摘要：目前建筑幕墻結構設計存在連接晃動(dòng)等缺陷，本文以南翔茶博城4#樓幕墻施工為例，講述了一種建筑幕墻支撐結構。文章對設計結構進(jìn)行詳細的闡述和分析，并對幕墻結構的關(guān)鍵參數進(jìn)行了計算。通過(guò)實(shí)際應用實(shí)施，該幕墻結構順利按設計文件完成施工。其施工過(guò)程順利，工程質(zhì)量觀(guān)感良好，可為類(lèi)似工程提供一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞：建筑幕墻;支撐結構;設計;計算
建筑幕墻指的是建筑物不承重的外墻圍護，通常由面板和后面的支撐結構組成。目前建筑幕墻常用的設計方案是將安裝座安裝在建筑墻上，并結合使用阻尼器等減震裝置，其所占空間大，從而使得幕墻與墻體之間的縫隙較大。當風(fēng)力較大時(shí)，幕墻與墻體之間的連接會(huì )產(chǎn)生作用力，容易使得幕墻與墻體之間連接不牢固以至產(chǎn)生晃動(dòng)。
本文針對現有技術(shù)的不足，以南翔茶博城4#樓幕墻施工為例，講述了一種建筑幕墻支撐結構。該結構在減小幕墻振動(dòng)的同時(shí)，保證幕墻能夠與墻體穩固連接，可為類(lèi)似幕墻施工工程提供一定的技術(shù)基礎。
1. 工程概況及難點(diǎn)
南翔茶博城4#樓位于安徽省合肥市包河區包河大道100號，總建筑面積約為40000平方米，是南翔茶博城總部商務(wù)區的重要組成部分，是包河區的地標性建筑。本工程的建筑幕墻裝飾面積約為24730m2，高度約為115.8m，工程施工難度較大的是懸挑鋼結構，東立面懸挑腳手架出外結構面達到5m，懸挑高度46m，采用二次懸挑，最高點(diǎn)標高115m，土建結構面構架只到106.2m，全部采用鋼結構焊接，且施工到106.2m以上，塔吊無(wú)法配合，施工方案經(jīng)過(guò)了多次專(zhuān)家論證，才得以施工完成。另外，該棟樓4層菱形采光頂，每一塊玻璃尺寸都不統一，面板需電腦放樣。
2. 建筑幕墻支撐結構設計
本建筑幕墻設計的支撐結構包括安裝于墻體上且與幕墻連接的減震裝置，結構示意圖如圖1所示，圖1中標記1表示幕墻，標記2表示墻體，標記21表示安裝板。
圖1 幕墻支撐結構設計圖(左)
圖2 減震板設計圖(右)
第一，在墻體上安裝有安裝板，安裝板的中心處開(kāi)設有凹槽，如標記211所示，幕墻對應凹槽的位置安裝有插裝于凹槽內的加固組件，可加強對幕墻和墻體的連接，使得幕墻安裝地更加穩定;
第二，幕墻靠近凹槽的端面開(kāi)設有第一固定槽，加固組件包括第一固定槽內通過(guò)螺栓安裝的第一固定板、第一固定板上安裝有垂直于第一固定板且向安裝板延伸的支撐桿、支撐桿背離第一固定板的端部安裝有減震板，如圖2中標記63所示。通過(guò)設置第一固定板固定于幕墻，再通過(guò)支撐桿連接安裝于安裝板內，可使得幕墻與墻體之間連接更穩固，另外，將連接的裝置設為減震板，在幕墻受到?jīng)_擊時(shí)能夠進(jìn)一步得以緩沖。
第三，減震板包括四周側面均開(kāi)設有滑槽(標記632)的卡接板(標記631)、滑動(dòng)設于滑槽內的活動(dòng)板(標記634)、連接活動(dòng)板的端面與滑槽槽壁的第二彈簧(標記633)。通過(guò)采用該技術(shù)方案，設置卡板和活動(dòng)板，將幕墻對準墻體上的凹槽，將幕墻進(jìn)行擠壓，使得活動(dòng)板壓縮進(jìn)入卡板內，然后進(jìn)入凹槽后活動(dòng)板伸展開(kāi)，從而使得減震板活動(dòng)設于凹槽內，在收到上下或左右的振動(dòng)時(shí)，均能通過(guò)減震板進(jìn)行緩沖減震，使得幕墻與墻體之間安裝的裝置不易松動(dòng)，安裝的更加穩固。
第四，活動(dòng)板的端部設有傾斜面，凹槽包括開(kāi)設于安裝板上的梯形槽、梯形槽向背離幕墻的方向延伸且與梯形槽貫通的卡槽，梯形槽靠近幕墻的槽口寬度大于梯形槽的槽底寬度，卡槽的槽寬大于梯形槽的槽寬。采用該技術(shù)方案，將活動(dòng)板的端部設置為傾斜面，使得活動(dòng)板受到擠壓時(shí)能夠順利進(jìn)入凹槽內，將凹槽設置成梯形槽和卡槽結合的方式，使得活動(dòng)板沿著(zhù)梯形槽進(jìn)入卡槽后，在第二彈簧的作用下，能夠恢復到初始狀態(tài)，使得減震板能在凹槽內進(jìn)行緩沖。
第五，幕墻對應安裝槽的位置開(kāi)設有第二固定槽，連接組件包括通過(guò)螺栓固定于第二固定槽內的第二固定板、安裝于第二固定板上且向安裝板延伸的安裝柱、與安裝柱和固定桿均螺紋配合的鎖緊螺母。通過(guò)采用該技術(shù)方案，設置第二固定槽，將第二固定板安裝于第二固定槽內，使得第二固定板的周側位移受到限制，即使幕墻受到振動(dòng)，也不易發(fā)生松動(dòng);通過(guò)雙向的鎖緊螺母，旋緊就能將幕墻安裝到墻體上。
圖3 固定桿設計圖
第六，固定桿(圖3中標記4)靠近安裝板的端部設有限位板(標記41)，限位板靠近減震環(huán)的端面設有限位環(huán)(標記42)，減震環(huán)靠近安裝板的端面設有限位槽。通過(guò)采用該技術(shù)方案，將固定桿伸出減震環(huán)且靠近墻體的端面設置限位板，使得在旋緊鎖緊螺母時(shí)能夠使得限位板與減震環(huán)抵接固定好，通過(guò)設置限位環(huán)，和在減震環(huán)上對應開(kāi)設限位槽，使得固定桿與減震環(huán)固定穩固，不易產(chǎn)生晃動(dòng)從而使得連接松動(dòng)。
第七，第二固定板(標記51)上開(kāi)設有與鎖緊螺母直徑大小對應的第三固定槽(標記511)，安裝柱(標記52)安裝于第三固定槽背離安裝板的槽壁。通過(guò)采用該技術(shù)方案，設置第三固定槽，將鎖緊螺母固定完全后，鎖緊螺母靠近幕墻的端面卡接于第三固定槽內，使得鎖緊螺母不易脫離與安裝柱的螺紋配合，使得幕墻安裝地更加穩固。
3. 支撐結構關(guān)鍵部件設計計算
3.1 幕墻承受荷載計算
幕墻屬于外圍護構件，按《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)計算：
wk=βgzμs1μzw0
式中：wk：作用在幕墻上的風(fēng)荷載標準值(MPa); βgz：高度z處的陣風(fēng)系數;μs1：局部風(fēng)壓體型系數;μz：風(fēng)壓高度變化系數;w0：基本風(fēng)壓值(MPa)。
通過(guò)計算得出，計算支承結構時(shí)的風(fēng)荷載標準值為0.001515MPa，計算面板材料時(shí)的風(fēng)荷載標準值0.001646MPa。
3.2 幕墻立柱撓度計算
本處幕墻立柱按簡(jiǎn)支梁力學(xué)模型進(jìn)行設計計算，受力模型如下：
計算的基本參數選取為：1、計算點(diǎn)標
圖4 簡(jiǎn)支梁力學(xué)模型
高：94.2m;2、力學(xué)模型：簡(jiǎn)支梁;3、立柱跨
度：L=2900mm;4、立柱左分格寬：1500mm;立柱右分格寬：1500mm;5、立柱計算間距：B=1500mm;6、板塊配置：中空玻璃6 +6 mm;7、立柱材質(zhì)：6063-T5，斷熱;8、安裝方式：偏心受拉。 因為慣性矩預選是根據撓度限值計算的，所以只要選擇的立柱慣性矩大于預選值，撓度就滿(mǎn)足要求：
實(shí)際選用的型材慣性矩為：Ix=7360280mm4，預選值為：Ixmin=1855318.867mm4，實(shí)際撓度計算值為：df=5qkL4/384EIx=5×2.272×29004/384/70000/7360280 =4.061mm。而df,lim=16.111mm，所以立柱撓度滿(mǎn)足規范要求。
3.3 玻璃板塊最大撓度校核
校核依據： df=ημwka4/D≤df,lim
式中：
df：玻璃板撓度計算值(mm);
η：玻璃撓度的折減系數;
μ：玻璃撓度系數，按邊長(cháng)比a/b查表6.1.3[JGJ102-2003]得μ=0.00663;
wk：風(fēng)荷載標準值(MPa)
a：玻璃板塊短邊尺寸(mm);
D：玻璃的彎曲剛度(N·mm);
df,lim：許用撓度，取短邊長(cháng)的1/60，為25mm。
通過(guò)選取參數計算得出:
df=ημwka4/D
=0.83×0.00663×0.001646×15004/2315347.704
=19.805mm
19.805mm≤df,lim=25mm(中空玻璃)，因此玻璃撓度能滿(mǎn)足要求。
3.4 連接部位承壓能力計算
連接部位立柱型材壁承壓能力計算公式為：
Nc2=Nnum2dt2fc2
=2×6×4×185
=8880N
式中：Nc2：連接部位幕墻立柱型材壁承壓能力設計值(N);
Nnum2：連接處螺栓個(gè)數;
d：螺栓公稱(chēng)直徑：6mm;
t2：連接部位立柱壁厚：4mm;
fc2：型材的承壓強度設計值，對6063-T5取185MPa;
由于 8880N≥1443.886N，因此通過(guò)計算該強度可以滿(mǎn)足要求。
4. 應用效果
南翔茶博城4#樓是南翔茶博城總部商務(wù)區的重要組成部分，從業(yè)主單位到相關(guān)職能部門(mén)，對該棟樓不管是內部質(zhì)量還是外部觀(guān)感都要求極高。在施工中嚴格執行國家相關(guān)工程質(zhì)量標準，嚴把質(zhì)量關(guān)，做好施工質(zhì)量管理、嚴把施工質(zhì)量控制，對所有材料進(jìn)行報驗、檢測、 對供應廠(chǎng)家進(jìn)行了資格審查、對每一檢驗批、分項工程認真檢查，檢查合格后方可進(jìn)入下道工序施工，另外嚴格按施工組織設計、施工方案要求進(jìn)行工序和質(zhì)量控制，同時(shí)做好質(zhì)量控制資料核查情況，該幕墻工程按設計文件要求完成施工。施工應用后工程觀(guān)感質(zhì)量良好，符合驗收要求。
5. 結論
本文以南翔茶博城4#樓幕墻施工為例，設計了一種建筑幕墻支撐結構，通過(guò)對設計結構進(jìn)行詳細的闡述和分析，說(shuō)明了所設計的幕墻結構具有緩沖效果好，連接性能穩固，減小幕墻震動(dòng)，安全方便等優(yōu)點(diǎn);并對幕墻結構的關(guān)鍵參數進(jìn)行了計算，得出幕墻結構均滿(mǎn)足施工標準要求。通過(guò)實(shí)際應用實(shí)施，該幕墻結構順利按設計文件完成施工，施工過(guò)程順利，工程質(zhì)量觀(guān)感良好，取得了良好的經(jīng)濟和社會(huì )效益。（安徽建元裝飾工程有限公司 王勇 曹曉波 王世好）
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