悬挑式透光夹芯板幕墙在建筑设计中的应用

 

　　幕墙是一种广泛使用的建筑外围护结构或装饰结构，它由支承结构与镶嵌板材组成，不承担主体结构所受的作用力。目前，建筑上应用最多的是玻璃幕墙。虽然玻璃幕墙具有良好的装饰效果，但也存在一些比较突出的问题。针对现有玻璃幕墙技术的不足，提供一种悬挑式透光夹芯板幕墙。这种幕墙使用透光夹芯板取代玻璃，采用悬挑安装结构，具有单板面积大、综合力学性能优异、透光率与玻璃相似、表面色彩亮丽、装饰性好、安全可靠和安装简便等特点，能够满足现代建筑对幕墙功能、外观和造型的多种不同要求。 

 

 

　　玻璃幕墙按安装结构可分为：明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙和点式玻璃幕墙等几类。明框玻璃幕墙以特殊断面的铝合金型材为框架，玻璃面板全嵌入型材的凹槽内。其特点在于铝合金型材本身兼有骨架结构和固定玻璃的双重作用，安全性较好，但装饰性较差。隐框玻璃幕墙的金属框隐蔽在玻璃的背面，玻璃在铝框外侧，用硅酮结构密封胶粘结，幕墙的荷载主要靠密封胶承受，装饰效果好，但安全性取决于粘接质量，存在一定隐患。点（支）式玻璃幕墙是用金属连接件和紧固件装入玻璃四角上的安装孔，将其固定。其在安全性和装饰性上居中，故发展很快。 

 

　　玻璃幕墙虽然在建筑领域广泛应用，但存在着单片玻璃面积小、幕墙整体性差、质感单调、反射影像畸变、存在光污染、爆破碎片下坠造成人员伤害等不足；同时，与之适应的安装方式存在着结构复杂、承载力差、安装难度大和造价高等问题；限制了玻璃幕墙的装饰性能和应用范围，无法满足现代建筑对幕墙功能、外观和造型的多种需求。 

 

 

　　悬挑式透光夹芯板幕墙的围护面板是透光夹芯板，它是以透光型玻璃钢板作内、外蒙皮，中间夹有透光型玻璃钢板或聚丙烯PP蜂窝芯材，板外表面涂敷有高耐候型装饰层。在透光夹芯板的边缘处开有安装孔。透光夹芯板通过偏心支撑杆和通用支撑杆与主体结构牢固连接；相邻二块板之间的连接缝隙用密封胶密封。支撑杆的一端通过沉头螺栓组与透光夹芯板连接，另一端的座板与主体结构连接。支撑杆与主体结构可以分别采用焊接、锚固螺栓或膨胀螺栓等方式连接。 

 

 

　　4.1 校核透光夹芯板的轮廓尺寸及安装孔位置尺寸，在安装孔内装入沉头螺栓组，背紧靠近透光夹芯板的2个螺母，并保证沉头螺栓组可以自由转动；

 

　　4.2 在主体结构上，按施工图样标注尺寸，在与透光夹芯板四角部位的安装孔相对应的位置，划出安装标记； 

 

　　4.3 起吊透光夹芯板至安装位置，在四角部位的沉头螺栓组上旋入偏心调节支撑杆，偏心调节支撑杆的初始偏心距； 

 

　　4.4 将透光夹芯板初步调整至安装位置后，依次将偏心支撑杆上的座板与主体结构连接； 

 

　　4.5 反复精细地调整偏心支撑杆的偏心距和沉头螺栓组的轴线位置，使透光夹芯板在幕墙安装面上处于正确位置；同时，调整沉头螺栓组与偏心杆之间的螺纹，使透光夹芯板和主体结构之间的距离达到设计要求；随后将偏心支撑杆上的螺母和锁紧螺母旋紧固定； 

 

　　4.6 在其余的沉头螺栓组上旋入通用支撑杆，并调整长度，初步检测调整透光板的平整性，按对角线原则，逐次将通用支撑杆上的座板与主体结构上的预埋钢板连接牢固； 

 

　　4.7 通过沉头螺栓组与连接杆之间的螺纹，反复精细地调整支撑杆的长度，使透光夹芯板和主体结构之间的距离达到设计要求；随后将支撑杆上的螺母按技术要求旋紧固定； 

 

　　4.8 重复工艺步骤a ~ g，安装第二块透光夹芯板； 

 

　　4.9 在相邻的二块透光夹芯板对接边之间的缝隙处灌注密封胶； 

 

　　4.10 依次重复上述工艺步骤，直至整个幕墙施工完毕。 

 

 

　　悬挑式透光夹芯板幕墙采用的透光夹芯板，具有透光良好、轻质高强、抗冲击、耐老化、外观艳丽和使用寿命长的优势，可以按框架单元的相同尺寸生产。采用大板面使得透光夹芯板幕墙更加简洁，提高了建筑外立面的整体性；利用外表面装饰层和内部的光源可使建筑或景观昼夜均具装饰效果，可使建筑造型更具艺术感染力。 

 

　　结构中使用的偏心支撑杆和通用支撑杆的结构简单、承载力强、调整效果好、施工方便。采用悬挑连接方式，内部光源可无遮挡地照在内壁上，使幕墙在夜晚能够产生通体发光的效果。沉头螺帽采用与板同色的涂装，则整个幕墙的外表面几乎不露安装痕迹，从而达到隐形连接的目的。 

 

　　悬挑式透光夹芯板幕墙的安装工艺步骤，使用普通吊装工具起吊安装；在装配工艺上采用初步定位后，将透光夹芯板四角装入的偏心支撑杆与主体结构焊接，随后，对透光夹芯板进行三维调节，精确定位；其后，连接其余支撑杆，并调整板面平整度。这种方法，施工难度小、安装精度高，有利于提高安装质量和速度、降低工时成本。 

 

 

　　在江苏某地建造的一个标志性塔形景观，包括石台基、塔体和雕塑三部分，塔体为正棱锥形，主体尺寸为：5×3.02×21.6m（底边长×顶边长×高），塔体构筑物主体为钢筋混凝土框架结构，共6层。按造型设计的要求，将该建筑景观各立面按每层一块设计透光夹芯板，四个立面的夹芯板的尺寸相同，外表面按要求喷涂红色高耐候性氟碳涂料。

 

全部按照上述工艺步骤生产安装施工。工程设计使用24块透光夹芯板，平均单块面积14.45m2。如使用单块面积为1.2m2（0.8*1.5m）的彩色镀膜玻璃至少要288块，用量是透光夹芯板幕墙的12倍。塔体外观的整体效果要明显地优于玻璃幕墙。从力学分析和计算可以得出连接支撑件的承载重量仅为同等玻璃幕墙连接支撑件承重的1/3，说明其结构稳固性和安全性优于玻璃幕墙。特别是夜幕降临时，打开内部的LED光源，整个塔身通体发光、熠熠生辉，展现了异样的装饰效果。 

 

 

　　采用透光夹芯板作为幕墙的围护材料，这种材料可以制成与建筑框架尺寸相同的单元板，其周边均布安装孔，主体结构上设有与孔位置相对应的预埋钢板，透光夹芯板与主体结构之间采用偏心支撑杆和通用支撑杆悬挑连接，两种支撑杆分别具有三维及轴向调节的功能，可实现隐形连接和夜间通体透光的效果。与玻璃幕墙相比，具有透光良好、轻质高强、抗冲击、单板面积大、悬挑隐形连接、墙面规整、色泽艳丽、安全可靠、使用寿命长、施工方便、性价比高等突出优点。悬挑式透光夹芯板幕墙及其连接结构，可以应用于景观构筑物、框架结构建筑的幕墙、围护以及其他类似的装饰领域，并具有广阔的应用前景。 

 

　　参考文献 

 

　　[1]刘雄亚 透光复合材料、碳纤维复合材料及其应用[M].北京:化学工业出版社，2006. 

　　[2]林克辉.新型建筑材料及应用［M］.广州:华南理工大学出版社，2006. 

　　[3]蒋庆华.环境与建筑功能材料［M］.北京:化学工业出版社，2007.