复合铝板幕墙的制作与安装

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　　随着我国现代建筑的迅速发展，外墙面的装饰已日益为人们所重视。复合铝板幕墙作为一种新型外墙装饰材料，在美观、色彩、色差、耐用、平整性、造型上都达到了一个更新的水平，为建筑师设计创造提供了广阔的想象空间。同时复合铝板幕墙又具有加工制作方便、施工速度快等特点，越来越多受到建筑界以及人们的青睐。但是，由于目前尚未有复合铝板幕墙的国家技术标准，施工中存在不可靠因素。本文主要详述复合铝板幕墙的制作与安装，以供参考。
1　复合铝板幕墙的功用和制作安装前的准备
　　复合铝板幕墙的功用多属于建筑外装饰和外围护型，即建筑物在本身已有普通砖墙或其它类型墙体。在其外面安装的复合铝板幕墙除了自身对建筑物的装饰作用外，还对建筑物起到外围护的作用。这样的铝板幕墙本身要求有较好的抗风压、水密性、气密性能和耐候密封系统。
　　复合铝板幕墙在制作安装前应对建筑设计施工图进行核对，并应对建筑物进行复测，按实测结果对原设计进行调整后方可加工组装。加工幕墙构件所采用的设备、机具应能达到幕墙构件加工精度要求，其量具应定期进行计量检定。
2　幕墙板制作
2.1　板型控制
　　复合铝板幕墙的分割除了考虑装饰效果外，还应考虑其抗风变形能力。幕墙板主要承受风载，其抗风载变形能力依赖于板的厚度、长宽比、支点间距和支承条件等。如果铝板幕墙立面的分割太大，其板厚尺寸与长宽两个方向的尺寸相比小得多，使板面在风荷作用下易产生挠度变形，影响幕墙整体效果。若设计不当，还会在板面上留下不可逆的塑性变形。另外，即使同样的面积，不同长宽比的板其挠度值也不同，如3.2m×0.8m(长宽比=4)的板其抗风载变形能力就小于1.6m×1.6m(长宽比=1.0)。图1为实际测量的四边固定的板的抗风载挠度值。

图1　四边固定幕墙板抗风载挠度实测值
　　除挠度外，还应考虑热伸缩。其伸缩值可按下式确定：
　　热伸缩值(mm)=Cth×ΔT×L(m)
　　　　　　ΔT=Ta-Ti,
式中：Cth为热伸延系数；L为复合铝板长度；Ta为实际温度；Ti为复合铝板制作安装时温度；+ΔT表示伸延；-ΔT表示缩短。铝板的热伸缩值如表1所示。
表1　铝板热伸缩值　　　mm/m
ΔT板厚 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
3mm 0.056 0.112 0.168 0.224 0.280 0.336 0.382 0.448 0.504 0.560
4mm 0.056 0.112 0.168 0.224 0.280 0.336 0.382 0.448 0.504 0.560
6mm 0.062 0.124 0.186 0.248 0.310 0.372 0.496 0.496 0.558 0.620
　　在板型控制应用中，一般多综合考虑以上各种因素，再根据实样检测和经验来确定面板组件的支撑固定方式和板后加强筋的位置及数量。
2.2　复合铝板的加工
　　复合铝板可用一般机具进行裁切、钻孔、修边、弯折。
　　复合铝板的制作与其支撑固定方式有关。通常沿四周距边缘一定宽度沟槽、切角，再折成盆形板，然后在板后加铝方管加强。四周通过铝角码(或铝角铁)与框架连接固定。这种安装方法较牢固、较果好，已被广泛采用(见图2)。

图2　复合铝板的加工
　　沟槽的槽型通常有半圆型、90°U型、135°U型等几种型式。U型槽可获得最小弯曲半径。在弯曲时，板材将被拉长，因此原始板材加工长度要比成品的计算长度短一些。这个拉长的长度变化，与铝的辊轧方向的横向或平行向有关，应适当考虑弯曲条件进行试验。
　　对于弧形板，由于复合铝板有良好的加工性能，可在压力制动机或带三滚子的辊轧机上直接弯曲。板料在辊轧开始和末尾时，必须留出75～100mm的直线部分以备切除，这是辊轧工艺要求。作为板后加强的铝方管也可直接弯曲。
2.3　复合铝板的加工精度允许偏差(见表2)
表2　复合铝板的加工精度允许偏差
项目允许偏差
(mm) 项目允许偏差
(mm)
厚度 3mm厚 0.04 对边尺寸差 ≤2000 2.5
　 4mm厚 0.04 　＞2000 3.0
　 6mm厚 0.2 对角线长度差 ≤2000 2.5
角度 3mm厚 1° 　＞2000 3.0
　 4mm厚 1°30′ 折弯高度差 1.0
　 5mm厚 2°30′ 平整度 2/1000
边长 ≤2000 2.0 孔距中心距 1.5
　＞2000 2.5
2.4　

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2006年01月10日 15:33:25

2楼

　复合铝板的存放和搬运
　　复合铝板应倾斜立放。倾斜角不大于10°，地面上应垫上厚三合板。搬运时应两头同时抬起，不要推拉以免损坏表面氧化膜或涂层。工作台面应平整、无硬物，不可伤及铝板表面。
3　铝龙骨制作
　　(1)截料尺寸允许偏差(见表3)
表3　截料尺寸允许偏差
项目允许偏差项目允许偏差
直角截料长度尺寸(L) 1.0mm 斜角截料长度尺寸(L) 1.0mm
　端头角度(α) 10′ 　端头角度(α) 15′
　　(2)截料端头不应有明显加工变形，毛剌不大于0.2mm。
　　(3)孔位允许偏差±0.5mm，孔距允许偏差±0.5mm，累计偏差不大于±1.0mm。
　　(4)横龙骨的截料尺寸应比实际尺寸短一些，以便安装后留出一定间隙，使龙骨可以松动。
4　安装
4.1　安装前的准备
　　施工安装前应检查各连接位置预埋件是否齐全，位置是否符合设计要求。预埋件允许偏差：标高偏差±10mm；轴线左右差±30mm。
　　预埋件遗漏或位置偏差过大、倾斜时，应采取补救措施。幕墙预埋件和连接件应进行防腐处理，不同金属材料接触处应设置绝缘垫层或采取其它防腐措施进行处理。
4.2　横梁与立柱安装
　　(1)测量放线　测量放线应与主体结构测量放线相配合，水平标高要逐层从地面引上，以免误差累积。测量时风力不应大于四级，应沿楼板外檐弹出墨线或用钢琴线定出幕墙平面基准线。从基准线外反一定距离为幕墙平面，以此线为基准确定立柱的前后位置，从而决定整片幕墙的位置。
　　(2)立柱安装　立柱先连接好连接件，再将连接件(铁码)点焊在预埋钢板上，然后调整位置。立柱的垂直度可由吊锤控制，位置调整准确后，才能将铁码正式焊接在预埋铁件上。安装误差要求：标高±3mm；前后±2mm；左右±3mm。
　　立柱一般为竖向构件，是幕墙安装施工的关键之一。它的准确和质量将影响整个幕墙的安装质量。通过连接件幕墙的平面轴线与建筑物的外平面轴线距离允许偏差应控制在2mm以内，特别是建筑平面呈弧形、圆形、四周封闭的幕墙，其内外轴线距离将影响到幕墙的周长，应认真对待。
　　立柱可以是一层楼高或二层楼高为1整根，长度可达7.5m，接头应有一定间隙，不小于10mm，采用套筒连接法。连接件与预埋件的连接若为二层楼高或1整根时，为增强幕墙框架刚度，可适当增加立柱与主体结构的连接点。采用间隔的铰接和刚接构造，铰接仅抗水平力，连接点位置是砖砌体时，连接件不能采用膨胀螺栓，应采用穿墙螺栓固定；而刚接除抗水平力外，还应承担垂直力并传给主体结构。
　　(3)横梁安装　横梁一般为水平构件，是分段在立柱中嵌入连接，横梁两端的连接件安装在立柱的预定位置。横梁套在连接件上，不要固定，并在制作时有意稍微缩短下料长度，使接头处有一定间隙。由于立柱间是通过套筒连接，接头处存在间隙，横梁与立柱间同样存在间隙，从而使立柱和横梁安装后能够形成一个具有一定变形能力的框架骨架，以适应和消除建筑挠度变形和温度变形的影响，提高其承载能力。但如果横梁出现弧形、折线或折角，为防止横梁脱落，应将横梁与连接件固定。
　　横梁的安装精度：相邻两根横梁的水平标高偏差不大于1mm，同层标高偏差不大于4mm，与立柱表面高低偏差不大于1mm。同一层的横梁安装应由下向上进行。当安装完一层高度时，应进行检查、调整、校正、固定，使其符合质量要求。同层横梁标高差不应大于5mm(宽度35m以下)、7mm(宽度35m以上)。
4.3　复合铝板安装
　　复合铝板制作成型后，整块铝板通过四周铝角码(或铝角铁)与龙骨连接，用螺丝固定在龙骨上，安装简便，但要注意安装精度控制。
　　铝板安装精度：立面垂直度2mm;表面平整度3mm；阳角方正3mm；接缝平直0.5mm。安装节点大样如图3所示。

图3　安装节点大样
4.4　耐候胶嵌缝
　　复合铝板的接缝宽度除考虑立面的装饰效果外，更要考虑受热膨胀后的热伸缩量。其接缝宽度可按下式计算：
S≥1/ε+｜e｜
l=αLΔT(1-Kt)
ΔT=KΔt
式中：S——接缝宽度(mm)；
　　　ε——变形率(20%～15％)；
　　　α——线膨胀系数(24×10-6mm)；
　　　ΔT——温度差；
　　　K——温度修正系数(0.8)；
　　　Δt——表面温度差；
　　　e——加工误差(3mm)；
　　　Kt——减低率(0.2)；
　　　l——膨胀量(mm)；
　　　L——幕墙板长度或宽度(mm)。　　通常的

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2006年01月10日 15:33:49

3楼

接缝宽度在12～22mm范围。
　　接缝必须用耐候胶嵌缝予以密封，防止气体渗透和雨水渗漏。
　　嵌缝耐候胶注胶时应注意：①充分清洁板间缝隙，保证粘结面清洁，并加以干燥；②为调整缝的深度，避免三边沾胶，缝内充填聚氯乙烯发泡材料(小圆棒)；③注胶后应将胶缝表面抹平，去掉多余的胶；④注意注胶后养护，胶在未完全硬化前，不要沾染灰尘和划伤。
　　铝板幕墙安装后，从上到下逐层将铝板表面的保护胶纸撕掉，同时逐层同步拆架。拆架时应注意保护铝板，不要碰伤、划伤，最后完成整个幕墙工程的施工。
5　工程应用实例
　　汕头国际会展中心是汕头经济特区科技、文化交流活动中心，是汕头市的重点工程。该工程建筑面积3.2万m2，投资约2.3亿元，采用框架结构。外墙为加气轻质混凝土砖墙，外装饰采用复合铝板幕墙和隐框玻璃幕墙。外墙总面积1.62万m2，其中复合铝板幕墙面积1.3万m2，其功能为建筑外装饰和外围护。
　　幕墙面板采用4mm厚复合铝板，板材分块面积大体为1.2m×2.7m，折边宽25mm，90°U型槽，板后四周为铝方管加强边框，中间平加三道短向横肋，以保证铝板刚度。将幕墙面板固定在框架龙骨上的铝角码沿铝板周边布置，间距350mm，边缘角码距离边端不大于100mm。竖龙骨每根长度根据不同层高采用6.6m、6.0m、4.5m三种规格。并采用间隔的铰接和刚接构造，即在楼层处采用刚接，在楼层中间采用铰接，竖龙骨用套筒连接，横龙骨分段在竖龙骨间嵌入连接，并在两端预留一定的变形能力，在转角处将横梁与连接件固定以防脱落。幕墙分格缝宽20mm，内填泡沫圆棒，外嵌耐候胶，并做出弧形凹向胶面。整个复合铝板幕墙工程在制作和安装过程中严格按前述要求施工，并且坚持上道工序不合格不得进行下道工序施工的质量控制原则，使工程质量得到保证，达到了预期目的。

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2006年01月10日 15:34:56

4楼

漫话玻璃幕墙
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虚的窗，实的墙。千百年来，建筑师们就在这“虚”“实”对比中作文章，只是窗面积日渐增大着。从这个角度，柯布西埃说：“建筑的历史就是为光线而斗争的历史，就是为窗子而斗争的历史”。
然而，米斯没有循着历史的脚印走，在1919—22年间，提出了将窗和墙合二而一的，全玻璃幕墙的高层建筑方案。他认为玻璃幕墙起反射作用，没有阴影，可以得出最简洁的造型；同时，它映现出周围景色，可以得到丰富多彩的艺术效果。这个玻璃幕墙的设想，成为他的名言“少即是多”的最贴切的注脚。
米斯的方案，完全是从造型艺术的角度提出的，在当时是不切实际的。因为如用当时仅有的透明玻璃来做墙，其导热系数约为5千卡/小时·平米·℃。这样大型的全玻璃幕墙建筑，冬天取暖与夏天制冷将是难以承受的负担，加上眩光使人眼花缭乱，谁还有心思去欣赏其反射的景色呢。
早在米斯之前，格罗庇斯就开始了局部采用玻璃幕墙的尝试。1910年，他在法古斯鞋楦厂首次采用了大面积玻璃窗及转角窗，被誉为是新建筑的曙光。1914年，他在科隆建筑展览会上工业馆采用了玻璃幕墙楼梯间。1926年，他在包豪斯新校舍采用了大面积玻玉幕墙，由于其形体的简洁新颖，被誉为奠定国际式新建筑风格的三杰作之一。但是由于当时材料条件的限制，在功能上有许多问题，这种脱离功能的形式是不会有生命力的。
然而，米斯还是念念不忘要用全玻璃幕墙来创造出新建筑形式。1945年，他开始为女医生设计一幢全玻璃幕墙的“范斯沃思”住宅，这虽然远不是他设想的，那样大型的全玻璃幕墙摩天楼，但毕竟是按照他的艺术构思，造出一幢住人的“水晶宫”，不幸的“水晶宫”的女主人，被生活的不便与严寒酷暑折磨所激怒，对米斯提出了控告。米斯是把建筑艺术看得重于一切的人，这个打击并没有减弱他的创作热情。1955年，他又为伊利诺工学院设计了面积更大的玻璃幕墙的建筑专业教室，强调建筑艺术而忽视功能的作风再一次受到了实践的遣责。1958年，米斯与约翰逊合作，设计了38层玻璃幕墙的纽约西格拉姆大厦。这栋大厦是在青铜饰面的钢柱间镶嵌琥珀色的玻璃幕墙。这种染色玻璃是50年代的新产品，由于在玻璃原料中加进不同的矿物原料，而呈现出蓝灰色、古铜色、蓝绿色、琥珀色等种种颜色。染色玻璃的导热系数虽然与透明玻璃相当，全随着其色素的不同而滤去太阳光谱中相应的部分，因而一般说来，其遮挡系数可达0.5左右Z(遮挡系数是指与1/8英寸透明玻璃遮挡太阳幅射热能力的比值，遮挡系数越小，透过太阳的辐射热就越少)。因此，染色玻璃的幕墙与透明玻璃的幕墙相比，在夏季可以避免阳光的曝晒，节约制冷费，还可避免恼人的眩光。西格拉姆大厦，虽然还没有达到米斯所设想的高反射全玻璃幕墙的境地，但它新颖的造型与较为适用的功能，使西格拉姆成为当时颇负盛名的建筑。

1962年，沙里宁事务所首先在贝尔电话实验室中采用了镜面玻璃幕墙。这是一栋沿着湖滨建造的扁长玻璃盒子，晶莹的镜面反射出粼粼的湖光水色，这才是米斯所设想的能反映周围景色的幕墙。镜面玻璃是60年代的新产品。在玻璃生产时，经热处理、真空沉淀或化学方法，使玻璃的一面形成一层具有不同颜色(如金、银、蓝、灰、古铜)的金属膜，像镜子一样，具有将入射光反射出去的能力。6毫米厚的透明玻璃，能透过太阳的可见光78%，而同样厚度的古铜色的镜面玻璃，仅能透过太阳的可见光的26%。因此，其导热系数虽然与透明玻璃相当，其遮挡系数却比染色玻璃更小，一般可达到0.3左右。如果用镜面玻璃与透明玻璃组成带空气层的隔热玻璃幕墙，其遮挡系统可达0.1左右。炎热的阳光透过这种幕墙晒到你的身上，你将感觉不到阳光的热量。这种带空气层的隔热玻璃幕墙，导热系数约为1.5千卡/小时.平米.℃。比一砖厚两面抹灰的砖墙(导热系数约为1.7)的保暖性能还好。至此，玻璃幕墙一跃成为一种高效能的墙体材料。当然这种玻璃的可见光透过率较低，但可以从扩大采光面积而得到补偿。美国拉达斯第一国际大厦设计时进行过比较，采用占外墙面积70%的太阳冷480型反射隔热玻璃，比采用占外墙面积20%的普通单层玻璃的耗能量还少。1971年建成的60层高的波士顿汉考克大厦，是由贝聿铭事务所设计的一幢完全体现了米斯的设想的，纯净得一无所有的玻璃幕墙摩天大楼。它以极简洁的造型，极纯净地反映周围景色而轰动了整个美洲和欧洲。但是，好事多磨，在赞美声中却夹杂着一阵阵令人扫兴的玻璃破碎声。
汉考克大厦（左图）的幕墙，是由镜面玻璃与透明玻璃组成的隔热玻璃，共划分成1.4×3.5米