建築幕牆的結構分類及特點

2021-05-14      閱讀:1821

       我國建築幕牆行業從(cóng)1983年開(kāi)始起步,三十年來(lái)建築材料及加工(gōng)工(gōng)藝的迅速發展,各種類型的建築材料研制成功,如各種密封膠的發明(míng)及其它隔聲(詞條“隔聲”由行業大(dà)百科提供)、防火填充材料的出現(xiàn),很(hěn)好(hǎo)地解決了(le)建築外(wài)圍對(duì)幕牆的指标要求,并逐漸成爲當代外(wài)牆建築裝飾新潮流。

  今天,幕牆不僅廣泛用(yòng)于各種建築物的外(wài)牆,還應用(yòng)于各種功能(néng)的建築内牆,如通信機房、電視(shì)演播室、航空(kōng)港(機場)、大(dà)車站(zhàn)、體育館、博物館、文(wén)化中心、大(dà)酒店(diàn)、大(dà)型商場等。

  面對(duì)幕牆新工(gōng)藝層出不窮,新材料琳琅滿目,爲了(le)幫助行業讀者,建立系統的、綜合的“幕牆結構”知(zhī)識體系,中國幕牆網特别制作(zuò)“幕牆結構分類及特點”大(dà)百科欄目。


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1.全玻幕牆

  全玻幕牆是一種全透明(míng)、全視(shì)野的玻璃幕牆,利用(yòng)玻璃的透明(míng)性(詞條“透明(míng)性”由行業大(dà)百科提供),追求建築物内外(wài)空(kōng)間的流通和(hé)融合,使人們可以透過玻璃清楚地看(kàn)到(dào)玻璃的整個結構系統,使結構系統由單純的支承作(zuò)用(yòng)轉向表現(xiàn)其可見性,從(cóng)而表現(xiàn)出建築裝飾的藝術感、層次感和(hé)立體感。具有重量輕、選材簡單、加工(gōng)工(gōng)廠(chǎng)化、施工(gōng)快(kuài)捷、維護維修方便、易于清洗等特點。其對(duì)于豐富建築造型立面效果的功效是其他(tā)材料無可比拟的,是現(xiàn)代科技在建築裝飾上(shàng)的體現(xiàn)

  1.1吊挂式全玻幕牆

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吊挂式全玻幕牆

1.2.點接駁式全玻幕牆

  每一分格玻璃用(yòng)點接駁鋼件以點連接形式固定,其所承受的各種荷載和(hé)作(zuò)用(yòng)(風(fēng)荷載、地震作(zuò)用(yòng)、溫度作(zuò)用(yòng)等)通過點接駁鋼件、鋼爪(詞條“鋼爪”由行業大(dà)百科提供)傳遞到(dào)受力支撐結構系統,再由中間受力支撐結構體系傳遞給主體結構;點接駁鋼件采用(yòng)球狀鉸接螺栓(可自(zì)由轉動),且球狀鉸接螺栓的轉動中心與玻璃重心是一緻的,可以消除由于外(wài)力(風(fēng)荷載、地震作(zuò)用(yòng)、溫度作(zuò)用(yòng)等)引起的玻璃位移。點接駁鋼爪有“H”形和(hé)“X”形等幾種形式。支承玻璃的受力支承結構系統可以是玻璃肋、鋼桁架(詞條“鋼桁架”由行業大(dà)百科提供)也(yě)可以是不鏽鋼拉杆、拉索或混合結構。因此點接駁全幕牆可分爲玻璃肋點接駁全玻幕牆、鋼桁架點接駁全玻幕牆、拉索式點接駁全玻幕牆、混合結構形式點接駁全幕玻牆。
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點支承玻璃肋玻璃幕牆
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點支撐玻璃幕牆—不鏽鋼拉杆式
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點支承玻璃幕牆—不鏽鋼拉索式
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點支承玻璃幕牆—不鏽鋼拉索式

2.座立式全玻幕牆

  “座裝式”全玻璃幕牆(詞條“全玻璃幕牆”由行業大(dà)百科提供)的玻璃重量由底部玻璃槽承擔,“座裝式”與“吊挂式”的全玻璃幕牆完成後外(wài)觀上(shàng)沒有區(qū)别。
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座立式全玻幕牆

2.框架式(元件式)幕牆 框架式(元件式,構件幕牆的豎框(或橫梁)先安裝在主體結構上(shàng),再安裝橫梁(或豎框),豎框和(hé)橫梁組成框格,面闆材料在工(gōng)廠(chǎng)内加工(gōng)成單元組件,再固定在豎框和(hé)橫梁組成的框格上(shàng)。面闆材料單元組件所承受的荷載要通過豎框(或橫梁)傳遞給主體結構。該結構較常見的形式是:豎框和(hé)橫梁現(xiàn)場安裝形成框格後将面闆材料單元組件固定于骨架上(shàng),面闆材料單元組件豎向接逢在立柱上(shàng),橫向接逢在橫梁上(shàng),并進行密封膠接逢處理(lǐ),防雨水(shuǐ)滲透、空(kōng)氣滲透。

  框架式(元件式)幕牆主要特點

  (1)施工(gōng)手段靈活,工(gōng)藝較爲成熟,經過較多工(gōng)程實踐檢驗,是目前采用(yòng)較多的幕牆結構形式。

  (2)主體結構适應能(néng)力強,安裝順序基本不受主體結構的影響。

  (3)采用(yòng)密封膠接逢處理(lǐ),水(shuǐ)密性、氣密性好(hǎo),具有較好(hǎo)的保溫(詞條“保溫”由行業大(dà)百科提供)、隔聲降噪能(néng)力,具有一定的抗層間位移能(néng)力。

  (4)面闆材料單元組件工(gōng)廠(chǎng)制作(zuò),結構膠使用(yòng)性能(néng)有保證。

  (5)大(dà)量安裝工(gōng)序現(xiàn)場進行,要求現(xiàn)場管理(lǐ)工(gōng)作(zuò)量大(dà)。

  (6)密封膠施工(gōng)要求嚴格,前期清洗、打膠(詞條“打膠”由行業大(dà)百科提供)過程對(duì)工(gōng)人素質要求高(gāo);安裝打膠控制點多,工(gōng)序多,要求工(gōng)程管理(lǐ)質量高(gāo)。


半隐框 橫明(míng)豎隐玻璃幕牆


全隐框玻璃幕牆


明(míng)框玻璃幕牆

3. 單元式幕牆是由許多獨立的單元組合而成,每個獨立單元組件内部所有闆塊安裝、闆塊間接縫密封均在工(gōng)廠(chǎng)内加工(gōng)組裝完成,分類編号按工(gōng)程安裝順序運往工(gōng)地吊裝,安裝可與主體結構施工(gōng)同步進行(相差5-6個樓層即可)。通常每個單元組件爲一個樓層高(gāo)(或二、三個樓層高(gāo))、一個分格寬,單元與單元之間采用(yòng)陰陽鑲嵌的結構形式,即單元組件的左右豎框、上(shàng)下(xià)橫框都是和(hé)相鄰單元組件對(duì)插,通過對(duì)插形成組合杆,從(cóng)而形成單元組件間接逢。單元組件的豎框直接固定在主體結構上(shàng),所承受的荷載是由單元組件的豎框直接傳遞到(dào)主體結構。

  其主要特點爲:

  (1)幕牆單元工(gōng)廠(chǎng)内加工(gōng)制作(zuò)易實現(xiàn)工(gōng)業化生産,降低(dī)人工(gōng)費用(yòng),控制單元質量;大(dà)量的加工(gōng)制做、準備工(gōng)作(zuò)在工(gōng)廠(chǎng)内完成,從(cóng)而縮短幕牆現(xiàn)場施工(gōng)周期和(hé)工(gōng)程施工(gōng)周期,爲業主帶來(lái)較大(dà)的經濟效益和(hé)社會(huì)效益。

  (2)單元與單元之間陰陽鑲嵌連接,适應主體結構位移能(néng)力強,能(néng)有效吸收地震作(zuò)用(yòng)、溫度變化、層間位移,單元式幕牆較适用(yòng)于超高(gāo)層建築和(hé)純鋼結構高(gāo)層建築。

  (3)接逢處多使用(yòng)膠條密封,不使用(yòng)耐候膠(詞條“耐候膠”由行業大(dà)百科提供)(是目前國内外(wài)幕牆技術的發展趨勢),不受天氣對(duì)打膠的影響,工(gōng)期易控制。

  (4)由于單元式幕牆主要在室内施工(gōng)安裝,主體結構适應能(néng)力較差,不适用(yòng)于有剪力牆(詞條“剪力牆”由行業大(dà)百科提供)和(hé)窗間牆的主體結構。

  (5)要求有嚴格的施工(gōng)組織管理(lǐ),施工(gōng)時(shí)有嚴格的施工(gōng)順序,必須按對(duì)插的次序進行安 裝。對(duì)主體施工(gōng)用(yòng)垂直運輸設備等施工(gōng)機械的安放(fàng)位置有嚴格限制,否則将影響整個工(gōng)程的安裝。

單元式玻璃幕牆(詞條“單元式玻璃幕牆”由行業大(dà)百科提供)


單元式鋁闆幕牆

  4. 半單元式幕牆 是先在主體結構上(shàng)安裝豎框或豎框與橫梁組成的框架,豎框和(hé)相鄰豎框對(duì)插,通過對(duì)插形成組合杆。單元組件(裝飾面闆(詞條“飾面闆”由行業大(dà)百科提供))再固定在豎框或橫梁上(shàng)。一般有兩種結構形式:一種是豎框先安裝在主體結構上(shàng),豎料上(shàng)裝有挂接闆塊的裝置,橫梁與面闆材料組成單元闆塊,闆塊挂接豎料上(shàng)。豎向接縫在豎框上(shàng),橫向采用(yòng)上(shàng)下(xià)單元闆塊對(duì)插接縫,進行接縫處理(lǐ),形成整片幕牆。另一種是豎框與橫梁組成框架,固定于主體結構上(shàng),面闆組成獨立的小(xiǎo)闆塊,挂接于框架上(shàng)。豎向接縫在豎框上(shàng),橫向接縫在橫梁上(shàng),并進行接縫處理(lǐ),形成整片幕牆。

  其主要特點是:

  (1)豎框采用(yòng)對(duì)插形式,變位适應能(néng)力強,具有較強的層間位移調節能(néng)力,抗震性能(néng)好(hǎo)。

  (2)豎框通過對(duì)插形成接逢,對(duì)地震作(zuò)用(yòng)、溫度變化等引起的變形适應能(néng)力好(hǎo),且位移時(shí)噪聲小(xiǎo)。

  (3)易實現(xiàn)工(gōng)業化生産,可減少現(xiàn)場加工(gōng)、安裝工(gōng)序,易于控制工(gōng)程質量。

  (4)現(xiàn)場施工(gōng)周期短,接逢處多使用(yòng)膠條密封,一般不使用(yòng)耐候膠(是目前國内外(wài)幕牆技術的發展趨勢),不受天氣對(duì)打膠的影響,易縮短施工(gōng)周期。

  (5)可交叉作(zuò)業施工(gōng),施工(gōng)手段靈活,受主體結構影響小(xiǎo)。

  (6)維修保養方便,維護、更換闆塊時(shí)不影響周圍闆塊。

  5.雙層呼吸式幕牆:

  功能(néng)要點――智能(néng)化、節能(néng):雙層幕牆的導熱、遮陽特性,可以明(míng)顯減少樓宇内的能(néng)量消耗。通過被動使用(yòng)光能(néng),冬季通過雙層幕牆的熱量損失可減少30%,夏季通過夜間散熱,可使用(yòng)戶減少使用(yòng)空(kōng)調,從(cóng)而減少能(néng)量的損耗。如果夜間散熱和(hé)遮陽闆(詞條“遮陽闆”由行業大(dà)百科提供)使用(yòng)正确,還可以保持室内溫度低(dī)于室外(wài)。

  通風(fēng)、防塵:自(zì)然通風(fēng),即使天氣惡劣,也(yě)一樣可以開(kāi)窗換氣。減少空(kōng)調綜合症的發生,提高(gāo)人們的生活質素和(hé)工(gōng)作(zuò)效率。

  隔音(yīn):研究檢測,對(duì)隔音(yīn)效果影響最大(dà)的是通風(fēng)口的開(kāi)口位置。即使窗戶開(kāi)放(fàng),雙層幕牆仍可達到(dào)單層幕牆窗戶關閉時(shí)的隔音(yīn)效果。不僅隔斷室外(wài)噪音(yīn),而且也(yě)隔斷房間之間和(hé)樓層之間的噪音(yīn)。

  換氣過程―――夏季,出風(fēng)口開(kāi)啓,依據熱壓原理(lǐ)(煙(yān)囪效應(詞條“煙(yān)囪效應”由行業大(dà)百科提供)),冷氣會(huì)從(cóng)進風(fēng)口進入雙層幕牆的空(kōng)氣緩沖層;進行熱交換後,熱空(kōng)氣從(cóng)出風(fēng)口排出。若内層幕牆開(kāi)啓,也(yě)可将室内頂部的熱空(kōng)氣同時(shí)排出。冬季,出風(fēng)口關閉,空(kōng)氣緩沖層在溫室層的作(zuò)用(yòng)下(xià),緩沖層溫度會(huì)高(gāo)于室外(wài),從(cóng)而也(yě)提高(gāo)内層幕牆外(wài)表面溫度(詞條“表面溫度”由行業大(dà)百科提供),這(zhè)樣會(huì)大(dà)大(dà)降低(dī)室内熱損失(詞條“熱損失”由行業大(dà)百科提供)。

外(wài)通風(fēng)雙層幕牆(中國奧運射擊館)

内通風(fēng)雙層幕牆

内通風(fēng)雙層幕牆

雙層通風(fēng)幕牆剖面圖

  6.石材幕牆

  銷釘式結構:此結構屬石材幹挂技術第一代産品,是在石闆的上(shàng)下(xià)端面鑽孔,采用(yòng)托闆與銷釘固定。此結構簡便,但(dàn)闆面爲局部受力,易産生擠壓應力,闆塊抗變形能(néng)力不好(hǎo),且闆塊破損後不宜更換,适用(yòng)于低(dī)層建築(詞條“低(dī)層建築”由行業大(dà)百科提供)。

  半圓槽結構:此結構屬石材幹挂技術第二代産品,是指在石闆的上(shàng)下(xià)端面銑成半圓槽口,采用(yòng)托闆及半圓勾闆固定,此結構受力較銷釘合理(lǐ),較易吸收變形,考慮到(dào)強度(詞條“強度”由行業大(dà)百科提供)問題,一般多用(yòng)不鏽鋼勾闆,但(dàn)闆塊破損後不宜更換,适用(yòng)于低(dī)層建築。

  通長槽固定方式:此結構是在石闆上(shàng)下(xià)端面開(kāi)設通長槽口,采用(yòng)鋁合金(jīn)通長勾闆固定,其特點是受力合理(lǐ),可靠性高(gāo),闆塊抗變形能(néng)力強,且闆塊破損後可實現(xiàn)更換要求,适用(yòng)于高(gāo)層建築。

  背栓式結構:此結構屬石材幹挂技術第三代産品,是目前世界上(shàng)較先進技術,在國内,隻有我公司有此技術、加工(gōng)和(hé)施工(gōng)技術及進口專用(yòng)加工(gōng)設備,是國内石材幕牆技術發展的方向,其特點是實現(xiàn)石材的無應力(詞條“應力”由行業大(dà)百科提供)加工(gōng),石材背面采用(yòng)不鏽鋼脹栓連接,連接強度高(gāo),節省強度值約30%左右,闆塊抗變形能(néng)力強,且闆塊破損後可實現(xiàn)更換要求,适用(yòng)于高(gāo)層建築,我公司在上(shàng)海浦東國際金(jīn)融大(dà)廈首次采用(yòng)此種技術。

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蜂窩石材幕牆
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花(huā)崗岩石材幕牆——不鏽鋼挂件式

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花(huā)崗岩石材幕牆(中國美(měi)術館)

7.鋁闆幕牆

  鋁單闆幕牆采用(yòng)優質高(gāo)強度鋁合金(jīn)闆材,其常用(yòng)厚度爲1.5、2.0、2.5、3.0MM,型号爲3003,狀态爲H24。其構造主要由面闆、加強筋和(hé)角碼組成。角碼可直接由面闆折彎、沖壓成型,也(yě)可在面闆的小(xiǎo)邊上(shàng)鉚裝角碼成型。加強筋與闆面後的電焊螺釘(螺釘是直接焊在闆面背面的)連接,使之成爲一個牢固的整體,極大(dà)增強了(le)鋁單闆幕牆的強度與剛性(詞條“剛性”由行業大(dà)百科提供),保證了(le)長期使用(yòng)中的平整度及抗風(fēng)抗震能(néng)力。如果需要隔音(yīn)保溫,可在鋁闆内側安裝高(gāo)效的隔音(yīn)保溫材料。


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單層鋁闆幕牆

8.陶土闆幕牆

  通過陶的不可變特性鑄就永恒的幕牆視(shì)覺效果。(Eine zeitlos moderne Fassadenoptik mit dem unverwechselbaren Charakter von Keramik. )

  陶土闆(詞條“陶土闆”由行業大(dà)百科提供)幕牆最初起源于德國著名的屋頂瓦制造商Von Mueller Dachprodukte GmbH & Co. KG,這(zhè)裏我們簡稱Von Mueller,他(tā)們的工(gōng)程師Thomas Herzog教授于1980年代設想将屋頂瓦應用(yòng)到(dào)牆面,最終根據陶瓦的挂接方式,發明(míng)了(le)用(yòng)于外(wài)牆的幹挂體系和(hé)幕牆陶土闆。爲了(le)把這(zhè)套系統推向市場,Von Mueller在格爾利茨(Goerlitz)成立了(le)一個專門(mén)生産陶土闆的工(gōng)廠(chǎng)---阿格通(ArGeTon)。1985年第一個陶土闆項目在德國慕尼黑落成。在随後的幾年中,阿格通公司逐漸完善陶土闆挂接方式,由最初的木(mù)結構最終完善到(dào)現(xiàn)在的兩大(dà)鋁結構幕牆系統(有橫龍骨系統和(hé)無橫龍骨系統,見後面的介紹)。2005年Von Mueller公司和(hé)Wienerberger Gruppe結成了(le)戰略聯盟,成爲全球最大(dà)的陶土磚生産商。

陶土闆幕牆

陶土闆幕牆

  9.千思闆幕牆

  千思闆牌闆材是一種建築幕牆用(yòng)高(gāo)壓熱固化木(mù)纖維闆,其是由普通型或阻燃型高(gāo)壓熱固化木(mù)纖維(HPL)芯闆與一或兩個裝飾面層在高(gāo)溫高(gāo)壓條件下(xià)固化粘結形成的闆材。“千思闆”是這(zhè)種闆材的一個國際知(zhī)名品牌。千思闆牌闆材是一種漂亮(liàng)的、多功能(néng)的室外(wài)、室内用(yòng)建材。具有衆多優異特點的千思闆牌闆材品質高(gāo)、無公害、清潔、安全、舒适,爲人類環境創造了(le)溫和(hé)的生活空(kōng)間。

千思闆幕牆

千思闆幕牆

千思闆幕牆

  10.GRC闆幕牆

  GRC幕牆闆,或稱:GRC外(wài)牆挂闆。

GRC闆幕牆

GRC闆幕牆

GRC闆幕牆

  11.陶瓷闆幕牆

  陶瓷闆是一種由高(gāo)嶺土黏土和(hé)其它無機非金(jīn)屬材料,經成形、經1200度高(gāo)溫煅燒等生産工(gōng)藝制成的闆狀陶瓷(詞條“陶瓷”由行業大(dà)百科提供)制品,幕牆面闆應用(yòng)陶瓷闆。

陶瓷闆幕牆

陶瓷闆幕牆節點圖

  12.光電幕牆

  光電幕牆,即粘貼在玻璃上(shàng),鑲嵌于兩片玻璃之間,通過電池可将光能(néng)轉化成電能(néng)。這(zhè)就是--太陽能(néng)光電幕牆。它是用(yòng)光電池、光電闆技術,把太陽光轉化爲電能(néng),它關鍵的技術是太陽能(néng)光電池技術。太陽能(néng)光電池是利用(yòng)太陽光的光子能(néng)量,使得被照射的電解液或者半導體材料的電子移動,從(cóng)而産生電壓,這(zhè)稱爲光電效應。

光電幕牆


結語:

  去年,全球竣工(gōng)的200米上(shàng)的超高(gāo)層(詞條“超高(gāo)層”由行業大(dà)百科提供)幕牆建築共有144座,總量再創新高(gāo)!而中國占據了(le)53%,超過一半,僅深圳一個城(chéng)市,就超過美(měi)國全國的竣工(gōng)量!同時(shí),據可靠統計(jì)數據顯示,今年全球的超高(gāo)層幕牆建築竣工(gōng)數量還會(huì)大(dà)幅提升,仍然是中國占比最多。

  30餘年來(lái),伴随着我國國民經濟的持續快(kuài)速發展和(hé)城(chéng)市化進程的加快(kuài),我國建築幕牆行業實現(xiàn)了(le)從(cóng)無到(dào)有、從(cóng)外(wài)資一統天下(xià)到(dào)國内企業主導、從(cóng)模仿引進到(dào)自(zì)主創新的跨越式發展,到(dào) 21世紀初我國已經發展成爲幕牆行業世界第一生産大(dà)國和(hé)使用(yòng)大(dà)國。

  在中國建築金(jīn)屬結構協會(huì)鋁門(mén)窗幕牆委員會(huì)開(kāi)展的建築門(mén)窗幕牆行業數據大(dà)調查中收集、整理(lǐ)的行業數據顯示,2017年我國建築門(mén)窗幕牆的市場總值達到(dào)6000億元,不論是從(cóng)市場體量及竣工(gōng)面積來(lái)看(kàn),目前我國已經成爲全球最大(dà)的幕牆門(mén)窗市場,建築幕牆門(mén)窗的需求量占全球需求總量2/3以上(shàng),其中玻璃幕牆占到(dào)全部幕牆的60%以上(shàng)。其他(tā)高(gāo)科技含量類幕牆産品(智能(néng)幕牆、生态幕牆(詞條“生态幕牆”由行業大(dà)百科提供)、膜結構幕牆等)占比較小(xiǎo),尚不足4%。

  在未來(lái),幕牆類型和(hé)工(gōng)藝與科技的結合,全力響應全球節能(néng)減排的号召,智能(néng)型幕牆,如太陽能(néng)光伏幕牆、通風(fēng)道(dào)呼吸幕牆、感應風(fēng)雨智能(néng)幕牆等,将展示出建築的獨特魅力。



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