点式玻璃幕墙的结构及施工与安装研究-建筑设计论文
点式玻璃幕墙的结构及施工与安装研究
曾建平
【摘要】点式玻璃幕墙是由驳接头和玻璃通过通透式驳接和背切式驳接而组成，玻璃是重要连接件和受力件。点式玻璃幕墙采用透明的白色玻璃，不同于隐框玻璃幕墙用镀膜玻璃，从室外直接可以看到室内空间，没有框格式的结构影响视线，只有拉杆，绳索简单的结构。本文将对点式玻璃幕墙的结构、施工及安装进行分析探讨。
【关键词】点式玻璃幕墙；结构施工与安装
1支承结构视角下的点式幕墙结构划分
支承结构是点式玻璃幕墙重要的组成部分，它能把玻璃表面承受的风荷载、温度差作用、自身重量和地震荷载传给主体结构。因此，支承结构必须有足够的强度和刚度。它相对于主体结构有特殊的独立性，又是整体建筑不可分离的一部分。点式幕墙按支承结构划分，可分为以下几种：
1.1单杆式支承结构
单杆式支承结构是点式玻璃幕墙较简单的一种结构形式，用铝合金型材、玻璃肋或钢材做的立柱或横梁支承结构承受玻璃表面的荷载，立柱或梁均为拉弯工作状态，荷载以点接头的集中荷载传给构件，这样计算较为简单。
1.2格构式梁柱支承结构
格构式梁柱支承结构，一般用钢材焊接成各种框架形式，根据设计要求，框架可制成直立式或空的要求，采用此种支承结构，钢材表面均应进行防腐处理。
1.3平面桁架支承结构
平面桁架是结构杆件按一定规律组成的平面构架体系，常用的有平行弦桁架，抛物线桁架，三角腹杆桁架等。当玻璃上的荷载作用在节点上时，各杆件只有轴向力，截面上的应力分布均匀，可以充分发挥材料的作用，在较大跨度结构常用此种结构形式。
1.4空间桁架支承结构
空间桁架结构所受的荷载是不同方向的几个方面的荷载，不在一个平面内的荷载，因此，由几个平面桁架按一定连接系统组成一个空间体系来承受各个方向的荷载，这样才能满足荷载的要求，保证结构的安全。
2.5预应力拉杆结构
预应力拉杆结构的受力，支撑系统是由受拉杆件经合理组合，并施加一定的预应力所形成的，拉杆桁架所构成的支撑桁架体态简洁轻盈，尤其是用不锈钢材料作为拉杆时，更能展示出现代金属结构所具备的高雅气质，使建筑更富现代感。
1.6应力拉索点式结构
拉索点支式结构玻璃幕墙是最新型的，近几年在世界流行的一种玻璃幕墙形式，技术含量高，设计、施工难度均很大。其支撑结构是不锈钢丝索通过合理布设，经过施加预拉力形成预应力悬索结构，又称索桁架。这种幕墙的支撑系统为预应力双层悬索体系，其承载能力强，轻盈美观，通透性好，结构简捷，形式多样，视觉效果更佳，是最有现代感、极富有生命力的一种玻璃幕墙。
2 点式玻璃幕墙体系组成部分
2.1玻璃
点式玻璃体系中，每块玻璃与点式构件有4点、6点或8点等连接方式。点式玻璃通过孔洞与件连接，由于钻孔而导致孔边应力集中使玻璃力降低，故点式玻璃建筑必须采用张度较高、使用安全的钢化玻璃。气候寒冷地区的建筑物宜采用钢化中空玻璃，它是在两片钢化玻璃之问夹有干燥的空气层或惰性气休层。在人流比较大或采光顶等对安全性能要求较高的玻璃建筑，往往选用钢化夹胶玻璃，即在两层玻璃之问夹入PVC胶片，玻璃破碎时碎片仍会与PVC胶片粘在一起，避免玻璃掉落造成伤人或财产损失。
2.2金属连接件
金属连接件是点式玻璃技术的关键，通常山钢或铝合金构件组成。它包括支承什和紧固件，又称爪件和扣件。紧固件与玻璃相连，或沉入玻璃表面之内，或突出在玻璃之外。支承件与紧固件连接，像爪子一样将玻璃紧紧抓住，将紧固件和支承玻璃的结构体系紧密相连。将荷载传递给结构。它的形式有l型爪件、H型爪件、X型爪件和圆盘滑动固定件等。
2.3支承体系
支承体系是将玻璃所承受的各种荷载直接传递到建筑物主体结构上，一般可以根据建筑的造型和荷载的大小来选择合适的结构形式。应用于点式玻璃的支承体系主要有全玻璃支承结构、柱支承结沟、衍架支承结构、索析架支承结构和索网支承体系等。每种结构形式都有各自不同的变化形式，应适应不同情况下幕墙、屋顶和其他不同类型的建筑及其局部设计的要求：
2.4密封材料
点式玻璃技术中玻璃与玻璃之闯采用耐候硅酮密封胶，而玻璃与金属则采用硅阴结构胶粘结。胶主要起密封作用。因此不必进行强度骏算但在使用之前必须对胶与接触材料进行相容性试验，性能检侧必须合格，并且在有效期内使用，严格遵守操作规程，以确保施下质量。
3 点式玻璃幕墙的施工工艺
点式玻璃幕墙不论其那种结构形式，施工艺都非常严格和复杂，在这里无法详细写出，在此依悬索式玻璃幕墙施工顺序示意程序来代表施工工艺过程。测量放线→预埋件校准→桁架的安装焊接→校准检验→连接受力拉索→施加预应力→校准检验→连接竖向承重接索→施加预应力→整体调整→调整检验→打胶→修补检验→玻璃清洗→清理现场→交最后检验。
4 点式玻璃幕墙的加工和安装
点式玻璃幕墙是通过玻璃上的孔将驳接头与玻璃连成一体，可采用四点联接也可以采用六点八点连接。玻璃的自重南上部两角处驳接头支撑，玻璃始终是吊挂在驳接头上，其它部位的驳接头主要是抵抗风变化的荷载和变位补偿作用，对玻璃要求很高。
4.1点式玻璃幕墙对玻璃的要求
1）点式玻璃幕墙玻璃板面所受的各种荷载通过驳接爪传给支承结构，玻璃孔和驳接头处有较大的应力集中，所以宜采用钢化玻璃（钢化玻璃的强度是普通玻璃的三倍）。钢化玻璃应用水平钢化，钢化玻璃必须经过热处理，消除玻璃钢化中产生的内应力，减少钢化玻璃上墙后“自爆”的危险。
2）钢化玻璃厚度一般选择8mm、12 mm、15mm，特殊情况另外考虑。
3）点式玻璃幕墙也可采用钢化夹层玻璃，主要是安全性好，也有一定的隔音效果。
4）钢化中空玻璃，可选择12+12A+6，10+12A+8等。
5）根据设计需要也可以采用弯钢化，弯钢化中空、弯钢化夹层玻璃等。
幕墙玻璃垂直面大于5度时，或用存屋顶，采光棚，弧形曲面应用钢化夹层玻璃比较安全。
对玻璃的加工制作要求很严，如对切割、钻孔、挖糟，如上述边缘有倒梭、倒角、磨边不光有微小凌角，均会造成应力集中，玻璃破裂。
玻璃的切割，应用电脑切割机进行切割，手工切割保证不了切割精度。玻璃长度尺寸公差不应大于±1．0mm，对角线尺寸公差不应大于±2．0mm，四边全部磨成圆角，玻璃钻 宜在自动孔磨边机上，并要电脑定位，钻孔磨边一气呵成。
经过上述加工后，玻璃还要进一步精加工：如需经过以下工序：倒梭、粗腐、细磨、精磨、圆边细磨，斜边细磨、精磨等，另外对开孔后圆孔，方孔尺寸公差，孔边的磨光均有较高的具体要求。
4.2点式玻璃幕墙的驳接件和驳接爪
点式玻璃幕墙的驳接件和驳接爪均用不同型号的不锈钢加工而成，驳接头主要分两种：一种是头尾固定不动的，另一种是在头部装有球头的，可万向转动，在玻璃受荷载变形时，头部可随之转动，减少玻璃孔部在变形时的应力集中。
驳接头与玻璃接触部位，应加垫圈，一般用软金属或非金属软质材料制作。
驳接爪形式分多种，如X形、H形、二孔、三孔形各种角度，各种规格的驳接爪，分200、210、220，230不锈钢系列驳接瓜。
驳接爪均用不锈钢制作，不锈钢不等于不生锈，对不锈钢的选用有所选择。
拉索式点式玻璃幕墙驳接件的预应力悬索均为不锈钢丝组成，形式多样，悬索结构属柔性结构，在没有施加预应力之前索杆是没有刚度，在没有使用前钢索应预托，一来检测强度，二来增加刚度。
玻璃幕墙以其外观整洁、明丽、具有现代感而得到了广泛的反应，作为玻璃幕墙的重要组成部分一支承休系，具有各自的特点和优势，工程师在方案设计时应了解各支承体系的特点，根据工程的实际情况采用合适的支承体系。
对房屋建筑工程外墙裂缝产生原因及防治措施进行探讨
余立昌
摘要：房屋建筑工程外墙裂缝是建筑施工中普遍存在的质量问题，外墙裂缝的原因很多，地基不均匀沉降；温度应力；地震力；膨胀力；冻胀力；荷载等方面都会造成外墙裂缝；
只有正确分析房屋建筑工程外墙裂缝的各个因素，才能拟定对其预防与处理方案的依据，可达到科学认识。
关键词：房屋建筑；外墙裂缝；产生原因；特征；防治措施
前言：外墙裂缝是由于受地基不均匀下沉和温度变化的影响以及外墙局部受压承载力不足等原因致使砖砌外墙表面产生一些不同性质的裂缝的统称。裂缝一般分为3种：①斜裂缝常发生的部位一般在纵墙的两端，多数裂缝通过窗口的两个对角向沉降较大的方向倾斜，并由下向上发展。②水平裂缝一般发生在窗间墙的上下两对角处成对出现，沉降大的一边裂缝在下，沉降小的一边裂缝在上。③顶层墙身的裂缝主要为“八”字缝：主要位于建筑物顶层外墙东西两端的一至两个开间内，严重时可发展到房屋的1/3 长宽内，是外墙裂缝最常见的一种。内外纵墙、横墙均可能发生，裂缝一般由两端向中间升高，呈对称形，裂缝宽度一般是中间大，两端小。
一、外墙裂缝原因重点分析
房屋建筑工程外墙裂缝是建筑施工中普遍存在的质量问题，外墙裂缝的原因很多（见表1）如：地基不均匀沉降；温度；砌体刚度；砌体强度等。另外随着混凝土小型空心砌块的使用越来越广泛，在我国大范围的大量使用当中也同样产生房屋建筑工程外墙裂缝的问题，混凝土小型空心砌块外墙裂缝的原因受上述影响外墙的因素外还有其自身因素。
表1 - 外墙裂缝的原因分析
1、 混凝土小型空心砌块的制作在全国各地有所不同且差异很大南方地区主要由碎石或卵石为粗骨料，而北方则由工业炉渣为骨料制作混凝土小型空心砌块。伸缩性是影响外墙裂缝的重要因素之一，混凝土小型空心砌块，在制作期间通过四周的自然养护后其伸缩干燥只能达到60%～70%，剩下的30%～40%是在出厂后运输、工地存放和砌到墙上后来完成的。由于后期混凝土小型空心砌块的延伸干缩完成的比较缓慢，大多是在砌筑到墙上后完成的，所以外墙产生裂缝也是在所难免了。
2、在施工过程中，各地区建筑材料质量的差异及施工人员素质的不同也是外墙产生裂缝的因素。在砌筑时使用不稳定的砌筑砂浆和砌筑工人的技术水平的不同，完成砌筑后的外墙进入缓慢的休眠式定型缩干自然养护期，由于砌块与砌筑砂浆的干缩比不同，加之砌筑砂浆的饱和度和砌块自身回潮（砌筑时砌块要浇水）和温度的影响，就会使外墙产生裂缝。来自温度的影响比较明显，由于建筑物体要受到三维立体的影响。但影响的结果却不一样，这样就会使建筑物产生不良后果，如屋面的温度比外墙的温度高，则屋面的变形也比外墙变形大，屋面变形受外墙的约束导致在屋面和外墙的结合处产生剪拉力，在剪拉力和屋面荷载的共同作用下，外墙自身的抗剪抗拉强度使外墙势必产生多种形状的裂缝；还有设计方面存在的因素，混凝土小型空心砌块对地基不均匀沉降非常敏感，设计中如果对地基不均匀沉降估计不足易在外墙上产生阶梯型裂缝及底层窗台外墙的竖向裂缝。此外，目前大部分屋面在檐口处没有隔热措施，导致顶层横墙产生阶梯裂缝，屋面的保温材料设计的过薄或材料质量差，都会导致外墙裂缝的产生。在混凝土柱和混凝土小型空心砌块的结合处缺乏相应控制裂缝的设计，就会出现须型裂缝。
在施工中所用的砌筑砂浆强度底砌块表面浮灰等污物未处理干净，砌筑时铺灰过厚就会产生砂浆与砌块间粘结力差，导致外墙裂缝的产生；其次，砌块排列不合理，上下二皮和竖缝搭砌小于砌块高的三分之一或150 mm，不按规定在水平灰缝中加拉结筋或钢筋网片都易导致外墙裂缝的产生。外墙圈梁楼板之间纵横墙相交处无可靠连接和施工现场对混凝土小型空心砌块的堆放场地未设遮雨设施也都会造成外墙裂缝的产生。
3、诸多因素关键与基础，建筑物的全部荷载都传递到基础，从而地基在荷载的作用下其应力是随深度而扩散，深度的扩散越大，应力越小，在同一深处也总是由中间向两端逐渐减小。也正是由于土壤和应力的扩散作用，即使地基地层非常均匀，建筑物地基应力分布也仍然是不均匀的，从而使地基产生不均匀沉降。即建筑物的中间沉降多，两端沉降少，形成微向下凹的盆状，四面的沉降分布在地质较好、较均匀且建筑物的长高比不大的情况下，地基不均匀沉降的差值比较小，一般对房屋的安全使用不会产生多大影响。但当房屋修建在淤泥土质或较塑状态的黏土上时，由于土质的强度底，压缩性大，房屋的绝对沉降量和相对不均匀沉降量可能都比较大。如果房屋设计的长高比较大时建筑物的整体刚度差，而对地基又未进行加固处理，那么外墙就可能出现较严重的裂缝。
二、外墙裂缝产生的部位及特征
1、在房屋建筑当中最常见到的外墙裂缝有：顶层纵横交接处产生的阶梯形裂缝；各层的窗台两角和顶层外墙窗口处产生的斜裂缝；在钢筋混凝土柱和砌筑外墙相结处易产生竖向裂缝。建在地质差，长高比大，整体刚度差的房屋建筑易出现纵墙两端向较大的方向倾斜，沿着门窗口呈八字裂缝，且裂缝的上部不小，下部不大，这种裂缝是地基附加应力作用使地基产生不均匀沉降而形成的。
2、当房屋地基土层分布不均匀、土质差别较大时，则往往在不同土层的交接处或同一土层薄厚不一处出现较明显的不均匀沉降造成外墙裂缝；其裂缝呈上大下小，向土质较软或土层较厚的方向倾斜。在房屋高较大或荷载差异较大时，当未留设沉降缝时，也容易在高低或较重的交汇部位产生较大的、不均匀沉降裂缝，此时裂缝位于层数低的、荷载轻的部位，并向上朝着层数高的、荷载重的部位倾斜；当房屋两端土质压缩性大、中部小时，沉降分布线将成凸形，此时往往除了在纵墙两端出现向外倾斜裂缝外，也常在重墙顶部出现竖向裂缝；在多层房屋建筑物当中，低层窗台过宽时，也会出现荷载由窗间墙集中传递使地基不均匀沉降，窗台在地基反力的作用下产生反向弯曲，引发窗台中部的竖向裂缝；此外新建的房屋基础若位于原来的基础上时，则要求新旧基础低面的高差值 h 与净距 l 的比值应小于0.5～1，否则由于新建房屋的荷载作用使地基沉降而引起原有房屋的外墙出现裂缝。因此在施工相邻的高层和低层房屋时，应本着先高重、后低轻的原则组织施工，否则就会造成低房屋的外墙裂缝。
3、建筑物外墙裂缝与诸多因素有关，裂缝的分布与外墙的长高比大，则纵墙抵抗变形能力差，故出现裂缝，因纵墙的长高比大于横墙的长高比，所以大部分裂缝发生在纵墙上。裂缝的分布与地基沉降分布线密切相关，当沉降分布曲线为凹形时，裂缝较多发生在外墙下部，裂缝宽度下大上小；当沉降分布线为凸形时，裂缝多发生在房屋的上部，裂缝的宽度上大下小。裂缝分布与外墙的受力特点密切相关，在门窗洞口处，平面转折处，层高变化处，由于应力集中往往也容易出现裂缝。又因外墙是受剪切破坏其主拉应力为45 °，所以裂缝也成45 °倾斜等分析来看，要达到从根本上治理房屋建筑物的外墙裂缝还有很长的路要走。
三、外墙裂缝的防治措施
1、为防止地基不均匀沉降引起外墙开裂，首先要处理好软土地基和不均匀地基，但在拟定地基加固和处理方案时，应将地基处理和结构处理结合起来，使其能共同发挥作用。不能单纯从处理地基出发，否则不仅费用大、而且效果差。在上部结构处理上应：改变建筑物外形简化建筑物平面，合理设置沉降缝，加强建筑物整体刚度（如增加横墙，增设固守，采用筏式基础，箱型基础等），采用多形结构。
2、在预防与处理外墙裂缝时也应注意一些细小的层面。如房屋建筑工程设计时，建议一般房屋工程不要把雨落管设在柱子或墙内，若确实需要的，应用经久耐用的材料埋设，特别是接头要严密，应保持雨落管完好和畅通。减少外墙操作洞孔的留置，确保填塞密实。
3、针对窗台坡度较小，填充胶老化、脱落等原因，所采取的措施：将胶沿窗台小圆弧的顺直方向摸压，部分胶透过窗下框与小圆环处预留的缝隙挤满，以确保窗与洞口外墙的连接为弹性连接。在允许偏差范围之内，使得成型后的窗框达到接缝严密、整体方正。做好下框出水口。把好施工关，严格控制窗口预留洞口尺寸，内外打胶到位，密实顺直。把好验收关，采取淋水实验的方法以检查其抗渗性能及框下流水畅通和积水情况。
4、外墙面砖造成渗漏的预防与处理。对进入现场的外墙面砖严格按规范抽样进行复试，复试不合格的面砖不得用在工程上，严格按照面砖铺贴程序施工，按有关规范标准和设计要求对墙面进行检查，符合要求后方可粘贴面砖。粘贴面砖，先将面砖在清水内浸泡两小时，然后取出晾干，使用时达到内湿外干，待中层灰达到一定强度后，可粘贴面砖。粘贴面砖所用的粘贴材料要做好配合比，粘贴时要注意砂浆饱满度，保证粘贴牢固。
四、结束语
总之，房屋建筑工程外墙裂缝是建筑施工中普遍存在的质量问题，它的产生不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀、混凝土的碳化，从而影响建筑物的承载能力。因此，应严格规范要求施工，严把质量关，防患于未然，尽可
能地降低外墙裂缝的产生，对外墙裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，外墙裂缝问题是可以得到有效解决的。
参考文献：
【1】 王铁梦，工程结构裂缝控制，中国建筑工业出版社 2002
【2】 彭圣浩，建筑工程质量通病防治手册，中国建筑工业出版社2002
【3】 蒋德稳．裂缝对混凝土结构耐久性的影响[J]．连云港化工高等专科学校学报，2001
