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悬吊式全玻璃幕墙采用玻璃板及玻璃肋的悬挂支撑,幕墙玻璃的重量由上部结构梁承担,因此,幕墙玻璃自然垂直,板面平整,反射影像真实。更重要的是,在地震或强风的冲击下,整块玻璃在一定限度内会发生弹性变形,避免应力集中,导致玻璃破碎。
1995年1月的阪神大地震中,悬挂式全玻璃幕墙的完好率远高于落地式全玻璃幕墙,而且落地式全玻璃幕墙的高度一般都在6m以下。
经相关方调查,悬挂式全玻璃幕墙局部损坏的主要原因为:
①混凝土结构破坏造成整个幕墙的变形、损坏;
②吊挂钢结构损坏:膨胀螺栓松动、焊缝断裂、组合钢夹片断裂;
③玻璃边缘有裂纹、穿孔;
④玻璃与金属横杆距离太小;
⑤玻璃间的硅胶黏合剂黏合失效。
阪神大地震的悲剧
从这个角度看,改变支撑形式来加强抗震抗风能力是一种结构上的成功,但由于结构承重部分的改变,对新承重结构的细节和工艺提出了更高的要求。日本阪神地震中悬挂式全玻璃幕墙出现的问题(虽然大部分问题都是早期产品)对我国新兴的悬挂式全玻璃幕墙来说是一个很好的反面教材。如何加强悬挂式全玻璃幕墙的质量,根据我们多年的工作经验,现总结如下:
1、从建筑设计开始就应该明确方向,从承重梁上考虑增加承载力,在土建阶段就做好构件的预埋工作,避免现在经常出现的“中途改变”现象。
2、对于中间改变支撑形式的幕墙结构设计,要求钢结构主要紧固件要么穿透楼板,要么穿透梁;要么打穿混凝土表面,直接将构件与钢筋焊接在一起;至少要采用骨胶螺栓,不得采用膨胀螺栓。
3、对于与玻璃紧贴的楔形金属接触的吊夹,最好采用整体锻造钢夹和线切割机加工的钢夹。此类夹虽然体积大、价格贵(国外产品每只1800-2000元),安装难度大,但安全性高,耐候性好,对于昂贵的大片玻璃来说性价比还是比较低的。目前国内进口的组合式钢夹螺栓较多,钢夹不是锻造的,安装时螺栓的紧固力控制比较困难,价格虽然较低,但安全性和耐候性不如整体钢夹。
4、钢夹接触部位严禁采用玻璃钻孔、螺栓紧固技术。由于悬挂式全玻幕墙的玻璃每块面积一般在10m2以上,重量在500kg至1000kg之间,且未经过钢化强化处理,钻孔后应力集中,极易破裂。
5、使用高强度结构玻璃胶。市面上有许多种外观相似的透明玻璃胶,价格从5元到50元不等。价格相差如此巨大,质量也参差不齐。有些人为了降低成本偷工减料,使用低档透明玻璃胶作为全玻璃幕墙面板与肋板之间的连接。笔者曾在北京港澳中心对面的某大厦看到全玻璃幕墙使用的透明胶,用手指一按,胶粘剂与玻璃粘结部位几乎完全分离。试想这样的胶水是如何传递面板与肋板之间的剪应力和拉应力的。
悬吊式幕墙施工
全玻璃幕墙安装施工为多式联动施工,不仅工序复杂,而且要求操作非常精细,同时与其他分项工程施工进度密切相关。为保证玻璃幕墙施工安装的顺利进行,必须根据工程实际情况编制单项工程的施工组织设计,并经总承包单位确认。
1.施工准备
1. 技术准备
1. 技术数据收集
现场土建设计资料收集及土建结构尺寸测量。由于土建施工时可能会有一些变更,实际尺寸可能与设计图不一致。全玻璃幕墙对土建结构尺寸要求较高,因此在设计前必须到现场测量,取得第一手资料。然后才能根据业主要求绘制实用的幕墙分区图。对于有大门出入口的区域,还需要与制作自动旋转门、全玻璃门的单位配合,确保玻璃幕墙在门体及门边有可靠的关闭性。同时,还要满足自动旋转门的安装和维护要求。
2. 设计及施工方案确定
设计施工方案确定。在设计、划分玻璃幕墙时,除考虑统一美观外,还应注意尽量减少玻璃的规格型号。由于各类建筑的室外设计各有不同,对于有室外大雨棚、行车坡道等工程,更应注意协调整体施工顺序和进度,防止其他室外设施的施工影响吊车移动和玻璃幕墙的安装。正式施工前,还应对施工范围内的场地进行平整、填筑,清理场地,保证吊车移动顺畅。
(二)材料及设备准备
1.主材质量检验
(1)检查玻璃的尺寸、规格是否正确。特别注意检查玻璃在储运过程中是否有破损,如发现有裂纹、破碎的玻璃,不得安装,应立即通知厂方重新加工,尽快补充。
(2)检查金属结构件材质是否符合设计要求,构件是否平直,加工尺寸、精度、孔位是否符合设计要求。第一层防锈漆应涂好钢结构玻璃雨棚价格,各构件编号应标记清楚。
2.主要施工机械及机具的检验
(1)玻璃起重运输机械设备的检查,特别是起重机的操作系统和电动吸盘的性能检查。
(2)各种电动和手动工具的性能检查。
(3)预埋件位置与设计位置偏差不宜大于20mm。
3.搭建脚手架
由于施工过程中的不同需求,施工时搭建的脚手架必须满足不同的要求。
(1)在布放线路和制作承重钢结构支架时,应分别在幕墙玻璃的两侧建造,以方便工人在不同位置进行焊接、安装作业。
(2)玻璃幕墙安装时,应在幕墙内侧搭设,这样既便于玻璃吊装和斜插,又不至于碰到脚手架,也便于站在脚手架上下部的工人方便地握住手动吸盘,协助起重机将玻璃准确定位。
(3)玻璃安装完毕后,就该注胶、清理了。此时需要在室外搭设另一排脚手架。由于全玻璃幕墙连续面积大,室外脚手架无法与主体结构连接,因此要特别注意脚手架的支撑和稳定性。可用锚栓、钢索、斜撑柱等连接。施工时,应在每层操作层的高度处铺设脚手板,顶部搭设围栏,并用铁丝固定。搭建和拆除脚手架时要格外小心,不要从高处扔下钢管、扣件,以防损坏玻璃。
2.悬挂式全玻璃幕墙安装施工
1. 线路定位
放线是玻璃幕墙安装施工中一项技术难度较大的工作,除了要充分理解设计要求外,还需要有丰富的工作经验。由于有些细节结构处理在设计图中并没有明确说明,而是留给操作人员根据现场情况自行处理,尤其对于玻璃面积大、楼层多的高层玻璃幕墙,放线难度更大。
1. 测量与布局
(1)幕墙定位轴的测量与放样,必须与主体结构主轴平行或垂直,避免幕墙施工与室内外装饰施工发生冲突,产生边角不平整、装饰面不平行等缺陷。
(2)采用高精度激光水平仪、经纬仪,并用标准钢卷尺、砝码、水平仪检查。高度大于7m的幕墙,应重复测量两次,确保幕墙的垂直精度。要求上下中心线偏差小于1~2mm。
(3)测量、放样应在风力不大于4级时进行,实际放样与设计图之间的误差应调整、分散、吸收,不应累积。一般通过适当调整缝隙宽度、框的定位等方法解决。如发现尺寸误差较大,应及时报告,以便重新制作一片玻璃或采用其他方法合理解决。
2. 线路定位
全玻璃幕墙是将玻璃直接固定于主体结构上,因此应先将玻璃的位置在地面弹起,再根据外缘尺寸确定锚固点。
(二)上部承重钢结构安装
(1)注意检查预埋件或锚固钢板的牢固性。选用的锚栓质量应可靠。锚栓不应位于靠近钢筋混凝土构件边缘的位置。钻孔直径、深度应符合锚栓生产厂家的技术要求。孔内灰渣应吹净。
(2)各构件安装位置、高度应严格按照布置图、设计图要求,最重要的是承重钢梁中心线必须与幕墙中心线一致,椭圆螺孔中心必须与设计的吊杆螺栓位置一致。
(3)内金属夹安装必须平整、直,用分段拉丝检查调整焊接产生的偏差;外金属夹应按数量装配,必须平直;内、外金属夹间距应均匀,尺寸应符合设计要求。
(4)钢结构全部焊接完毕后,应进行隐蔽工程质量检查,请监理工程师签字验收,检查合格后方可刷防锈漆。
(三)下框架及侧框架的安装
施工应严格按照布置图、设计标高进行,所有钢结构表面及焊缝均应涂刷防锈漆,下框内灰尘应清理干净,每块玻璃下应垫至少2块氯丁橡胶垫,垫宽与槽宽相同,长度不小于100mm。
(四)玻璃安装
1.玻璃挂
大玻璃安装是一项非常细致、精密的整体施工,施工前应检查各工位人员是否到位,各类机具、工具是否齐全正常,安全措施是否可靠。高空作业工具、零部件必须装入工具包内,并放置牢固,防止物品坠落伤人或砸碎玻璃。全部检查完毕后,方可吊装玻璃。
(1)再次检查玻璃的质量,特别是玻璃上是否有裂痕、断边,铜夹的位置是否正确。用干布擦去玻璃表面的灰尘,用记号笔在玻璃的中心位置做记号。
(2)安装电动吸盘机,电动吸盘机必须对称放置,略高于玻璃中心,以使吸起的玻璃不致左右倾斜或旋转。
(3)试验抬起。电动吸盘机必须定位,然后将玻璃抬起2-3cm进行测试。
检查每个吸盘是否牢固地吸附在玻璃上。
(4)在玻璃上适当的位置安装手动吸盘、钢索和侧面防护胶套。玻璃上的手动吸盘可以让不同高度的作业工人用手帮助玻璃移动就位。钢索用于帮助工人控制玻璃在吊起、旋转和就位时的摆动,防止玻璃因风和起重机旋转而失控。
(5)在上、下框内侧需安装玻璃处粘贴低发泡隔条,隔条宽度应与设计胶缝宽度一致,粘贴时应留有足够的注胶厚度。
2. 玻璃就位
(1)起重机将玻璃移到正确位置后,司机必须听从指挥人员命令,操作液压微动操作杆,使玻璃缓慢地移近正确位置。
(2)上层工人应托好玻璃,防止玻璃在升降时与钢架相碰。下层各工位工人能托住手动吸盘后,即可将接头一侧的保护胶套取下。利用悬挂式电动吸盘的手动落链,将玻璃缓慢地抬起,使玻璃下端略微超过下框。此时下层工人应及时将玻璃轻轻地拉入槽口内,并用木板挡住,防止与相邻玻璃相碰。另外,有的工人用木板支撑玻璃下端,保证落链缓慢放下玻璃时,玻璃能放在底框的槽口内钢结构玻璃雨棚价格,防止玻璃下端与金属槽口相碰。
(3)玻璃定位。安装玻璃吊挂夹具,将吊杆螺栓置于钢梁上标记的定位位置。反复调整吊杆螺栓,使玻璃正确吊装定位。第一片玻璃到位后,检查玻璃侧面的垂直度。后续玻璃检查上下间隙是否与已放玻璃的上下间隙相等,并符合设计要求。
(4)上外金属夹安装完毕后,用圆形泡沫塑料条填充上下框外槽,以暂时固定安装好的玻璃。
(五)注密封胶
(1)注射区域的所有玻璃和金属表面必须用丙酮或专用清洁剂擦拭干净,切勿用湿布或水擦洗,注射区域表面必须干燥。
(2)沿接缝处贴上胶带,防止硅胶污染玻璃。
(3)应安排经过培训的专业注胶工进行注胶,注胶时应内外两面同时进行,注胶速度要均匀,厚度要均匀,不得有气泡。
(4)注胶完毕后,用专用工具将胶刮平,使胶缝处略微凹陷。
(5)雨天、刮风天不宜进行注胶作业,防止雨水、风沙侵入胶缝。另外,在5℃以下的低温环境下不宜进行注胶作业,气温过低会导致胶水流淌,延缓固化时间,甚至影响抗拉强度。严格按照产品使用说明进行施工。
(6)耐候硅酮嵌缝胶的施工厚度应在35~45mm之间,胶缝过薄不利于保证密封质量和防止雨水侵袭。
(7)胶缝宽度由设计计算确定,最小宽度为6mm,常用宽度为8mm,当风荷载较大或抗震要求较高时,可采用10mm或12mm。
(8)结构硅酮密封胶必须在产品的有效期内使用,施工验收报告中必须包含产品合格证明文件和记录。
(六)表面清理及验收
(1)清洁玻璃的内外表面。
(2)再次检查胶缝,并进行必要的修补。
(3)整理施工记录和验收文件,积累经验和资料。
3. 维护和修理
目前全玻璃幕墙的维护和维修还没有得到业主的足够重视。现在全玻璃幕墙所用的材料都有一定的有效期,在正常使用过程中应定期观察和保养。因此,在验收交付后,使用单位最好制定幕墙的维护和维修计划,并与相关公司签订合同。
(1)幕墙清洗的频率和周期应根据幕墙上积尘、污染的程度来确定。每年至少应清洗一次。
(2)清洗幕墙外墙的机械设备(如清洗机或吊篮等)应有安全防护装置,且不应划伤幕墙表面。
(3)风速四级以上或大雨时,不得进行维修作业。
(4)发现密封胶脱落、破损时,应及时修补或更换。
(5)定期检查吊顶内的承重钢结构,如有锈蚀,应除锈,重新涂漆。
(6)如发现玻璃松动,应查找原因,及时修复或更换。
(7)发现玻璃出现裂纹时,应及时采取临时加固措施并立即安排更换,避免造成严重伤害。
(8)遇到台风、地震、火灾等自然灾害时,应在灾后对玻璃幕墙进行全面检查。
(9)正常使用情况下,玻璃幕墙应每五年进行一次全面检查。
流程图
防范措施
由于悬挂式全玻幕墙为无框幕墙,且单片玻璃面积较大,因此,施工时应特别注意以下几点:
1.玻璃边缘打磨
玻璃在加工时,上下端及两侧必须打磨光滑,条件允许的情况下,建议采用精磨工艺(类似车窗玻璃)。不要因为上下端不外露而忽视质量要求。因为玻璃在生产加工过程中存在内应力。吊装时玻璃下部必须临时放在地面受力。玻璃上端有铜片,局部应力很大,如果边缘不光滑,玻璃在使用过程中由于复杂的外力和内应力的共同作用,玻璃容易产生裂纹。
2.玻璃包装
由于玻璃体积较大,木质包装箱必须牢固,吊装点必须设计好。除了用聚苯乙烯泡沫板将玻璃紧紧地包裹在包装箱四周外,不能简单地用纸隔开,而必须用双面聚苯乙烯泡沫板紧紧包裹。玻璃包装箱在运输和吊装过程中,里面的玻璃不能移动。
3. 内外夹设计
在设计玻璃内外夹、框时,需要与其他专业施工密切配合,防止玻璃幕墙安装完成后,其他专业施工在上面焊接或在夹上钻孔。这是因为其他专业施工队不了解玻璃幕墙的特殊结构,只考虑自己专业施工的方便。焊接火花、焊渣溅到玻璃幕墙上,会对玻璃造成不可逆的损坏。其他专业施工人员更应注意防止工具、物品掉落,避免玻璃破碎。
维护
目前全玻璃幕墙的维护和维修还没有得到业主的足够重视。现在全玻璃幕墙所用的材料都有一定的有效期,在正常使用过程中应定期观察和保养。因此,在验收交付后,使用单位最好制定幕墙的维护和维修计划,并与相关公司签订合同。
(1)幕墙清洗的频率和周期应根据幕墙上灰尘、污垢的程度确定,每年至少清洗一次。 (2)清洗幕墙外表的机械设备(如清洗机或吊篮等)应设有安全防护装置,防止划伤幕墙表面。
(3)风力达到4级以上或大雨天不得进行维修作业。 (4)如发现密封胶脱落、破损,应及时修补或更换。 (5)应定期检查吊顶内的承重钢结构,如发现生锈,应拆除并重新涂漆。 (6)如发现玻璃松动,应查找原因,及时修补或更换。
(7)发现玻璃出现裂纹时,应及时采取临时加固措施并立即安排更换,避免造成严重伤害。
(8)遇到台风、地震、火灾等自然灾害时,应在灾后对玻璃幕墙进行全面检查。