改进型点支玻璃幕墙在建筑装饰工程中的应用研究

余鑫

（陕西华山路桥集团有限公司，西安 710000）

0 引言

建筑行业稳步发展的今天，陆续产生了很多新技术，这些技术有利于提高工程的质量和安全性。建筑装饰领域的玻璃幕墙技术，能在建筑中形成防风、遮雨、采光、隔热保温结构，增强建筑装饰的美观性、现代。由于玻璃幕墙的特点，在许多高层、超高层建筑中都有相对成功的应用。点支式玻璃幕墙仅为幕墙技术的一种，该技术弥补了传统技术的不足，可凸显玻璃材料的特殊之处。综合当前许多建筑工程中点支式玻璃幕墙技术的应用情况，该技术下的幕墙美观性好，能营造开阔的视野条件，但其能耗相对过高，不符合当前人们对建筑环保性的追求。从结构稳定、安全，装饰美观、节能等角度，有关人员必须根据装饰工程中点支式玻璃幕墙的施工特点，采取一系列改进与优化措施，形成更为特殊的幕墙结构，凸显此结构体现的作用。

1 点支式玻璃幕墙的组成

很多建筑都选择了点支式玻璃幕墙。为增强幕墙结构的科学性，该类幕墙不再是传统的明框或者隐框，而为金属栓驳接，每块玻璃上总共包含4 个固定点，有关人员需进行整体和局部受力的分析、计算，以选择恰当的固定方式。点支式玻璃幕墙施工时可选择单层钢化玻璃，也可选用中空的钢化玻璃，施工中都需要先完成钻孔再进行钢化处理。金属驳栓时优先选用不锈钢材料，与玻璃固定时有多种选择，从精度要求出发，驳接螺栓可选用球状铰接螺栓，在具体利用此螺栓时应科学控制紧固程度。风力作用下玻璃可能产生一定的挠度，此状态下球铰对玻璃的约束力显著减小，连接部位的附加弯矩同步降低。为提高结构稳固性，相关人员需考虑当地的气候条件，在有需要的情况下设置“热断桥”节点。在玻璃幕墙中的金属支撑体系应结合其他结构参数，对比桁架式、拉索式等的优缺点，合理选择。点支式幕墙结构如图1 所示。

图1 点支式幕墙结构体系示意图

1.1 玻璃

装饰装修中玻璃是一种常见材料，该类型材料与其他材料相结合后，装饰效果较为理想。点支式玻璃幕墙结构中玻璃为主要材料，其性能与混凝土存在高度的一致性，具有较好的抗压能力，但抗拉能力不足。综合现有的理论研究，玻璃材料的应力及应变呈线性关系，弹性模量仅为0.72×105，远低于钢材的弹性模量。玻璃材料的性能特点体现在以下方面：①抗弯强度。浮法成型工艺下的玻璃材料，其抗弯强度在49MPa 左右，经过热处理以后的钢化玻璃，其抗弯强度明显增大，大约为浮法成型工艺的3 倍。②自重。玻璃重量为2500kg/m，强重比较为理想，可以给人视觉上的轻盈之感。③膨胀系数。玻璃与钢材的膨胀系数较为接近，这一特点下很多结构体系中经常将玻璃与钢材共同使用。④耐腐蚀。玻璃材料耐腐蚀，在对有严格抗腐蚀要求的结构施工作业中应优先采用玻璃材料。

1.2 金属固件

1.2.1 连接件 点支式玻璃幕墙中连接件可促进不同结构的连接，以增强结构完整性。根据构造是否活动，连接件有活动式与固定式之分；如以外形来区分，有沉头式、浮头式两种。玻璃幕墙施工中为达到良好的施工效果，有关人员需根据结构设计标准，科学选择每一连接部位的连接件。在连接件的加工与制作方面，有关人员需制定行业规范，精确控制各个参数。中空玻璃连接件及连接件零件如图2、图3 所示。

图2 中空玻璃连接件的形式

图3 连接件的零件

1.2.2 爪件 玻璃幕墙中的爪件必不可少，合理选择及使用能提高结构性能。根据施工经验，主要有可转动、不可转动之分。爪件形式如图4 所示。

图4 爪件

2 点支式玻璃幕墙结构设计改进

2.1 改进前后的两种设计构造

点支式玻璃幕墙下，幕墙玻璃的每一分格用钢爪或其他连接件进行连接，所形成的幕墙结构体系能更好地传递幕墙荷载，增强受力的均匀性。整个结构体系划分为三大部分，玻璃面板、钢爪与驳接头、支承体系，在三个部分的相互配合下，幕墙结构完整、受力均衡，装饰效果较为理想。但上述结构体系下未关注节能性方面，从这一方面出发，必须在原有的结构体系下进行一系列改进，主要集中在玻璃面板、钢爪驳接件上。改进前后如图5、图6 所示。

图5 改进前的设计构造

图6 改进后的设计构造

2.2 改进后的节能节材特点

2.2.1 节能特点 经过上述改造后，玻璃幕墙的节能效果显著。为精准评估其结构的节能水平，相关人员需进行一系列热工计算与分析，而在此过程中关键应获取有效传热系数K。假定玻璃的厚度相同，不同类型玻璃的热传导系数结果如表1 所示。

表1 各类玻璃的热传导系数K （单位：W/（m2·K））

根据上述分析，中空玻璃的节能效果更为明显。在对原有的点支式玻璃幕墙进行一系列专业化改造后，节能效果显著，能缩短空调使用时间，降低电能成本。

2.2.2 节材特点 原有的点支式玻璃幕墙施工中，在玻璃面板上需进行钻孔施工，施工的难度系数高，且需要耗费更多的材料。而采用改进后的玻璃幕墙施工方式，无钻孔操作环节，施工难度降低，整个施工期间的耗材减少。

3 点支式玻璃幕墙施工工艺流程

点支式玻璃幕墙施工工艺流程如图7 所示。

图7 点支式玻璃幕墙施工工艺流程图

4 应用案例

4.1 工程概况

某建筑工程项目，总建筑面积为79057.12m2，为4 栋单体，主要包含综合楼、生产厂房一、二、三。综合楼建筑面积为40549.46m2，地上11 层，裙房3 层，建筑总高52.05m，地上建筑为框架—剪力墙结构，裙房为框架结构，外立面幕墙总面积约3000m2选择点支式玻璃幕墙为主体幕墙结构。

4.2 施工准备

①技术准备工作：此项工作是为了给后续的施工作业提供良好的技术支持。为确保后续作业的高效开展，技术准备方面主要需完成以下任务：检查各预埋件的埋设位置、尺寸等；熟悉幕墙设计方案的各个要点，检查整体与局部结构，控制结构偏差；检查主体结构与玻璃幕墙之间的间距，如二者间距不符合要求，应进行适当调整。

②现场准备工作：脚手架：部分施工环节为高空作业，需搭设脚手架，这一环节的工作中相关人员需按照高空作业的高度要求等，选择特定结构形式的脚手架，并做好脚手架的加固工作，以增强其稳固性；垂直运输：配备井架、塔吊等作为垂直运输的工具，并依据现场的实际情况优化运输路线，合理确定运输参数。

③施工机具：点支式玻璃幕墙施工需用到各种工具与设备，这些设备与工具是否齐全、性能是否良好，将影响到后续施工的效率及质量。为此，前期准备阶段相关人员需按照总体的设计要求，由专人来准备机具，确保工具、设备的种类、数量等符合要求。在采购机械、工具时应严格控制质量及价格，以采购到高性价比的机具，避免单纯追求成本而采购到不符合质量要求的机械与工具。

④材料：点支式玻璃幕墙施工中材料也是需关注的重点方面。综合其结构特点，主要包含以下几种材料：1）玻璃，涉及15mm 厚钢化透明玻璃、8+1.14+8 钢化夹胶玻璃两种。2）钢材，主要选用Q235 钢材，对这些钢材应做好除锈与防腐蚀处理。3）密封材料，采用国产的双组分硅酮结构胶和单组黑色耐侯硅酮密封胶。

4.3 玻璃的加工与安装

4.3.1 玻璃的加工 玻璃材料的加工难度较大，技术要求高，为实现规范化加工，在企业中必须安排专业人员来进行加工，这些人员需熟悉施工方案中对点支式玻璃幕墙的材料、结构等要求，掌握关键的加工技术及参数。综合行业规定，在加工玻璃时需注意以下方面：①严禁在施工现场直接切割玻璃，而应该在专门的玻璃加工厂内进行。工厂中有专门的设备及工具，可控制加工精度。②玻璃钢化之前有关人员需依据图纸要求完成玻璃的开孔处理，开孔处理时应合理确定位置，并控制开孔尺寸，预防开孔引发的玻璃碎裂现象。③严格按照相应的规定处理边缘。当前期相关人员按照相应的要求切割好玻璃后，对于边缘部位则应该立即进行倒棱、粗磨精磨、细边处理。

4.3.2 玻璃安装 前期按照相应的要求加工好玻璃后，有关人员需根据玻璃幕墙的结构特点进行安装作业。安装期间应执行技术规范，做好主体结构、局部细节的安装及加固。为避免安装问题，相关人员需正确操作和使用吸盘来安装，参考钢爪立面的具体位置，调整玻璃的平面、胶缝，控制安装偏差。

4.4 密封处理

在现场安装好玻璃后，从密封性、节能性、防水性等角度都需要注重密封施工。具体的密封施工中应将耐候密封胶作为主要材料，用其完成嵌缝处理。密封施工时需注意以下方面：施工过程中有关人员需检查每一批胶的质量，做好质量检测、对比，避免使用劣质密封胶；使用耐候硅酮密封胶时必须执行行业规范，正式使用之前在有关部位进行清洁，去除该部位的油污等杂物，完全清理干净后再涂抹密封胶，均匀涂抹并控制厚度；注满封胶后，有关人员需利用铁刮子将缝刮成比缝面低1mm 的椭圆形胶缝，并在规定的时间内撕掉美纹纸，如存在其他异常情况，相关人员必须及时处理。

4.5 节能收益分析

北方地区冬季气温偏低，需考虑采暖要求，这类型建筑的点支式玻璃幕墙施工中可选择中空玻璃面板。将中空玻璃面板与单层玻璃相对比，前者的节能性明显，可依据以下公式来计算和分析：

上述公式中，A、ΔK0综合、ti、te、Z、qc、a、c、η1、η2分别代表节能收益（元/（m2·年））、点支式玻璃幕墙为中空玻璃时的综合传热系数差（W/m2·K）、建筑内部温度（℃）、室外温度（℃）、采暖期天数（d）、煤的热值（W·h/kg）、标准煤价格（元/t）、使用1t 煤需要的运行费及维修更新费（元/t）、室外管网输送效率、锅炉效率。每一地区都有各自的特点，相关人员考虑区域情况，即可计算点支式玻璃幕墙中采用中空玻璃面板的节能数值。

5 结论

点支式玻璃幕墙在许多建筑工程中都有一定的应用。为凸显此类幕墙技术的优势，相关人员必须根据其结构施工特点，合理优化点支式玻璃幕墙的局部构造，以形成兼具美观性、实用性、节能性的结构体系。