線

3.1 在側風作用下的強度驗算

側向荷載作用在裝飾線面板上，通過鋼架傳遞到單元立柱上。下面以寬幅裝飾線模型在側風作用下的強度進行計算:

立柱承受的側向水平線荷載:標準值:W=qK×B=1.85×0.7/2=0.65 kN/m;設計值:Wc=q × B=2.67 ×0.7/2=0.94 kN/m。立柱承受的水平向水平線荷載:標準值:S=qK×B=0.56 kN/m;設計值:Sc=q×B=0.80 kN/m。荷載設計值組合表達式:COMB1=Wc+Sc。I=43.532+13.538+9.257 ×2.06/0.7=84.31 cm4。通過軟件計算得到立柱跨中最大彎矩為Mc=1.338 kN·m(側向);M=0.556 kN·m(正向)。

對較弱截面母料進行計算，截面母料計算圖見圖7。

圖7 截面母料計算圖

按剛度分配在各自立柱上的水平彎矩大小為:

按剛度分配在各自立柱上的側向彎矩大小為:

作用在母料上的最大彎曲應力:

結論:鋼材最大強度應力比為0.613＜1，因此鋼材滿足要求，鋁立柱在側線荷載作用下最大撓度大小為6.4 mm＜3 970/180=22 mm，立柱最大強度109.1 MPa，結構均滿足要求。

3.2 立柱抗扭驗算

寬幅模型在荷載COMB1=Wc+Sc作用下，Tmax=43 069 N·mm。

扭矩按剛度分配到立柱與角鋼上:

立柱扭轉抵抗矩大小如下:

扭矩作用在鋁立柱下剪切應力大小為:

扭矩作用在角鋼下剪切應力大小為:

滿足要求。

窄幅模型的Tmax=92 621 N·mm。

扭矩按剛度分配到立柱與角鋼上:

扭矩作用在鋁立柱下剪切應力大小為:

扭矩作用在角鋼下剪切應力大小為:

滿足要求。

通過對單元式幕墻裝飾線在側向荷載作用下，單元立柱的強度及抗扭驗算，提高我們對側風作用下單元式幕墻立柱受力狀態的認識，由于單元幕墻橫梁和立柱都有明顯的強弱軸，并且由于開口料抗扭轉能力較差，當外荷載作用在單元構件的弱向時，必須充分考慮構件的抵抗能力，并通過合理的結構布置，寬幅裝飾線通過加斜桿，減弱了偏心荷載對立柱產生的扭矩，使立柱受力更合理，可大幅度降低扭矩產生的剪應力及扭轉變形，使幕墻結構受力更合理、安全。

4 結語

建筑幕墻裝飾線可以采用多種形式，具體選用何種形式來實現外立面效果，應根據項目的具體情況確定。但無論采用何種構造設計，尤其是在承受荷載較大的高層建筑上使用時，更應采取相應的構造措施，在保證安裝方便的前提下，設法消除可能潛在的各種安全隱患，確保裝飾線的安全使用。

［1］李永波.玻璃幕墻明框裝飾條的構造設計［J］.門窗，2011(12):95-97.

［2］高樹鵬.構件式玻璃幕墻質量通病及防治措施［J］.建筑工人，2013(6):112-113.

［3］高樹鵬.福州海峽國際會展中心展廳外裝飾工程設計與施工［J］.福建建筑，2013(3):15-17.