大尺寸全玻璃幕墻的加工與安裝

孫倉龍

上海臨港新片區經濟發展有限公司 上海 201306

隨著我國建筑業的發展和幕墻技術的不斷成熟，幕墻的應用范圍日益廣泛，在眾多種類的幕墻當中，又以玻璃幕墻最為主流。

全玻璃幕墻是隨著玻璃加工技術的提高和產品的多樣化而誕生的一種構造形式，它為建筑師創作奇特、透明、視野開闊的建筑提供了條件。全玻璃幕墻目前也已經發展成為一個獨立的多品種幕墻體系，它包括點式連接全玻璃幕墻、拉索式全玻璃幕墻和玻璃肋全玻璃幕墻[1]。

點式連接全玻璃幕墻是目前應用最廣泛、技術最成熟的一種全玻璃幕墻，也有人稱之為接駁式全玻璃幕墻。該類幕墻需要在強化后的玻璃四個角部打孔，然后用內外連接板夾住玻璃，并用螺栓加以固定。內側連接板通過后側的鋼結構龍骨或者鋁龍骨相連來固定面板玻璃。

拉索式全玻璃幕墻是一種比較先進的全玻璃幕墻結構，其集建筑、結構、功能、藝術于一體，結構輕巧、承載力強、空間通透、造型美觀，但是相應的工藝也更加復雜，施工難度較大，拉索式全玻璃幕墻主要通過索結構與主體連接，以達到受力的效果[2-3]。

玻璃肋全玻璃幕墻不同于其他全玻璃幕墻，其支撐系統不是金屬結構，而是采用玻璃支撐，這樣的構造大幅提高了幕墻系統的通透性，此外玻璃肋作為剛性支撐系統，相較于柔性拉索支撐幕墻而言，玻璃的尺寸可以做得更大，讓玻璃朝著更高、更寬、更厚的方向發展[4]。

隨著玻璃肋全玻璃幕墻的不斷發展，從加工制作、節點設計到現場安裝都已經有了較為成熟的工藝，然而對于大尺寸的全玻璃幕墻，各方面的加工及施工工藝也仍在摸索階段[5]。本文以大尺寸玻璃肋全玻璃幕墻系統為研究對象，研究其加工及安裝工藝。

1 全玻璃幕墻玻璃配置

玻璃肋全玻璃幕墻由外側玻璃面板與內側玻璃肋組成，剖面呈T形。玻璃面板及玻璃肋頂端開孔與不銹鋼吊掛件連接，吊掛件與結構預留預焊件連接，下部設置U形槽，U形槽內設置彈性墊片保證玻璃可以正常變形，玻璃肋的主要作用是承載玻璃面板的風荷載。

常規全玻璃幕墻無論是加工、運輸還是安裝都已經有一套成熟的工藝，但是隨著玻璃尺寸越來越大，其施工難度也呈指數級上升。

1.1 大尺寸玻璃配置設計

由于大尺寸的玻璃迎風面積大，相應的風荷載也大，設計師通常都通過增加玻璃的厚度，或者疊加玻璃的層數來確保玻璃的安全性，考慮到中空層，一般至少需要4塊玻璃疊加，且玻璃的厚度均至少在10 mm，如果沒有后續玻璃肋的支撐，部分全玻玻璃幕墻甚至用8塊玻璃之多，因此在選擇原片玻璃時一定要考慮其自身的平整度，否則在玻璃合片完成后就會形成“哈哈鏡”效果，影響整個全玻璃幕墻的視覺效果。

另外，使用全玻璃幕墻就是為了追求超高的透光率，然而玻璃數量的疊加卻會影響玻璃的透光性，所以在制作大尺寸的玻璃時，設計師肯定都會偏向于超白玻璃。

超白玻璃又被稱作無色玻璃、高透明玻璃，是所有玻璃產品中最高檔的品種，其具有高透光率、高透明性，產品表面晶瑩剔透、典雅，在整個玻璃家族中擁有“水晶王子”的美稱。高透光率決定了玻璃自身的品質，像其他類型的玻璃，比如浮法玻璃，透光率僅為86%，而超白玻璃透光率可達92%以上，也正是因為如此，超白玻璃的科技含量很高，生產難度也十分大，較高的品質也決定了其不菲的價格。

1.2 大尺寸玻璃節能設計

隨著建筑業的不斷發展，綠色建筑的要求也越來越高，目前對全玻璃幕墻的節能要求也特別高，為了確保全玻璃幕墻的節能效果，通常都會采用Low-E玻璃。Low-E玻璃即低輻射玻璃，其工藝原理是在玻璃基片的表面，鍍上一層具有低輻射特性的多層金屬（銀、銅、錫等）或其他化合物組成的膜層，從而使得玻璃具有更好的節能效果。鍍膜層大大降低了玻璃表面的輻射率，搭配常見的中空玻璃使用，能使玻璃的傳熱系數（K值）、太陽得熱系數（SHGC）、遮陽系數（SC）等性能參數得到大幅提高，因此，目前的辦公樓基本都會采用鍍膜玻璃以達到綠色節能的效果。

由于大尺寸全玻璃的玻璃層數和厚度一般很大，目前市面上的鍍膜設備基本上只能在厚度不大于20 mm的玻璃上鍍膜，因此，在大尺寸玻璃鍍膜工藝上，使用的是耐高溫的Low-E膜，采用先鍍膜，后鋼化夾膠合片的工藝，這對膜的性能、穩定性，以及加工廠的設備及工藝的要求更高，稍有不慎就會使得Low-E膜在玻璃鋼化的時候遭到破壞，影響最終的傳熱系數。

2 全玻璃幕墻節點構造

玻璃肋與玻璃面板的常規連接方式有3種。

第1種是機械連接型，利用螺栓的抗壓、抗剪和玻璃孔壁的抗壓能力，抵抗風荷載和自重。這種節點形式一旦有局部位置受損，整體結構形式就會失效，無法保證玻璃肋的整體功能和安全性。

第2種采用的是黏結型連接，通過運用抗剪型樹脂膠將不銹鋼夾板與玻璃肋黏結在一起，通過膠料產生的剪力，抵抗風荷載和自重作用，這種節點對廠家的樹脂加工工藝要求極高，如果樹脂的抗剪能力失效，整體結構也就沒有了作用。

第3種是目前使用得最多、最可靠的連接形式，即將上述工種連接方式結合在一起的組合型連接形式。在承壓型金屬墊片內填充承壓樹脂膠料，確保整個冗余結構共同承擔風荷載和自重作用，以減少部分玻璃破碎的風險。

隨著SGP膠片技術越來越成熟，大尺寸的全玻璃幕墻對于抗剪樹脂的選用都更加傾向于SGP膠片，離子型膠片SGP的剪切模量是PVB膠片的50倍以上，撕裂強度是PVB膠片的5倍以上，采用SGP膠片生產的夾層玻璃受力時，2片玻璃之間基本不會出現相對滑動，對玻璃的黏結能力也很強，能防止玻璃的破碎飛散。尤其是根據設計規范，SGP膠片相對于PVB膠片而言，可以參與抗風荷載的計算，對于玻璃肋大尺寸全玻璃幕墻而言，這可以大大減少玻璃的厚度，節約了成本。

然而，上述節點雖然有效解決了傳統節點的安全性問題，但是外觀上仍然能看到不銹鋼夾具，對建筑的整體效果有一定的影響。

設計師為了追求全玻璃幕墻的通透性，在玻璃連接節點上也有所創新，比如某工程的玻璃連接節點，采用了國內比較新的鈦合金SGP夾膠連接節點，在玻璃夾膠合片前，提前開槽將與玻璃熱膨脹系數接近的鈦合金連接板內嵌進玻璃，用SGP膠片將其固定在玻璃肋內，通過預留的鈦合金連接件與玻璃面板相連，小巧的鈦合金片使得全玻璃幕墻更為通透（圖1）。

圖1 鈦合金SGP夾膠連接節點

除此之外，通過鈦合金內嵌在玻璃中的節點形式，使得玻璃面板和玻璃肋本身不需要開孔，減少了玻璃因為開孔后孔邊應力集中導致玻璃破碎的風險，在節點安全性上考慮得更加周到。

3 全玻璃幕墻安裝工藝

3.1 托架法安裝

對于大尺寸的全玻璃幕墻，在安裝過程中需要十分謹慎，施工過程所產生的應力對玻璃的影響很大，就算玻璃沒有破碎，也會導致玻璃產生嚴重的變形，對后續的運營使用產生不小的影響。

某工程采用由高10 m、寬1.8 m的超大玻璃單元板塊組成的全玻璃幕墻系統，玻璃單元板超高，安裝難度極大，經多種安裝方案分析、論證，最終采用托架法進行安裝。為此定向設計并使用了與玻璃等高的鋁合金龍骨工裝托架，并通過7道橫向的綁帶將玻璃與托架綁扎固定，然后采用汽車吊通過工裝托架上預留的吊裝孔進行吊裝。起吊時玻璃自重能夠通過7道綁帶均衡地傳遞至托架上，確保超大玻璃變形控制在允許范圍之內。待玻璃吊裝至安裝位置后，將超大玻璃上方的不銹鋼夾具與結構進行固定連接，即可拆除玻璃托架，流水安裝后續玻璃單元板，安裝過程安全高效。

值得注意的是，大尺寸玻璃在使用托架法吊裝時，其翻身轉換工況較為關鍵和復雜。由于玻璃高10 m，在安裝托架時玻璃水平放置在地面，但是安裝完成面是豎直狀態，因此在翻身過程中，需要采用2臺汽車吊，一臺作為主吊，另一臺作為輔吊，通過“設備先同步抬升、主吊繼續抬升、輔吊同步下降”的雙機協同技術，完成大尺寸玻璃單元板塊“平至立”的轉換，極大地降低了玻璃尾部區域起扳時產生的集中應力風險。

3.2 吸盤法安裝

吸盤法是目前安裝大尺寸玻璃最安全、通用性相對最強的方法。當然，有別于安裝小型玻璃的常規吸盤，大尺寸玻璃板塊往往采用帶電動吸盤和轉動機構的定制支承框架系統，在玻璃支承結構框架上，沿長度方向均勻布置匹配玻璃自重的電動吸盤，在框架背后設置可轉動傳動機構，不僅解決了玻璃翻身困難的難題，也可實現不同角度大尺寸玻璃的可靠安裝。

值得注意的是，電動吸盤實用性很強，但是一旦玻璃因為意外發生破碎很有可能造成真空吸盤失效而導致玻璃滑落，因此采用吸盤法吊裝時，也應采用綁帶將玻璃與吸盤支架進行綁扎，增加一道保險措施，防止玻璃的高空的滑落。

4 全玻璃幕墻玻璃肋更換工藝

對于玻璃肋全玻璃幕墻而言，在前期施工及安裝過程中，通常都是先安裝內側的玻璃肋，再安裝外側的玻璃面板，這已經是一套非常成熟的施工工藝。然而如果玻璃肋破碎了，玻璃肋的更換就會變得十分困難。常規做法是根據安裝流程倒序施工，拆除與玻璃肋連接的2塊玻璃面板，再拆除并更換破碎的玻璃肋，最后恢復安裝2塊玻璃面板。這種做法的更換周期長，還需要拆除面板玻璃，施工風險大，可能會導致完好的面板玻璃破碎。

本文主要介紹某項目采用的室內玻璃肋更換工藝，在不拆除面板玻璃的情況下，完成室內玻璃肋拆除及安裝。

某項目玻璃肋破碎后采用的了一種軌道式玻璃肋入槽安裝拆除工藝，通過在玻璃肋兩側架設軌道，安裝滑輪的方式將玻璃肋“抽”出完成面。

1）先在主體結構上焊接1根橫向轉換梁用于電動葫蘆的生根以及右側安裝玻璃肋的入槽軌道安裝。電動葫蘆需要設置2個吊點（圖2）。第1個吊點用于將玻璃肋從室內平躺的位置轉至豎直方向，由于吸盤法本身吸盤的自重很大，電動葫蘆的起重性能有限，所以在室內更換玻璃時均采用的是托架法安裝工藝；第2個吊點則是配合操作人員將需要更換的玻璃肋入槽至軌道處，進行后續的玻璃肋滑移安裝作業。

圖2 入槽滑移法

2）在玻璃肋頂部不銹鋼掛件的兩側焊接U形滑輪組，在結構上采用2根方管作為滑移軌道，待玻璃肋進入軌道后，即可通過軌道準確地將玻璃肋推移至安裝位置，達到不用拆除玻璃面板的情況下，完成對玻璃肋的更換（圖3）。

圖3 玻璃肋滑輪節點示意

入槽滑移法除了可以用在室內更換破碎的玻璃肋，同樣也適用于一些狹小空間內無法使用汽車吊等大型設備的工況下，通過電動葫蘆及滑輪配合入槽將大尺寸玻璃面板及玻璃肋安裝到位。

5 結語

本文介紹了大尺寸玻璃肋全玻璃幕墻從節點設計的發展和不斷優化、加工廠的加工制作難度到現場安裝的施工工藝及風險控制，并通過工程實踐分析總結了2種不同的安裝技術方法和施工工藝，為類似超大面積全玻璃幕墻工程的建造提供了借鑒，也希望對玻璃肋全玻璃幕墻的應用發展起到拋磚引玉的作用。