開縫式鋁板幕墻的設計探討

    隨著幕墻技術(shù)的迅速發(fā)展，各種先進的幕墻設計理念和幕墻結(jié)構(gòu)在各個工程上得到廣泛應用，本文探討的是開縫鋁板幕墻系統(tǒng)的設計方法。

    傳統(tǒng)的鋁板幕墻是采用密封打膠工藝來保證水密性能和氣密性能。眾多的工程經(jīng)驗表明該工藝具有安裝方便，施工簡單的特點，但也有如下的缺點：現(xiàn)場打硅酮膠進行接縫處的密封，使得接縫易蓄積灰塵，污染幕墻表面。并且不能夠消除內(nèi)外壓力差，結(jié)構(gòu)位移變形時，一旦密封膠發(fā)生開裂，將是一個滲水隱患。并且由于是四邊用螺釘固定，鋁板很難消除熱脹冷縮時對其的影響，鋁板表面容易變形，形成“臌肚子”現(xiàn)象，影響了幕墻的平整度。而采用等壓原理掛鉤設計的開縫式鋁板幕墻系統(tǒng)可以解決這些影響。

    開縫鋁板幕墻系統(tǒng)，是指在鋁板板塊的接縫采用不打膠的工藝，通過開縫讓鋁板背后的空氣層能夠順暢的流通，可以起到良好的絕熱及吸聲效果，且在空氣層流通的過程中可以將冷凝水揮發(fā)掉。由于接縫處采用不打膠的工藝，減少了鋁板的表面污染，使鋁板表面保持長期清潔。同時由于鋁板背后的空氣層與室外的空氣是相通等壓，從而防止雨水由于壓力差進入室內(nèi)，冷凝水和水量的滲漏水可以通過每層設置的排水板 ( 兼作隔氣板) 分層排出。鋁板背后的空氣層通過空氣對流減少了熱轉(zhuǎn)換，在夏季，可以減少建筑制冷成本，在冬季則可以大大減少采暖費用。

    下面通過兩個開縫鋁板系統(tǒng)的設計實例進行分析。

    系統(tǒng)一是將 3mm 鋁單板板塊通過鋁掛板掛接在立柱的螺桿上，見圖 1 和圖 2。

    這個系統(tǒng)為無橫梁結(jié)構(gòu)，立柱設計為 U 形狀，在其上安裝 M8 掛接螺栓，螺桿上放置 2mm 厚的抗震防噪音尼龍?zhí)�，鋁板上用 U 形鋁作為加強筋，鋁板通過 4mm 厚的鋁掛板掛接在 M8 掛接螺桿上。

    在板塊的上部通過螺釘固定在立柱兩邊的角碼上來進行板塊的定位，其中一邊的螺釘是固定的，而另外一邊在鋁板副框上開長圓孔，使其在橫向可以消化掉熱脹冷縮對其的影響，見圖 3。防雨屏是由1.5mm 厚的防水背板和 50mm 厚保溫棉構(gòu)成，保溫棉通過保溫棉釘固定在背板上，保溫棉后面設置了針孔鋁箔，可以揮發(fā)掉可能產(chǎn)生的水氣，保證保溫棉處于干燥狀態(tài)。鋁板板塊之間的 12mm 接縫完全開敞，使面板與背板之間的空氣腔與室外相通，空氣層內(nèi)的壓力 Pe 與外界壓力 Po 基本相等，形成了等壓腔，抑制了由于壓力差產(chǎn)生的水的逆流通，少量的滲漏水與冷凝水通過每層設置的排水板 (兼作隔氣板) 排出室外，從而形成完善的排水系統(tǒng)。幕墻的氣密性則由防雨屏與龍骨的打膠密封來實現(xiàn)。

    為了達到更好的空氣等壓效果，我們在每層設置了一道隔氣板。通過分隔空氣，使每層形成一個等壓空氣腔，有效的降低因為高度變化而引起的氣壓差。同時隔氣板兼作排水板，冷凝水和滲漏水可以分層排出。該系統(tǒng)中由于板塊是通過掛板掛接在螺桿上，只有上邊用螺釘固定定位，板塊在重力作用下處于自由懸掛的狀態(tài)，所以板塊的受力和抗熱脹冷縮的能力均達到較好的性能。

    系統(tǒng)二是不折邊鋁板的開縫設計，鋁板的不折邊工藝可以使幕墻達到極高的平整度�？梢员苊庥捎阡X板折邊產(chǎn)生的弧邊彎曲的現(xiàn)象。見圖 3、圖 4。
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    該系統(tǒng)的豎龍骨采用熱鍍鋅方鋼管，橫龍骨用熱鍍鋅角鋼，在鋁板掛點位置用 4mm 鋼板和 4 號角鋼做成鋼支座焊接在豎龍骨上，將鋁合金掛板底座固定在鋼支座上，鋁合金掛板底座上設置了防滑的咬合齒紋。鋁板板塊通過鋁制掛鉤掛接在掛板底座上。因鋁板采用不折邊工藝，鋁板通過電栓焊固定副框與加強筋。板塊的上邊副框型材與彎曲鋼板用螺釘連接。防雨屏的設置與系統(tǒng)一的方式相同，是由 1.5mm 厚的防水背板和 50mm 厚保溫棉構(gòu)成。通過每層設置的隔氣板，使少量的滲漏水與冷凝水能夠?qū)訉优懦�。與系統(tǒng)一不一樣的是板塊接縫沒有完全敞開，而是通過設置擋水膠條形成連續(xù)的雨幕，使水密性能更佳。

    在外墻的轉(zhuǎn)角位置，為了防止空氣串通和負風壓的影響，可以在轉(zhuǎn)角的兩邊 500mm 左右的位置設置豎向隔氣板，通過豎向隔氣板可以有效防止負風壓對等壓腔的破壞。

    采用掛鉤系統(tǒng)的幕墻鋁板板塊可以完全在工廠加工成為單元成品，板塊可以根據(jù)實際情況以每一層或二層高度做一個板塊，現(xiàn)場安裝很是方便并且大大提高安裝速度。在鋁板單元中的分割接口部位是通過背后的連接鋁材將 2 塊或 3 塊鋁板連成一個單元板塊，其設置及掛鉤見圖 5。圖 6 是一個不折邊鋁板單元的制作組裝圖，板塊大小為 1200mm×3300mm。根據(jù)強度要求每 300mm 左右布置一根加強筋，板塊四周布置鋁副框，掛鉤安裝在鋁副框上，在鋁板分割處留 10mm 分割縫，后面用連接鋁料固定加強。圖 6 并且表示了鋁板板塊在消化熱脹冷縮對其影響的示意圖，避免了常見的鋁板“臌肚子”現(xiàn)象，并且在影響結(jié)束后能夠自動復位。

    綜合上面兩個系統(tǒng)的設計，開縫鋁板幕墻的核心是等壓原理的應用和防雨屏隔氣板的設置，通過開敞的接縫使等壓腔內(nèi)的壓力 Pe 與外界壓力 Po 基本相等。防雨屏保證了水密性與保溫性能。隔氣板有效的降低因高度變化而引起的氣壓差，同時形成了合理的排水通路。防雨屏與龍骨的密封是一個關(guān)鍵因素，接縫打膠的部位必須認真檢查后方可以安裝面板。系統(tǒng)一中由于接縫完全開敞，如果空氣中灰塵顆粒太多易產(chǎn)生污染，所以建議不要在重污染地區(qū)采用。系統(tǒng)二由于采用了連續(xù)的膠條形成一道屏障，可以阻擋空氣中的灰塵顆粒，故適用于污染地區(qū)和多雨水地區(qū)。

參 考 文 獻

[1] 《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范 (JGJ133- 2001)》.

[2] 《TIME- SAVER 系列手冊- 簡捷圖示外墻細部設計手冊》. 中國建筑工業(yè)出版社, 2001.

[3] 《建筑幕墻與采光頂設計施工手冊》. 中國建筑工業(yè)出版社, 2002.