玻璃幕墙学习总结刘顺Word文件下载.docx

1、单元式幕墙是在工厂将各构件预拼装成一定大小的安装单元然后运到现场进行安装的幕墙。单元组件已具备了这个单元的全部幕墙功能和构造要求。运往工地后可直接固定在主体结构上。每个单元组件上、下（左、右）框对插形成组合杆，完成单元组件间接缝，最终形成整幅幕墙。图4单元式玻璃幕墙（三）点式玻璃幕墙：主要有玻璃肋点式玻璃幕墙、单柱式、桁架式点式玻璃幕墙、拉索式、拉杆式点式玻璃幕墙、索网式点式玻璃幕墙。玻璃肋点式玻璃幕墙的玻璃面板将外部风压力和吸力传递给起梁作用的玻璃肋。其主要特点是通透性强，构造简洁。图5 玻璃肋点式玻璃幕墙单柱式支承点支式玻璃幕墙是用单根钢管、工字梁或方柱作为受力支承结构。其主要特点为构造简

2、洁，占地面积小，有建筑韵律感。图6 单柱式支承点支式玻璃幕墙桁架式支承点支式玻璃幕墙使用各种桁架结构，如平行弦桁架、三角形桁架等作为受力支承结构。其特点是将钢结构的雄浑构造美和玻璃的“透”完美结合。图7 桁架式支承点支式玻璃幕墙拉杆式支承点支式玻璃幕墙是用圆钢拉杆及悬空连接杆组成空间受力拉杆体系作为受力支承结构，其拉杆受拉，连接杆受压。整个受力结构体系轻盈、飘逸，通透性较好，但安装调试难度较大，造价较高。图8拉杆式支承点支式玻璃幕墙拉索式支承点支式玻璃幕墙是点支式玻璃幕墙中应用最广的形式，钢铰线和悬空连接杆张拉成空间索桁架。其承载力强，轻盈美观，通透性好，技术难度大。图9 拉索式支承点支式玻璃

3、幕墙索网支承点支式玻璃幕墙结构体系是对拉索拉杆桁架结构的简化，将拉紧的钢索平行布置在玻璃接缝后面，取消了部分构件，将通透性提高到最大限度。图10 索网支承点支式玻璃幕墙（四）全玻幕墙是一种全透明、全视野的玻璃幕墙，利用玻璃的透明性，追求建筑物内外空间流通和融合，是由玻璃肋和玻璃面板构成的玻璃幕墙。图11 全玻璃幕墙三、玻璃幕墙材料玻璃幕墙主要由玻璃面板、铝合金型材、建筑钢材（与钢结构用钢一致）、不锈钢、胶。（一）玻璃玻璃具有抗拉强度低，而抗压强度较高的特点，并且玻璃的弹性模量与铝材的较接近，说明这两种材料在配套使用时可以较好的协调变形。按照不同的玻璃加工制造工艺，主要有以下几种玻璃类型：退火玻

4、璃、钢化玻璃、半钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃等。其中，退火玻璃是目前应用最为广泛的玻璃类型，目前可以制作具有理想平面厚度在219mm的高质量、高清晰度的玻璃，在加工过程中可以对退火玻璃着色制造有色玻璃，或去色制造白色玻璃。钢化玻璃也称为预应力玻璃。经过热处理的钢化玻璃的机械性能得到了明显提高。它对均匀荷载、热应力和大多数冲击荷载的效应，大约是退火玻璃的4倍。钢化玻璃的抗弯强度比普通平板玻璃大45倍。如图12所示，玻璃的破坏会形成许多碎小玻璃粒。所以，同玻璃裂成尖锐片相比，钢化玻璃造成人员伤害的几率会大大降低。如此，在我国钢化玻璃也称安全玻璃。 图12钢化玻璃的碎裂后状态半钢化玻璃的加工工艺类似

5、于钢化玻璃，但其冷却过程较慢。半钢化玻璃强度的增加约为钢化玻璃的一半，加工厚度可达12mm。夹层玻璃是由两片或多片玻璃，如浮法玻璃、钢化或半钢化玻璃，玻璃间被一层或多层聚乙烯醇缩丁醛树脂（PVB）内夹层粘在一起，单层PVB内夹层厚0.38mm，国内常用夹层玻璃的中间层一般为两层PVB，厚度为0.76mm；如图13所示。在冲击荷载下，玻璃层可能会破碎，但碎片会牢固粘在内夹层里。所以，夹层玻璃是真正的安全玻璃。图13 夹层玻璃中空玻璃由两片，有时三片玻璃，通过边缘处的间隔条和密封胶相互连接而成。第一层的密封位于间隔条和玻璃面板之间，以防止潮气进入面板之间的空间，第二层的密封设置在间隔条之后和玻璃面

6、板之间，同时将间隔条和玻璃面板粘成一体，如图14所示。图14 中空玻璃防火玻璃按结构分类可分为复合防火玻璃（FFB）和单片防火玻璃（DFB）。（二）铝合金材料铝合金是玻璃幕墙的主要材料，尤其是在明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙、单元式幕墙中。铝具有质轻的特点，但是铝的弹性模量较小，因而，变形和稳定问题显得更为重要。另外，铝对温度变化更敏感，因而，当它不受约束时，会有较大的变形。在设计支承装置时必须加以考虑。（三）胶玻璃幕墙结构中使用的密封胶有结构密封胶、建筑密封胶、防火密封胶等，一般是结构和建筑以及防火密封胶配套使用。它的工作原理主要靠胶接和固化作用。注胶时应注意结构胶是否饱满，并且保证胶面必须平整

7、、光滑及玻璃表面清洁。在胶表面固化前，将注好胶的玻璃板块放于固化区，并应做好注胶记录。四、荷载及效应组合玻璃幕墙的作用荷载主要是自身的重力荷载和风荷载、地震作用和温度作用。幕墙在承受不同的荷载效应组合时，应具有足够的承载能力、刚度、稳定性和相对主体结构的位移能力。（一）荷载分类1.重力荷载对于垂直的玻璃及其幕墙结构，重力荷载只有材料本身的自重，对于斜玻璃及其幕墙结构，重力荷载除了材料自重外，还应考虑施工荷载、雪荷载及雨水荷载等。2.风荷载风荷载是直接作用于玻璃结构上的主要荷载，它垂直作用于玻璃的表面。直接承受风荷载的玻璃及其幕墙是一种薄壁外围护结构，在设计时，既要考虑长期使用过程中，又必须注意

8、到在阵风袭击下不受损坏，避免安全事故。建筑结构荷载规范GB50009规定了垂直于建筑物表面的风荷载标准值，对于幕墙结构其风荷载标准值，应按下式计算：wk=gzszw0对于围护结构，由于其刚性一般较大，在结构效应中可不必考虑其共振分量，此时可仅在平均风压的基础上，近似考虑脉动风瞬时的增大因素，可以通过风压体型系数s和阵风系数gz来计算其风荷载，其中，阵风系数gz，由于玻璃幕墙的面板及其横梁和立柱跨度较小，阵风影响较大。在计算其承载力和变形时应考虑阵风系数，保证玻璃幕墙构件的安全。3.地震作用玻璃幕墙构件抗震设计时应达到下述要求：在多遇烈度地震作用下，玻璃幕墙不能破坏应保持完好；在基本烈度地震作用

9、下，玻璃幕墙不应有严重破损，一般只允许部分面板破碎，经修理后，仍可以使用；在罕遇烈度地震作用下，玻璃幕墙虽严重破坏，但幕墙骨架不得脱落。可以看出幕墙抗震设计也应遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则。作用于玻璃幕墙平面外的分布水平地震作用标准值可按下式计算：qEk=EmaxGk/A注意：对于竖直玻璃幕墙（与水平面倾角为90度），qEk是垂直于幕墙的分布荷载。对于斜玻璃幕墙（倾角大于等于75度），可将水平荷载直接作用于幕墙；也可将水平向的分解到垂直于幕墙的地震作用分布荷载，忽略平行幕墙的分量。对于倾角小于75度的其他玻璃结构，地震作用效应的计算应另行考虑。平行于玻璃幕墙平面的集中水平地震作用

10、标准值可按下式计算：PEk=EmaxGk玻璃幕墙的支承结构以及连接件、锚固件所承受的地震作用标准值，应包括玻璃幕墙构件传来和其自身重力荷载标准值产生的地震作用标准值。4.温度作用在玻璃结构中，温度变化能够使玻璃面板、胶缝和支承结构产生附加应力和变形。在设计中，温度作用的影响一般通过建筑或结构构造措施解决。四、玻璃幕墙设计玻璃幕墙的设计包含承载力验算和挠度验算。非抗震设计的玻璃幕墙，应计算重力荷载、风荷载。S=g SGk+ ww Swk抗震设计的玻璃幕墙，应考虑重力荷载、风荷载和地震作用效应。S=g SGk+ ww Swk+EE SEk根据玻璃幕墙构件的受力和变形特征，正常使用状态下，其构件的变

11、形或挠度验算时，一般不考虑作用效应的组合。由于地震作用一般不会对变形起控制作用，一般不必单独进行地震作用下结构的变形验算。风荷载或永久荷载标准值作用下，幕墙构件的挠度应符合挠度限值要求（一）全玻幕墙的设计与计算1.计算模型全玻幕墙由玻璃面板和玻璃肋组成。由于玻璃面板与玻璃肋之间连接材料的抗剪刚度有限，可偏于安全地认为玻璃面板搁置于玻璃肋上，将自身所承受的外部荷载传递到玻璃肋上。设计时，面板取支承于玻璃肋的单向简支板模型，玻璃肋取简支梁模型，如图15所示。图15全玻幕墙计算简图2.玻璃面板计算在垂直板面均布荷载作用下，玻璃最大应力设计值按下式计算：m-弯距系数，对全玻璃幕墙面板，支承型式常为两边

12、简支型，m取0.125。3.玻璃肋计算。1）强度计算全玻幕墙玻璃肋按两端简支梁进行设计，根据简支梁计算模式，玻璃单肋的最大弯曲应力应满足下式要求：则可知，玻璃肋的截面高度应按式下式计算：2）刚度计算根据两端简支梁挠度的计算公式，全玻幕墙玻璃肋在风荷载标准值作用下的跨度可按下式计算：上式中，玻璃肋的挠度限值df,lim宜取其计算跨度的1/200。3）稳定性验算对于下端支承高度大于12m的玻璃肋，应进行平面外的稳定验算，目前规范没有给出相关的计算公式，主要通过有限元分析软件进行验算。4）构造要求全玻璃幕墙玻璃肋的截面厚度不应小于12mm，截面高度不应小于100mm。5）胶缝计算图16 胶缝构造示意

13、图如图所示，当玻璃面板与玻璃肋平齐或突出连接时，胶缝承载力按下式计算：当玻璃面板与玻璃肋后置或骑缝连接时，胶缝承载力按下式计算：（二）框式幕墙支承体系的设计玻璃面板周边由金属框架支承的玻璃幕墙称为框式玻璃幕墙。对框架支承的立柱、横梁及预埋件的计算是此类玻璃幕墙设计的重点。1.构件的设计1）立柱的设计立柱支撑点按铰支考虑，通常按单跨简支梁计算。如果每层由两个支撑点，也可以按双跨梁计算。立柱也可按连续梁计算，此时要在立柱接头要做构造处理，立柱要作为连续，能传递弯矩，应满足：芯柱插入上下柱的不少于2hc，hc为立柱截面高度；芯柱的惯性矩不小于立柱的惯性矩。立柱是偏心受拉构件，若立柱在下面支撑，有可能

14、出现偏心受压。立柱应采用上端悬挂支柱，避免下端支撑，构件刚度较小，受压易丧失稳定。幕墙立柱每层有一处连接件与主体结构连接，每层立柱在连接处向上悬挑一段，上一层立柱下端用插芯连接支承在此悬挑端上，采用简支梁计算模型，如图17。优点是传力明确，施工方便，缺点是材料浪费。幕墙立柱每层有两处连接件与主体结构连接，每层立柱在楼层处连接点向上悬挑一段，上一跨立柱下端用插芯连接支承此悬挑端上，计算时取双跨梁计算简图，如图18。这种做法可减小弯矩和挠度，尤其对挠度的影响很大，但是中间支座处的支座反力很大，给施工造成不便。 图17 简支梁计算模型 图18 双跨梁计算模型幕墙立柱每层有一处连接件与主体结构连接，每

15、层立柱在连接处向上悬挑一段，上一层立柱下端用插芯连接支承在此悬挑端上，实际上是一段段带悬挑的简支梁用铰连接成多跨梁，这种多跨静定梁计算简图梁与实际支承情况更为接近，相比较于前两种可减小幕墙的挠度，由于活动接头不完全连续，实际可采用的弯矩值比简支梁的略小，接头要进行构造处理。立柱水平向承受风荷载和地震作用，使立柱受弯。竖向承受幕墙的重力荷载，使立柱产生轴力。按照构件式幕墙和单元式幕墙的不同，荷载的取值可分为以下两种情况：幕墙为构件式：立柱承担两边分格内各一半的荷载。幕墙为单元式：由于立柱为组合框，验算时要按照等刚度分配荷载。从立柱的计算简图可看出，幕墙荷载在折算到屋面梁时，应考虑幕墙整层荷载对屋

16、面梁的作用，这是由于立柱的支撑点导致的，这在以后主体结构设计荷载考虑时应该予以重视。2）横梁的设计 横梁以立柱为支承，按立柱之间距离作为横梁计算跨度，梁的支承条件按简支考虑，因此横梁按照单跨简支梁考虑。横梁是双向受弯构件，在水平方向，由板传来风荷载、地震作用，在竖直方向，由板和横梁的重力荷载产生竖向弯矩,其中明框幕墙横梁竖向荷载按集中荷载考虑，而隐框幕墙按均布荷载考虑。 图19 铰接多跨梁 图20 横梁的导荷方式2.连接的设计1）立柱与横梁连接设计如图21，横梁通过角码、螺钉或螺栓与立柱连接。角码应能承受横梁剪力，厚度不应小于3mm，横梁与立柱之间应留1.52mm伸缩缝，用双面带泡沫体充填，用

17、密封胶密封以利于克服横梁因热胀冷缩所产生的伸缩，角码和立柱采用不同金属材料时，应用绝缘垫片分隔或采取其他有效措施防止双金属腐蚀。图21 立柱与横梁连接示意图在立柱安装横梁的位置上安装铝角码，将横梁搁置在其上并用不锈钢螺丝定位。螺栓受剪，立挺壁与角钢壁受承压。计算中要区分横向和竖向不同的受力情况，竖向节点要承受水平方向的风荷载、地震作用与竖直方向的重力荷载，横向节点由于横梁搁在角码上，只承受水平风荷载和地震作用。2）立柱与埋件的连接幕墙与埋件连接设计应考虑的连接节点对重力荷载、风荷载、地震作用和温度作用有足够的承载能力。在荷载和作用下，不应使幕墙构件产生有害的变形，当主体结构与幕墙产生相对位移时

18、，不应影响幕墙的正常使用，连接件与主体结构的锚固力应大于连接件本身承载力。图22 立柱与埋件连接示意图同时，幕墙立柱的埋件不可以设置在非主体结构构件上，如填充墙、轻质隔墙等，如幕墙与砌体结构连接时,宜在连接部位的主体结构上增设钢筋混凝土或钢结构梁、柱，且相连接的主体结构混凝土强度等级应有足够强度。在构造方面，幕墙与主体结构连接的固定支座应有足够的强度，材质宜采用铝合金、不锈钢或表面热镀锌处理的碳钢。固定支座采用长圆孔等措施使得支座有适当的调节范围，其调节范围均不小于40mm。立柱与主体结构的连接支承点每层不宜少于1个。当每层设两个支承点时，上支承点宜采用圆孔，下支承点宜采用长圆孔。3.埋件的设

19、计与计算1）埋件的种类常用的幕墙埋件主要可以分为三种，分别是板式埋件、槽式埋件以及板槽式埋件，如图23。图23 幕墙埋件埋件是幕墙连接的重要节点，在构造上需要满足锚筋的一系列锚固要求，预埋件的锚板宜采用Q235号钢。锚筋应采用级或级钢筋，并严禁采用冷加工钢筋。预埋件受力直锚筋不宜少于4根，且不宜多于4层，其直径不宜小于8mm。受剪预埋件的直锚筋可用2根。预埋件的锚筋应位于构件外层主筋的内侧。为充分利用锚筋的受拉强度时，锚固长度la应符合要求，锚筋最小锚固长度在任何情况下不应小于250mm。当锚筋按构造配置、且未充分利用其受拉强度时，锚固长度可适当减少，但不应小于180mm。光圆钢筋端部应作弯钩

20、。锚板的厚宜大于锚筋直径的0.6倍。锚筋中心至锚板边缘的距离c、c1不应小于钢筋直径的2倍和20mm中的较大值。4.结构胶的计算硅酮结构密封胶应根据不同的受力情况进行承载力极限状态验算。在风荷载、水平地震作用下，硅酮结构密封胶的拉应力设计值不应大于其强度设计值f1，f1应取0.2N/mm2，在永久荷载作用下，硅酮结构密封胶的拉应力设计值不应大于其强度设计值，应取0.01N/mm2。图24 硅酮结构密封胶作用示意图 硅酮结构密封胶不仅要满足受力计算要求，构造上，硅酮结构密封胶的粘接宽度不应小于7mm，厚度不应小于6mm。硅酮结构密封胶粘接宽度宜大于厚度，但不宜大于厚度的2倍。隐框或横向半隐框玻璃

21、幕墙，每块玻璃的下端宜设置两个铝合金或不锈钢托条，托条应能承受该分格玻璃的重力荷载，其长度不应小于100mm、厚度不应小于2mm、高度不应超出玻璃外表面，托条上应设置衬垫。六、玻璃幕墙的安装（一）玻璃幕墙安装分类对于框架式幕墙：该幕墙的安装是在工厂里加工好构件，然后在现场依次安装立柱、横梁和玻璃面板的玻璃幕墙形式，如图25。图25 框架式幕墙立柱通过预埋件、角码以及螺栓等连接件与主体结构连接。施工时，宜自下至上分别安装立柱和横梁，然后自上至下安装玻璃。这种施工方式中，整根立柱处于受拉状态，可按照拉弯构件进行设计验算，具体的流程可以归纳如下：结构、埋件的检查支座的安装及立柱的安装横梁的安装避雷安

22、装隐蔽验收玻璃压块的安装玻璃安装层间防火、保温层安装打胶。幕墙框架的安装严格按照相关规范要求的允许偏差进行施工。幕墙框架安装完毕后，还应再次进行全面的检查和调整。单元幕墙的安装是在工厂将立柱、横梁和玻璃面板组成单元，然后在施工时将单元块自下至上进行安装。这种安装方式现场占用面积小，安装速度快，安全可控性高，建造周期短，有力的提高了开发商的资金利用效率，因此在幕墙安装中得到了广泛的推广，如图26。图26 单元式幕墙的安装（二）幕墙安装应注意的常见问题1、预埋件设置问题建筑幕墙预埋件是幕墙的重要构件，幕墙工程施工中预埋件的埋设质量对幕墙的性能和使用寿命有着重大的影响。预埋件应在主体结构混凝土施工时

23、埋入，预埋件位置要准确埋设，实际施工时由于测量放线定位误差以及埋件设计位置与幕墙尺寸分割误差等原因往往会造成以下几方面问题。如图27，出现预埋件偏离时，可以加大（或加长）预埋锚板方法补救，加长锚板后使用化螺栓进行固定。图27 平板预埋件位置偏离设计位置如图28，出现预埋件偏斜时，此时可以变动转接件角度，以适应转接件埋设产生的偏斜，也可根据用新的锚板代替。如图29，预埋件下面出现空洞时应该充填水泥沙浆填实。 图28 平板预埋件位置偏离设计位置 图29 平板预埋件位置偏离设计位置屋面幕墙施工完成面标高高于结构梁顶标高,致使檐口幕墙无法收口，影响装饰效果，结构设计时要考虑幕墙安装对预埋件埋设的要求，

24、屋顶女儿墙往往不需要伸到幕墙收口位置，这时需构造柱伸到能满足幕墙收口预埋件埋设的位置，并且对于收口处预埋件较多情况，可以通过在构造柱四周设置圈梁来满足预埋件的埋设。如图30。幕墙外玻璃雨棚可能不处在结构梁标高，这时也需要为雨棚梁预埋件的埋设考虑设置构造柱和圈梁，对于带拉杆的雨棚，还需在上层结构梁预先埋置预埋件，如图31。 图30 幕墙屋顶构造柱设置 图31 幕墙外玻璃雨棚2、龙骨的安装问题安装竖向、横向龙骨时未认真核对中心线和垂直度，也未核对玻璃尺寸，会导致玻璃安装不上。因此在安装龙骨时，要重点检查立柱安装的垂直度和横梁安装的水平度、幕墙分格尺寸等数据是否满足规范和设计的要求，严格控制垂直度及

25、中心线位置，并且检查立柱和横梁的连接质量。3、玻璃的安装问题玻璃出现“影像畸变”现象：造成原因是，玻璃本身翘曲、橡胶条安装不平、玻璃镀膜层的一侧沾染胶泥等等。因此安装过程中各道工序要严格操作，密封条镶嵌平整，打胶后将表面擦试干净，密封胶条时胶条规格要匹配，尺寸不得过大或过小，嵌塞要平整密实，接口处一定要用密封胶充填密实。玻璃出现自爆：造成原因主要有，玻璃安装时哽对哽接触，玻璃下端直接落在铝合金框上，玻璃受热膨胀极易自爆。玻璃下面应有弹性的固定垫块，放置位置一般在玻璃边部1/4处，最少放两个垫块，垫块数量应以玻璃宽度而定，使玻璃下方与铝框为弹性接触；玻璃厚度的选择是非常重要的，不仅要考虑风荷载，

26、也要考虑热应力。如玻璃面积大，厚度小，则该块玻璃抗弯曲、抗热应力均小，极易自爆。对玻璃幕墙玻璃厚度选择，一定要进行计算，低层、高层同一面积的玻璃受力就差别很大；结构胶粘贴宽度厚度过大，影响镀膜玻璃自由伸缩，易使镀膜玻璃自爆；幕墙玻璃面的朝向不同，所受热应力均有不同，朝南向阳方向，设计者应以热应力破坏为主，抗风压强为辅，反之，设计者应以考虑抗风压强为主，热应力破裂为辅。朝南方向的镀膜玻璃的太阳能吸收率大于75%，建议用钢化或半钢化玻璃。各种玻璃幕墙的自爆，因各种玻璃性能不同，地区不同，安装方法不同，自爆原因也很复杂。因此对不同地区玻璃的自爆，均要根据实际情况仔细分析。七、结语随着社会经济的发展，

27、幕墙越来越多地被用于大中城市的高层和高档建筑。作为一名结构设计人员，掌握当前各种幕墙的设计是迫在眉睫的任务。幕墙作为建筑的围护结构，必须满足相应的结构安全性能要求，幕墙设计时要遵循相应的结构安全设计规范及标准，并依据工程所在地的气候及地理资料，进行合理、可靠、安全的幕墙结构体系设计，满足各种荷载（风荷载、地震荷载、自重荷载等）组合条件下的幕墙结构安全性能要求，幕墙系统的节点设计应采用成熟、安全可靠、合理的计算模型，这样可以有效满足幕墙各项性能的要求，并且利于工厂加工生产快捷及现场施工安装方便的要求，降低幕墙安装成本。欢迎您的下载，资料仅供参考！致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习资料等等打造全网一站式需求