第二节 有框玻璃幕墙的施工
有框玻璃幕墙类别不同,其构造形式和施工工艺有较大差异。现以铝合金全隐框玻璃幕墙为例说明这类幕墙构造。所谓全隐框是指玻璃组合构件固定在铝合金框架的外侧,从室外观看只看见幕墙的玻璃及分格线,铝合金框架完全隐蔽在玻璃幕墙的后边,如图10-2(a)所示。
一、有框玻璃幕墙的组成
有框玻璃幕墙主要由幕墙立柱、横梁、玻璃、主体结构、预埋件、连接件,以及连接螺栓、垫杆、胶缝、开启扇等组成,如图3-2(a)所示。竖直玻璃幕墙立柱应悬挂连接在主体结构上,并使其处于受拉工作状态。
图3-2 隐框玻璃幕墙的组成及节点
(全书图中所有未加单位的数据,单位都是mm,遵从国标规定和行业惯例,全部省略)
二、有框玻璃幕墙的构造
1.基本构造
从图3-2(b)中可以看到,立柱两侧角码是100mm×60mm×10mm的角钢,它通过M12×110mm的镀锌连接螺栓将铝合金立柱与主体结构预埋件焊接,立柱又与铝合金横梁连接,在立柱和横梁的外侧再用连接压板通过M6×25mm圆头螺钉将带副框的玻璃组合构件固定在铝合金立柱上。
为了提高幕墙的密封性能,在两块中空玻璃之间填充直径为18mm的塑料泡沫条,并填充耐候胶,从而形成15mm宽的缝,使得中空玻璃发生变形时有位移的空间。《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ 102—2013)中规定,隐框玻璃幕墙拼缝宽度不宜小于15mm。
为了防止接触腐蚀物质,在立柱连接杆件(角钢)与立柱之间垫上1mm厚的隔离片。中空玻璃边上有大、小两个“Wingdings 2SA@”符号,这个符号代表接触材料——干燥剂和双面胶贴。干燥剂(大符号)放在两片玻璃之间,用于吸收玻璃夹层间的湿气。双面胶贴(小符号)是用于玻璃和副框之间灌注结构胶前,固定胶缝位置和厚度用的呈海绵状的低发泡黑色胶带。两片中空玻璃周边凹缝中填有结构胶,使两片玻璃黏结在一起。使用的结构胶是玻璃幕墙施工成功与否的关键,必须使用国家定期公布的合格成品,并且必须在保质期内使用。玻璃还必须用结构胶与铝合金副框黏结,形成玻璃组合件,挂接在铝合金立柱和横梁上形成幕墙装饰面。
图3-2(c)反映横梁与立柱的连接构造,以及玻璃组合件与横梁的连接关系。玻璃组合件应在符合洁净要求的车间中生产,然后运至施工现场进行安装。
幕墙构件应连接牢固,接缝处须用密封材料使连接部位密封[图3-2(b)中玻璃的副框与横梁、主柱相交均有胶垫],用于消除构件间的摩擦声,防止串烟串火,并消除由于温差变化引起的热胀冷缩应力。
玻璃幕墙立柱与混凝土结构宜通过预埋件连接,预埋件应在主体结构施工时埋入。没有条件采用预埋件连接时,应采用其他可靠的连接措施,如采用后置钢锚板加膨胀螺栓的方法,但要经过试验决定其承载力。
2.防火构造
为了保证建筑物的防火能力,玻璃幕墙与每层楼板、隔墙处以及窗间墙、窗槛墙的缝隙应采用不燃烧材料(如填充岩棉等)填充严密,形成防火隔层。隔层的隔板必须用经防火处理的厚度不小于1.5mm的钢板制作,不得使用铝板、铝塑板等耐火等级低的材料,否则起不到防火的作用。
隐框玻璃幕墙防火构造节点如图3-3所示。并应在横梁位置安装厚度不小于100mm防护岩棉,再用厚度为1.5mm钢板加以包制。
图3-3 隐框玻璃幕墙防火构造节点
3.防雷构造
建筑幕墙大多用于多、高层建筑,防雷是一个必须解决的问题。《建筑物防雷设计规范》(GB 50057—2010)规定,高层建筑应设置防雷用的均压环(沿建筑物外墙周边每隔一定高度的水平防雷网,用于防侧向雷),环间垂直间距不应大于12m,均压环可利用钢筋混凝土梁体内部的纵向钢筋或另行安装。如采用梁体内的纵向钢筋做均压环时,幕墙位于均压环处的预埋件钢筋必须与均压环处梁的纵向钢筋连通;设均压环位置的幕墙立柱必须与均压环连通,该位置处的幕墙横梁必须与幕墙立柱连通;未设均压环处的立柱必须与固定在设均压环楼层的立柱连通,如图3-4所示。以上所有均压环的接地电阻应小于4Ω。
图3-4 隐框玻璃幕墙防雷构造简图
幕墙防顶部的雷可用避雷带或避雷针,由建筑防雷系统考虑。
三、有框玻璃幕墙的施工工艺
(一)施工工艺
玻璃幕墙工序多、技术和安装精度要求高,应由专业幕墙公司设计、施工。
幕墙施工工艺流程为:测量、放线→调整和后置预埋件→确认主体结构轴线和各面中心线→以中心线为基准向两侧排基准竖线→按图样要求安装钢连接件和立柱、校正误差→钢连接件满焊固定、表面防腐处理→安装横框→上、下边缘封闭修饰→安装玻璃组件→安装开启窗扇→填充塑料泡沫棒并注入胶→清洁、整理→检查、验收。
1.弹线定位
由专业技术人员操作,确定玻璃幕墙的位置,这是保证工程安装质量的第一道关键性工序。弹线工作是以建筑物轴线为准,依据设计要求先将骨架的位置线弹到主体结构上,以确定竖向杆件的位置。工程主体部分,以中部水平线为基准,向上下返线,每层水平线确定后,即可用水准仪找平横向节点的标高。以上测量结果应与主体工程施工测量轴线一致,如果主体结构轴线误差大于规定的允许偏差时,则在征得监理和设计人员的同意后,调整装饰工程的轴线,使其符合装饰设计及构造的需要。
2.钢连接件安装
作为外墙装饰工程施工的基础,钢连接件的预埋钢板应尽量采用原主体结构预埋钢板,无条件时可采用后置钢锚板加膨胀螺栓的方法,但要经过试验决定其承载力。目前应用化学浆锚螺栓代替普通膨胀螺栓效果较好。玻璃幕墙与主体结构连接的钢构件,一般采用三维可调连接件,其特点是对预埋件埋设的精度要求不太高,在安装骨架时,上下左右及幕墙平面垂直度等可自如调整。
3.框架安装
将立柱先与连接件连接,连接件再与主体结构预埋件连接,并进行调整、固定。立柱安装标高偏差不应大于3mm,轴线前后偏差不应大于2mm,左右偏差不应大于3mm。相邻两根立柱安装的标高偏差不应大于3mm,同层立柱的最大标高偏差不应大于5mm,相邻两根立柱的距离偏差不应大于2mm。
同一层横梁安装由下向上进行,当安装完一层高度时,进行检查调整校正,符合质量要求后固定。相邻两根横梁的水平标高偏差不应大于1mm。同层横梁标高偏差:当一幅幕墙宽度小于或等于35m时,不应大于5mm;当一幅幕墙宽度大于35m时,不应大于7mm。
横梁与立柱相连处应垫弹性橡胶垫片,主要用于消除横向热胀冷缩应力以及变形造成的横竖杆间的摩擦响声。铝合金框架构件和隐框玻璃幕墙的安装质量应符合表3-3和表3-4中的规定。
表3-3 铝合金构件安装质量要求
注:1.前5项按抽样根数检查,最后项按抽样分格数检查。
2.垂直于地面的幕墙,竖向构件垂直度主要包括幕墙平面内及平面外的检查。
3.竖向垂直度主要包括幕墙平面内和平面外的检查。
4.在风力小于4级时测量检查。
表3-4 隐框玻璃幕墙安装质量要求
4.玻璃安装
玻璃安装前将表面尘土、污物擦拭干净,所采用镀膜玻璃的镀膜面朝向室内,玻璃与构件不得直接接触,以防止玻璃因温度变化引起胀缩导致破坏。玻璃四周与构件凹槽底应保持一定空隙,每块玻璃下部应设不少于2块的弹性定位垫块(如氯丁橡胶等),“垫块”的宽度应与槽口宽度相同,长度不小于100mm。隐框玻璃幕墙用经过设计确定的铝压板用不锈钢螺钉固定玻璃组合件,然后在玻璃拼缝处用发泡聚乙烯垫条填充空隙。塞入的垫条表面应凹入玻璃外表面5mm左右,再用耐候密封胶封缝,胶缝必须均匀、饱满,一般注入深度在5mm左右,并使用修饰胶的工具修整,之后揭除遮盖压边胶带,并清洁玻璃及主框表面。玻璃的副框与主框之间设置橡胶条隔离,其断口留在四角,斜面断开后拼成预定的设计角度,并用胶黏结牢固,提高其密封性能。玻璃安装可参见图3-2(b)、(c)。
5.缝隙处理
这里所讲的缝隙处理,主要是指幕墙与主体结构之间的缝隙处理。窗间墙、窗槛墙之间采用防火材料堵塞,隔离挡板采用厚度为1.5mm的钢板,并涂防火涂料2遍。接缝处用防火密封胶封闭,保证接缝处的严密,参见图3-3。
6.避雷设施安装
在安装立柱时,应按照设计要求进行防雷体系的可靠连接。均压环应与主体结构避雷系统相连,预埋件与均压环通过截面积不小于48mm2的圆钢或扁钢连接。圆钢或扁钢与预埋件均压环进行搭接焊接,焊缝长度不小于75mm。位于均压环所在层的每个立柱与支座之间应用宽度不小于24mm、厚度不小于2mm的铝条连接,保证其导电电阻小于10Ω。
(二)施工安装要点及注意事项
1.测量放线
(1)放线定位前使用经纬仪、水准仪等测量设备,配合标准钢卷尺、重锤、水平尺等复核主体结构轴线、标高及尺寸,注意是否有超出允许值的偏差。对超出者需经监理工程师、设计师同意后,适当调整幕墙的轴线,使其符合幕墙的构造要求。
(2)高层建筑的测量放线应在风力不大于4级时进行,测量工作应每天定时进行。质量检验人员应及时对测量放线情况进行检查。测量放线时,还应对预埋件的偏差进行校验,其上下左右偏差不应大于45mm,超出允许偏差的预埋件必须进行适当处理或重新设计,应把处理意见上报监理、业主和项目部。
2.立柱安装
(1)立柱安装的准确性和质量,将影响整个玻璃幕墙的安装质量,是幕墙施工的关键工序之一。安装前应认真核对立柱的规格、尺寸、数量、编号是否与施工图纸一致。单根立柱长度通常为一层楼高,因为立柱的支座一般都设在每层边楼板位置(特殊情况除外),上下立柱之间用铝合金套筒连接,在该处形成铰接、构成变形缝,从而适应和消除幕墙的挠度变形和温度变形,保证幕墙的安全和耐久。立柱安装质量要求参见表3-3。
(2)施工人员必须进行有关高空作业的培训,并取得上岗证书后方可参与施工活动。在施工过程中,应严格遵守《建筑施工高处作业安全技术规范》(JGJ 80)的有关规定。特别应注意在风力超过6级时,不得进行高空作业。
(3)立柱和连接杆(支座)接触面之间一定要加防腐隔离垫片。
(4)立柱按表3-3中的要求初步定位后应进行自检,对合格的部分应进行调整修正,自检完全合格再报质检人员进行抽检。抽检合格后方可进行连接件(支座)的正式焊接,焊缝位置及要求按设计图样进行。焊缝质量必须符合现行《钢结构工程施工验收规范》。焊接好的连接件必须采取可靠的防腐措施。焊工是一种技术性很强的特殊工种,需经专业安全技术学习和训练,考试合格获得“特殊工种操作证书”后,才能参与施工。
(5)玻璃幕墙立柱安装就位后应及时固定,并及时拆除原来的临时固定螺栓。
3.横梁安装
(1)横梁安装定位后应进行自检,对不合格的应进行调整修正;自检合格后再报质检人员进行抽检。
(2)在安装横梁时,应注意设计中如果有排水系统,冷凝水排出管及附件应与横梁预留孔连接严密,与内衬板出水孔连接处应设橡胶密封条,其他通气孔、雨水排出口,应按设计进行施工,不得出现遗漏。
4.玻璃安装
(1)玻璃安装前应将表面及四周尘土、污物擦拭干净,保证嵌缝耐候胶可靠黏结。玻璃的镀膜面朝向室内,如果发现玻璃色差明显或镀膜脱落等,应及时向有关部门反映,得到处理方案后方可安装。
(2)用于固定玻璃组合件的压块或其他连接件及螺钉等,应严格按设计或有关规范执行,严禁少装或不装紧固螺钉。
(3)玻璃组合件安装时应注意保护,避免碰撞、损伤或跌落。当玻璃面积较大或自身重量较大时,应采用机械安装,或利用中空吸盘帮助提升安装。
5.拼缝及密封
(1)玻璃拼缝应横平竖直、缝宽度均匀,并符合设计要求及允许偏差要求。每块玻璃初步定位后进行自检,不符合要求的应进行调整,自检合格后再报质检人员进行抽检。每幅幕墙抽检5%的分格,且不少于5个分格。允许偏差项目有80%抽检实测值合格,其余抽检实测值不影响安全和使用的,则判为合格。抽检合格后才能进行泡沫条的填充和耐候胶灌注。
(2)耐候胶在缝内相对两面黏结,不得三面黏结,较深的密封槽口应先填充聚乙烯泡沫条。耐候胶的施工厚度应大于3.5mm,施工宽度不应小于施工厚度的2倍。注胶后胶缝饱满、表面光滑细腻,不污染其他表面,注胶前应在可能导致污染的部位贴上纸基胶带(即美纹纸条),注胶完成后再将胶带揭除。
(3)玻璃幕墙的密封材料,常用的是耐候硅酮密封胶,立柱、横梁等交接部位胶的填充一定要密实、无气泡。当采用明框玻璃幕墙时,在铝合金的凹槽内玻璃应用定形的橡胶压条进行嵌填,然后再用耐候胶嵌缝。
6.窗扇安装
(1)安装时应注意窗扇与窗框的配合间隙是否符合设计要求,窗框胶条应安装到位,以保证其密封性。图3-5所示为隐框玻璃幕墙开启扇的竖向节点详图,除与图3-2(c)所示相同者外,增加了开启扇的固定框和活动框,连接用圆头螺钉(M5×32),扇框相交处垫有胶条密封。
图3-5 隐框玻璃幕墙开启扇的竖向节点详图
(2)窗扇连接件的品种、规格、质量要符合设计要求,并采用不锈钢或轻钢金属制品,以保证窗扇安全、耐用。严禁私自减少连接螺钉等紧固件数量,并应严格控制螺钉的底孔直径。
7.保护和清洁
(1)在整个施工过程中的玻璃幕墙,应采取可靠的技术措施加以保护,防止产生污染、碰撞和变形受损。
(2)整个玻璃幕墙工程完工后,应从上到下用中性洗涤剂对幕墙表面进行清洗,清洗剂在清洗前要进行腐蚀性试验,确实证明对玻璃、铝合金无腐蚀作用后方可使用。用清洗剂清洗后应用清水冲洗干净。
四、玻璃幕墙安装的安全措施
(1)安装玻璃幕墙用的施工机具应进行严格检验。手电钻、射钉枪等电动工具应做绝缘性试验,手持玻璃吸盘、电动玻璃吸盘等,应进行吸附重量和吸附持续时间的试验。
(2)幕墙施工人员在进入施工现场时,必须佩戴安全帽、安全带、工具袋等。
(3)在高层玻璃幕墙安装与上部结构施工交叉时,结构施工下方应设安全防护网。在离地3m处,应搭设挑出6m的水平安全网。
(4)在玻璃幕墙施工现场进行焊接时,在焊件下方应吊挂上接焊渣的斗,以防止焊渣任意掉落而引起事故。