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摘要 针对现今玻璃幕墙分格逐渐做大的趋势，从力学、构造要求、施工工艺等方面进行简要分析，对大分格框支玻璃幕墙的玻璃选用、结构胶计算等方面提出设计建议。
关键词 大分格；玻璃幕墙；设计；抗扭
Aiming at the current glass curtain wall frame do big trend gradually, from mechanics, the brief analysis of structural requirements, construction technology, etc, of oita grid frame supported glass curtain wall glass selection, structural adhesive computational aspects such as design Suggestions are put forward.
Key words oita grid; Glass curtain wall; Design; torsional
中图分类号：TU767 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
前言
随着现代建筑的发展，人们对建筑立面的外观要求越来越高，而玻璃幕墙作为现代建筑立面的主要形式之一，其分格的大小、形式往往就成为一座建筑美丑的关键。然而幕墙分格通常由建筑设计师及业主决定，幕墙设计师往往只能按照他们的要求去深化设计。建筑设计师对幕墙结构、材料的常用规格及相关性能不熟悉，只会保证功能性和建筑效果业主满意，造成分格不合理。在不可修改分格的前提下，幕墙设计师必须要在幕墙的安全性、经济性、美观性及功能性之间进行取舍，从而找到它们之间的平衡，这无疑为设计师增加不少难度。尤其现在业主特别注重单位内部对外景观的视野无障碍要求，即大视野。其要求建筑外墙尽可能地通透，而又不影响建筑的节能要求，为此，本文简要分析大分格框支玻璃幕墙设计中的一些要点。
大分格框支玻璃幕墙设计原则
无轮采用何种形式的幕墙，无论幕墙的分格是如何，都要首先满足一个条件——安全。
作为幕墙设计师，设计时应将安全因素始终放在第一位，脱离安全谈幕墙设计是不可取、不现实的。幕墙设计安全性的主要依据是相关的规范要求，尤其对于大分格框支玻璃幕墙而言，一定要严格按照规范条文的要求进行设计，而且还要适当提高安全系数，尽量避免由于非正常分格而导致考虑不全所带来的安全隐患。
大分格框支玻璃幕墙设计内容
大分格框支玻璃幕墙设计主要需要注意的问题有：玻璃的选用、结构胶的计算、玻璃托条的设计和横梁的设计。下面以佛山一工程为例，其幕墙高度最高115m，全隐框幕墙最大分格达到2300x3000（宽x高），采用中空玻璃。
玻璃
玻璃的选用除了满足建筑图纸要求外，一般我们只是计算玻璃的强度和刚度是否满足。但对大分格幕墙，还要注意《建筑玻璃应用技术规程》（JGJ113-2009）中的安全玻璃最大许用面积要求。根据要求，6mm和8mm钢化玻璃最大需用面积分别为4㎡和6㎡。则对2300x3000的分格，不用计算，玻璃就至少要用10mm厚的。安全起见，不同于夹胶玻璃，中空玻璃的最大许用面积，宜视为两片独立的单玻，因此这里选用10mm+12A+10mm中空钢化玻璃。此外，规范对于玻璃的挠度限值是按短边边长的1/6采用，然而对于单块大面积的玻璃，个人认为还需考虑其绝对挠度，因过大的变形会给人产生不安全感，最大绝对挠度应控制在30mm以内。
结构胶
对于隐框幕墙，结构胶的计算尤为重要。若按照规范的计算规则，对大分格隐框幕墙的结构胶宽度起决定性作用的是在玻璃永久荷载作用下的情况，上述案例中的玻璃与副框之间结构胶宽度按常规计算要44mm，显然实际上是难以实施的，因此设計时需考虑通过一些构造措施，减轻甚至不考虑结构胶所承受的玻璃自重。玻璃可按大小片制作，这样结构胶计算时便可按照单片玻璃自重计算，经计算，胶宽度只需22mm。对于规范中结构胶粘接宽度不宜大于厚度的2倍的规定，因不是硬性规定，在设计过程中可酌情调整。本案例所用结构胶尺寸为10mm厚24mm宽。需要注意的是，当采用大小片中空玻璃时，室内侧的玻璃需采取防脱落措施，以防室外侧玻璃破碎而室内侧玻璃完好的情况下，外侧玻璃四周结构胶失效，导致玻璃整体往外垮塌。解决方法是内侧玻璃也适当粘接结构胶，起到临时固定作用，或者外侧玻璃使用夹胶玻璃，物业管理方应在发现玻璃破碎后尽快更换玻璃。
玻璃托条
根据规范规定，隐框和横向半隐框玻璃幕墙，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作用。如今玻璃托条的形式大致可分为两大类，一种是安装在玻璃副框上的或副框本身有托板，如图1（A）；另一种是安装在横梁上的，如图1（B）（C）。玻璃副框本身只作为玻璃及横梁的连接件，其厚度薄，强度、刚度都比较弱，在其上设置托板适合玻璃自重较少的情况，一般不推荐使用。玻璃自重较大时，宜将玻璃自重荷载直接传递给横梁。托条要做到有效传递荷载，其本身强度需要经过计算，若选用（B）角铝托条形式，托条如一悬臂梁，悬臂端部受到很大的线荷载，托条强受弯，这样托条要么做得很厚，要么每段很长，结果是给安装制造麻烦。若选用（C）人字形铝托条，则能很好地将弯矩转化为分叉部位的拉力和压力，充分利用材料特性，刚度大大提高。如玻璃为中空夹胶玻璃或其他更重的玻璃，托条更应设置成三角形的甚至三角实心的，防止人字形的受压部位失稳。
图 1
横梁
大分格框支玻璃幕墙几乎所有的问题来源均是由玻璃自重过大而引起的，由于框支玻璃幕墙的玻璃一般都是安装在立柱横梁外侧，所以立柱是偏心受拉构件，而横梁就是弯扭构件。规范中只规定了横梁的相对挠度，跨度2300，按l/180计算，挠度限制是12.7mm。如果只按规范计算选材，那幕墙完成后横梁竖直挠度12mm肯定是不可接受的，也不符合幕墙的安装精度要求。明框幕墙玻璃侧面边线到铝槽的距离一般不超过10mm，设计时应根据实际槽口深度控制横梁的绝对挠度，避免横梁碰到玻璃上侧。隐框幕墙要考虑室内横梁与副框的配合，若横梁挠度过大，侧会与副框形成高差，室内看不美观。对于一般隐框幕墙，横梁绝对挠度宜控制在5mm内；而对于挂钩式的隐框幕墙，宜控制在3mm内。为避免因安装误差做成横梁与副框形成高差，副框可设计成突出横梁的形式。
从材料力学可知，闭口薄壁截面的抗扭性能比开口薄壁截面的强得多，因此大分格框支玻璃幕墙的横梁优先选用闭口型材，闭口型材的难点在于横梁与立柱的连接设计。连接位置理应当保持横梁的闭口特性，尽量避免在横梁中开口而形成横梁顶面一边悬飘。因在巨大的玻璃自重下，横梁受弯严重，有可能出现横梁顶面局部翘起的情况。针对这个问题，可以选择其他的连接方式，如图2中的底面开槽式和插销式。底面开槽式中的角码应与横梁内腔紧密配合，使横梁扭矩得以有效传递给角码。此做法加工方便，对立柱没有损伤，但连接螺钉外露，且梁底面会有一小缺口，实际操作中可用密封胶封堵，但也对室内装饰外观造成一定影响，因此此种方法适合横梁隐蔽的工程。插销式的受力及外观都更为合理，但加工复杂。设计中应根据实际情况选择合适的连接形式，对上述案例，大分格的横梁是隐藏的，室内不会看到横梁，不必顾虑外观问题，故选择使用钢矩管横梁，充分利用钢的高强度性能，连接形式采用底面开槽式。
图 2
小结
面对大分格框支玻璃幕墙，幕墙设计师首先应与建筑设计师进行沟通，争取合理地调整分格，尽量避免非常规的做法。对于不可改变的情况，设计师必须谨慎应对，每一个部件都应经过仔细正确的计算，将安全武装到每一颗螺钉上。
参考文献
[1]《建筑玻璃应用技术规程》（JGJ113-2009）
[2]《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）
关键词 大分格；玻璃幕墙；设计；抗扭
Aiming at the current glass curtain wall frame do big trend gradually, from mechanics, the brief analysis of structural requirements, construction technology, etc, of oita grid frame supported glass curtain wall glass selection, structural adhesive computational aspects such as design Suggestions are put forward.
Key words oita grid; Glass curtain wall; Design; torsional
中图分类号：TU767 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
前言
随着现代建筑的发展，人们对建筑立面的外观要求越来越高，而玻璃幕墙作为现代建筑立面的主要形式之一，其分格的大小、形式往往就成为一座建筑美丑的关键。然而幕墙分格通常由建筑设计师及业主决定，幕墙设计师往往只能按照他们的要求去深化设计。建筑设计师对幕墙结构、材料的常用规格及相关性能不熟悉，只会保证功能性和建筑效果业主满意，造成分格不合理。在不可修改分格的前提下，幕墙设计师必须要在幕墙的安全性、经济性、美观性及功能性之间进行取舍，从而找到它们之间的平衡，这无疑为设计师增加不少难度。尤其现在业主特别注重单位内部对外景观的视野无障碍要求，即大视野。其要求建筑外墙尽可能地通透，而又不影响建筑的节能要求，为此，本文简要分析大分格框支玻璃幕墙设计中的一些要点。
大分格框支玻璃幕墙设计原则
无轮采用何种形式的幕墙，无论幕墙的分格是如何，都要首先满足一个条件——安全。
作为幕墙设计师，设计时应将安全因素始终放在第一位，脱离安全谈幕墙设计是不可取、不现实的。幕墙设计安全性的主要依据是相关的规范要求，尤其对于大分格框支玻璃幕墙而言，一定要严格按照规范条文的要求进行设计，而且还要适当提高安全系数，尽量避免由于非正常分格而导致考虑不全所带来的安全隐患。
大分格框支玻璃幕墙设计内容
大分格框支玻璃幕墙设计主要需要注意的问题有：玻璃的选用、结构胶的计算、玻璃托条的设计和横梁的设计。下面以佛山一工程为例，其幕墙高度最高115m，全隐框幕墙最大分格达到2300x3000（宽x高），采用中空玻璃。
玻璃
玻璃的选用除了满足建筑图纸要求外，一般我们只是计算玻璃的强度和刚度是否满足。但对大分格幕墙，还要注意《建筑玻璃应用技术规程》（JGJ113-2009）中的安全玻璃最大许用面积要求。根据要求，6mm和8mm钢化玻璃最大需用面积分别为4㎡和6㎡。则对2300x3000的分格，不用计算，玻璃就至少要用10mm厚的。安全起见，不同于夹胶玻璃，中空玻璃的最大许用面积，宜视为两片独立的单玻，因此这里选用10mm+12A+10mm中空钢化玻璃。此外，规范对于玻璃的挠度限值是按短边边长的1/6采用，然而对于单块大面积的玻璃，个人认为还需考虑其绝对挠度，因过大的变形会给人产生不安全感，最大绝对挠度应控制在30mm以内。
结构胶
对于隐框幕墙，结构胶的计算尤为重要。若按照规范的计算规则，对大分格隐框幕墙的结构胶宽度起决定性作用的是在玻璃永久荷载作用下的情况，上述案例中的玻璃与副框之间结构胶宽度按常规计算要44mm，显然实际上是难以实施的，因此设計时需考虑通过一些构造措施，减轻甚至不考虑结构胶所承受的玻璃自重。玻璃可按大小片制作，这样结构胶计算时便可按照单片玻璃自重计算，经计算，胶宽度只需22mm。对于规范中结构胶粘接宽度不宜大于厚度的2倍的规定，因不是硬性规定，在设计过程中可酌情调整。本案例所用结构胶尺寸为10mm厚24mm宽。需要注意的是，当采用大小片中空玻璃时，室内侧的玻璃需采取防脱落措施，以防室外侧玻璃破碎而室内侧玻璃完好的情况下，外侧玻璃四周结构胶失效，导致玻璃整体往外垮塌。解决方法是内侧玻璃也适当粘接结构胶，起到临时固定作用，或者外侧玻璃使用夹胶玻璃，物业管理方应在发现玻璃破碎后尽快更换玻璃。
玻璃托条
根据规范规定，隐框和横向半隐框玻璃幕墙，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作用。如今玻璃托条的形式大致可分为两大类，一种是安装在玻璃副框上的或副框本身有托板，如图1（A）；另一种是安装在横梁上的，如图1（B）（C）。玻璃副框本身只作为玻璃及横梁的连接件，其厚度薄，强度、刚度都比较弱，在其上设置托板适合玻璃自重较少的情况，一般不推荐使用。玻璃自重较大时，宜将玻璃自重荷载直接传递给横梁。托条要做到有效传递荷载，其本身强度需要经过计算，若选用（B）角铝托条形式，托条如一悬臂梁，悬臂端部受到很大的线荷载，托条强受弯，这样托条要么做得很厚，要么每段很长，结果是给安装制造麻烦。若选用（C）人字形铝托条，则能很好地将弯矩转化为分叉部位的拉力和压力，充分利用材料特性，刚度大大提高。如玻璃为中空夹胶玻璃或其他更重的玻璃，托条更应设置成三角形的甚至三角实心的，防止人字形的受压部位失稳。
图 1
横梁
大分格框支玻璃幕墙几乎所有的问题来源均是由玻璃自重过大而引起的，由于框支玻璃幕墙的玻璃一般都是安装在立柱横梁外侧，所以立柱是偏心受拉构件，而横梁就是弯扭构件。规范中只规定了横梁的相对挠度，跨度2300，按l/180计算，挠度限制是12.7mm。如果只按规范计算选材，那幕墙完成后横梁竖直挠度12mm肯定是不可接受的，也不符合幕墙的安装精度要求。明框幕墙玻璃侧面边线到铝槽的距离一般不超过10mm，设计时应根据实际槽口深度控制横梁的绝对挠度，避免横梁碰到玻璃上侧。隐框幕墙要考虑室内横梁与副框的配合，若横梁挠度过大，侧会与副框形成高差，室内看不美观。对于一般隐框幕墙，横梁绝对挠度宜控制在5mm内；而对于挂钩式的隐框幕墙，宜控制在3mm内。为避免因安装误差做成横梁与副框形成高差，副框可设计成突出横梁的形式。
从材料力学可知，闭口薄壁截面的抗扭性能比开口薄壁截面的强得多，因此大分格框支玻璃幕墙的横梁优先选用闭口型材，闭口型材的难点在于横梁与立柱的连接设计。连接位置理应当保持横梁的闭口特性，尽量避免在横梁中开口而形成横梁顶面一边悬飘。因在巨大的玻璃自重下，横梁受弯严重，有可能出现横梁顶面局部翘起的情况。针对这个问题，可以选择其他的连接方式，如图2中的底面开槽式和插销式。底面开槽式中的角码应与横梁内腔紧密配合，使横梁扭矩得以有效传递给角码。此做法加工方便，对立柱没有损伤，但连接螺钉外露，且梁底面会有一小缺口，实际操作中可用密封胶封堵，但也对室内装饰外观造成一定影响，因此此种方法适合横梁隐蔽的工程。插销式的受力及外观都更为合理，但加工复杂。设计中应根据实际情况选择合适的连接形式，对上述案例，大分格的横梁是隐藏的，室内不会看到横梁，不必顾虑外观问题，故选择使用钢矩管横梁，充分利用钢的高强度性能，连接形式采用底面开槽式。
图 2
小结
面对大分格框支玻璃幕墙，幕墙设计师首先应与建筑设计师进行沟通，争取合理地调整分格，尽量避免非常规的做法。对于不可改变的情况，设计师必须谨慎应对，每一个部件都应经过仔细正确的计算，将安全武装到每一颗螺钉上。
参考文献
[1]《建筑玻璃应用技术规程》（JGJ113-2009）
[2]《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）