大跨度陽(yáng)光板幕墻安裝工藝的綜合改進(jìn)與應(yīng)用

李周明

摘要：針對(duì)大跨度陽(yáng)光板幕墻在端部及跨中固定支座處受溫度變化影響時(shí)無(wú)法自由伸縮的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)陽(yáng)光板的安裝固定方式進(jìn)行必要的改進(jìn)，以求達(dá)到減小安裝時(shí)引發(fā)的應(yīng)力、抵消熱脹冷縮效應(yīng)、降低施工成本的目的。通過(guò)廈深鐵路深圳坪山站外立面弧形陽(yáng)光板幕墻裝飾工程的施工實(shí)例，介紹了大跨度陽(yáng)光板幕墻的安裝工藝，為類似工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：大跨度；陽(yáng)光板幕墻；安裝工藝；改進(jìn)應(yīng)用

一、工程概況

廈深鐵路廣東段深圳坪山站位于廣東省深圳市東側(cè)坪山新區(qū)，為線正下式站房，站房南北兩側(cè)弧形立面采用8mm厚實(shí)芯陽(yáng)光板和3mm厚鋁板組合幕墻，弧形面長(zhǎng)度168m，展開垂直高度16.8m，幕墻總面積5644.8㎡，距地高度32m，單塊陽(yáng)光板跨度3m。

二、陽(yáng)光板的特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

陽(yáng)光板是一種新型高強(qiáng)、透光、節(jié)能材料，采用陽(yáng)光板作為幕墻的飾面材料，可以有效的將建筑美學(xué)、建筑功能、建筑節(jié)能和建筑結(jié)構(gòu)等因素有機(jī)的統(tǒng)一起來(lái)，不僅減輕了主體建筑的荷載，滿足室內(nèi)光線強(qiáng)度的要求，又可以達(dá)到節(jié)約能源的效果。我國(guó)自20世紀(jì)90年代初期開始，在一些大型公共建筑上率先采用陽(yáng)光板，為這一材料在國(guó)內(nèi)的推廣積聚了可貴的設(shè)計(jì)、施工和日常維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)。受地區(qū)差異、溫度變化、陽(yáng)光板線性膨脹率、板材跨度及裝修效果等因素影響，致使大跨度陽(yáng)光板在端部和跨中位置必須采用可以抵消熱脹冷縮效應(yīng)的安裝方式。為了更好的展現(xiàn)陽(yáng)光板的裝修效果以及建筑師的設(shè)計(jì)意圖，結(jié)合國(guó)家現(xiàn)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此項(xiàng)技術(shù)作進(jìn)一步的改進(jìn)。

三、陽(yáng)光板幕墻的安裝工藝原理

實(shí)芯陽(yáng)光板比較常見的厚度為4mm、6mm、8mm，再厚的規(guī)格需訂做加工，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，施工成本加大。因受其陽(yáng)光板厚度和強(qiáng)度限制，導(dǎo)致陽(yáng)光板的跨度不宜過(guò)大，直接影響建筑裝修效果，若采用大跨度陽(yáng)光板，需在跨中增設(shè)龍骨，采用螺釘固定，若固定太緊而引發(fā)應(yīng)力，將限制陽(yáng)光板在溫度變化時(shí)的自由伸縮，造成陽(yáng)光板破壞。

針對(duì)大跨度陽(yáng)光板幕墻在端部及跨中固定支座處受溫度變化影響時(shí)無(wú)法自由伸縮的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)陽(yáng)光板的安裝方式進(jìn)行改進(jìn)，以求達(dá)到減小安裝時(shí)引發(fā)的應(yīng)力、抵消熱脹冷縮效應(yīng)、降低施工成本的目的。

3.1 減小板材在安裝過(guò)程中引發(fā)的應(yīng)力

板材在切割時(shí)必須考慮熱脹冷縮因素，并為板材預(yù)留足夠的膨脹間隙。板材溫度移動(dòng)的范圍主要由板材的線膨脹系數(shù)（α=0.065mm/m.℃）、安裝地的極限最高氣溫（Tmax.）或極限最低氣溫（Tmin.）與安裝時(shí)的氣溫（T）之差（Δt）、板材的長(zhǎng)度（l）或?qū)挾龋╳）決定：總膨脹（收縮）尺寸δ=膨脹系數(shù)α ×當(dāng)?shù)刈罡呋蜃畹蜌鉁嘏c安裝時(shí)氣溫之差Δt ×板材長(zhǎng)度l或?qū)挾葁。

以本工程選用的北京拜耳公司生產(chǎn)的雙面UV漫射聚碳酸脂陽(yáng)光板為例進(jìn)行核算，單塊陽(yáng)光板長(zhǎng)3米，寬1.5米，深圳市50年的最高氣溫38.7℃，最低氣溫0.2℃，安裝時(shí)的平均氣溫16.6℃：

橫向總膨脹尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（38.7-16.6）×3=4.32mm

豎向總膨脹尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（38.7-16.6）×1.5=2.16mm

橫向總收縮尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（0.2-16.6）×3=-3.2mm

豎向總收縮尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（0.2-16.6）×1.5=-1.6mm

考慮陽(yáng)光板因溫度變化而膨脹產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致板材破壞，在陽(yáng)光板安裝時(shí)必須根據(jù)橫、豎向膨脹尺寸為板材預(yù)留足夠的膨脹間隙δ，為了防止陽(yáng)光板可能因風(fēng)壓或其他重壓荷載而脫落，陽(yáng)光板必須要有一定的嵌入深度b，如圖3.1所示；同時(shí)跨中固定陽(yáng)光板的螺栓開孔孔徑需比螺絲直徑偏大，預(yù)留膨脹空間，以此減小因應(yīng)力產(chǎn)生的變形，最后再根據(jù)陽(yáng)光板的橫、豎向伸縮尺寸和荷載計(jì)算確定鋁合金型材的寬度和厚度。

圖3.1 陽(yáng)光板幕墻節(jié)點(diǎn)安裝詳圖

3.2 跨中增設(shè)滑移支座，抵消熱脹冷縮效應(yīng)，增大單塊板材跨度

為了能夠更好的抵消熱脹冷縮效應(yīng)，在單塊陽(yáng)光板的跨中龍骨處設(shè)置上下左右四個(gè)方向可以自由滑動(dòng)的鋁合金滑移支座，并采用大帽防水自攻釘將陽(yáng)光板固定在滑移支座上，如圖3.2所示，從而抵消陽(yáng)光板的熱脹冷縮效應(yīng)，增大單塊陽(yáng)光板的跨度，提高建筑裝飾效果，降低施工成本。

圖3.2 鋁合金滑移支座安裝圖和實(shí)體應(yīng)用

3.3 陽(yáng)光板幕墻的安裝

根據(jù)陽(yáng)光板幕墻深化設(shè)計(jì)圖紙布置預(yù)埋件并安裝主次龍骨，然后進(jìn)行鋁合金型材基座的安裝和陽(yáng)光板的安裝，再通過(guò)自攻螺釘從相鄰兩塊陽(yáng)光板中間的縫隙用鋁合金壓板把陽(yáng)光板固定在龍骨上，鋁合金型材基座與龍骨接觸部位和鋁合金型材與陽(yáng)光板上下接觸部位采用三元乙丙膠條密封，板塊之間利用鋁合金蓋板封口并用密封膠密封。

四、陽(yáng)光板幕墻安裝技術(shù)要點(diǎn)

4.1 滑移支座安裝

在安裝陽(yáng)光板之前，先通過(guò)自攻螺釘將滑移支座的底座固定在跨中龍骨上，待單塊陽(yáng)光板安裝完畢后，再安裝滑移支座的滑移部件，然后對(duì)準(zhǔn)滑移支座的安裝部位，采用打孔機(jī)在陽(yáng)光板上鉆孔，最后采用大帽釘將陽(yáng)光板固定在滑移支座上。滑移支座見圖4.1所示。

圖4.1 滑移支座實(shí)體圖

4.2 陽(yáng)光板安裝

1、安裝要點(diǎn)

采用螺絲穿孔安裝陽(yáng)光板時(shí)，板材的開孔孔徑須比螺栓直徑大50%，以備熱脹冷縮時(shí)板材產(chǎn)生位移。禁止任何直接開孔同時(shí)固定螺絲的做法，無(wú)法預(yù)留熱脹冷縮空間。在板材上鉆孔時(shí)，孔與孔的間距不宜過(guò)大，也不能太小。間距大則累積熱膨脹長(zhǎng)度大，預(yù)留空間不足夠；間距小必然嚴(yán)重限制板材的移動(dòng)，造成應(yīng)力太集中。通常在板材上鉆孔時(shí)，孔間距在50cm比較合適，孔與板邊沿的距離在5cm以上。固定螺絲不宜擰得太緊，避免壓裂板材，以固定后允許板材輕微位移為好。

2、陽(yáng)光板接縫處的防水和密封處理

陽(yáng)光板安裝時(shí)，先采用自攻螺釘將鋁合金型材基座固定在幕墻龍骨上，再通過(guò)自攻螺釘從相鄰兩塊陽(yáng)光板中間的縫隙用鋁合金壓板把陽(yáng)光板固定在龍骨上，陽(yáng)光板與鋁合金基座和鋁合金壓板之間的密封，均采用三元乙丙橡膠條。橡膠條安裝時(shí)，必須卡在鋁合金型材的卡槽內(nèi)，橫向橡膠條與豎向橡膠條交接處不允許留縫，搭接處打密封膠處理。陽(yáng)光板在安裝時(shí)，板塊間接縫要保持一致，整體效果上確保幕墻的平整度。安裝完后陽(yáng)光板的縱縫、橫縫在一條線上（板間空隙必須符合板材熱脹冷縮要求）。板材安裝就位時(shí)，不允許把專用橡膠條擠壓變形。

4.3 蓋板安裝及密封處理

壓板安裝完畢后，將矩形蓋板直接扣在壓板上，蓋板安裝完畢后，用硅酮密封膠將橫向和豎向蓋板兩邊密封，以防止雨水滲入陽(yáng)光板內(nèi)部。蓋板安裝要橫平豎直，橫豎向蓋板兩側(cè)必須施打密封膠處理，密封膠要連續(xù)、飽滿，不允許斷開。施打密封膠時(shí)必須清理干凈蓋板和陽(yáng)光板密封處的表面，使密封膠與陽(yáng)光板和蓋板粘接牢固，無(wú)滲漏現(xiàn)象。必須注意的是橫向與豎向交接處的密封膠必須處理嚴(yán)密，豎向蓋板在安裝彎折處時(shí)嚴(yán)禁切斷安裝。

4.4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1、陽(yáng)光板、滑移支座及各配件的材質(zhì)、品種、式樣、規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

2、龍骨、滑移支座的位置必須準(zhǔn)確，各構(gòu)件的連接牢固可靠，無(wú)松動(dòng)。

3、為陽(yáng)光板在橫、豎向預(yù)留的膨脹間隙必須滿足設(shè)計(jì)要求。

4、陽(yáng)光板在安裝時(shí)嵌入鋁合金基座的深度必須滿足設(shè)計(jì)要求。

5、跨中固定陽(yáng)光板的螺栓開孔孔徑需比螺絲直徑偏大，預(yù)留膨脹空間。

6、陽(yáng)光板幕墻采用的密封材料必須符合設(shè)計(jì)要求，確保密封效果良好，無(wú)滲漏水現(xiàn)象。

7、陽(yáng)光板必須潔凈，顏色一致，無(wú)污染，幕墻整面應(yīng)順直，接縫應(yīng)嚴(yán)密。

五、陽(yáng)光板幕墻的效益分析

5.1 材料成本對(duì)比

在陽(yáng)光板板跨中加設(shè)可以雙向位移的鋁合金滑移支座，從而抵消了陽(yáng)光板的熱脹冷縮效應(yīng)，一方面可以增大單塊陽(yáng)光板的跨度，提高建筑裝飾效果；另一方面可以節(jié)約幕墻鋼骨架材料費(fèi)用。

5.2 人工費(fèi)用比較

陽(yáng)光板的比重為1.2×103 kg/m3，是傳統(tǒng)玻璃幕墻的0.4～0.6倍，由于其質(zhì)量輕，搬運(yùn)吊裝方便快捷，可以顯著提高施工工效，節(jié)約機(jī)械使用費(fèi)用。

5.3 間接費(fèi)用

1、節(jié)能方面：陽(yáng)光板透光率高達(dá)80%，傳熱系數(shù)低、隔熱性好，節(jié)約能量是相同厚度玻璃的1.5-1.7倍。

2、工期方面：本成果安裝簡(jiǎn)便快捷，施工效率高，與玻璃幕墻相比，不需要進(jìn)行副框與玻璃的粘貼固化，陽(yáng)光板到場(chǎng)就可以進(jìn)行安裝，顯著縮短了工期。

3、安全方面：陽(yáng)光板質(zhì)輕抗裂，安全性能好，不僅減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，還有力降低了高空作業(yè)時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)因素。

4、維修費(fèi)用：跨中增設(shè)的滑移支座抵消了陽(yáng)光板的熱脹冷縮效應(yīng)，有效減小了因應(yīng)力產(chǎn)生的變形，降低了陽(yáng)光板的破壞概率，從而減少了使用過(guò)程中因陽(yáng)光板破裂而產(chǎn)生的維修費(fèi)用。

通過(guò)以上分析，滑移支座式大跨度陽(yáng)光板幕墻施工工藝與傳統(tǒng)工藝相比，在人工費(fèi)、材料費(fèi)、間接費(fèi)用方面均有大幅度減少。通過(guò)在廈深鐵路廣東段深圳坪山站外立面幕墻工程中應(yīng)用比較，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

六、結(jié)束語(yǔ)

本技術(shù)針對(duì)大跨度陽(yáng)光板幕墻在端部及跨中固定支座處受溫度變化影響時(shí)無(wú)法自由伸縮的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)陽(yáng)光板的安裝固定方式進(jìn)行了改進(jìn)，減小了陽(yáng)光板在安裝時(shí)引發(fā)的應(yīng)力，確保了幕墻系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)在陽(yáng)光板的跨中增設(shè)了滑移支座，有效抵消了板材的熱脹冷縮效應(yīng)，增大了單塊陽(yáng)光板的跨度，提高了建筑裝飾效果。由于本技術(shù)具有優(yōu)異的抗變形性能，且工藝簡(jiǎn)單，操作方便靈活，安全系數(shù)高，又能保持施工作業(yè)的連續(xù)性，有利于提高施工進(jìn)度，降低成本，縮短工期，因此在以后的施工中值得大力推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

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