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1、铝板幕墙构造原理与实例分析 摘要 在我国建筑业迅猛发展的今天，铝板幕墙越来越多地被建筑师和业主所采用。铝板幕墙的出现，更加丰富了幕墙的艺术表现力，完善了幕墙的性能。为了正确地认识了解并合理地选用它，我们整理出了这篇关于铝板幕墙的论文，简单概括铝板幕墙的构造原理、材料及分类、实际应用问题。关键词 铝板幕墙构造原理、材料及分类、实际应用问题正文 幕墙是以板材形式悬挂于主体结构上的外墙，犹如悬挂的幕而得名。其总体构造具有以下的特征：幕墙不承重，但要承受风荷载，并通过连接件将自重和风荷载传到主体结构。幕墙的装饰效果好，安装速度快，施工质量也容易得到保证，是外墙轻型化、装配化的理想形式。 轻质幕墙中的铝
2、板幕墙钢性好、重量轻、强度高；能长期保持不褪色、不粉化，保证了建筑外表面持久长新；以组合加工成不同的外观形状，拓展了建筑师的设计空间，作为一种极富冲击力的建筑形式材料，具有广泛的应用和发展潜力。一、 铝板幕墙构造原理 铝板幕墙按幕墙的结构形式可分单元铝板幕墙和构件式铝板幕墙，两种形式，所谓单元幕墙是指将面板、横梁、立柱在工厂组装为幕墙单元，以幕墙单元形式在现场完成安装施工的有框幕墙。所谓构件式幕墙是在现场依次安装立柱、横梁和面板的有框幕墙。铝单板幕墙采用优质高强度铝合金板材，其常用厚度为1.5、2.0、2.5、3.0MM，型号为3003，状态为H24。其构造主要由面板、加强筋和角码组成。角码可
3、直接由面板折弯、冲压成型，也可在面板的小边上铆装角码成型。加强筋与板面后的电焊螺钉（螺钉是直接焊在板面背面的）连接，使之成为一个牢固的整体，极大增强了铝单板幕墙的强度与刚性，保证了长期使用中的平整度及抗风抗震能力。如果需要隔音保温，可在铝板内侧安装高效的隔音保温材料。 (a)水平节点（b）转角节点（c）女儿墙节点 铝板幕墙的结构设计特点概括如下： 横梁与竖梁的连接采用可伸缩结构，满足了横梁因温差作用而产生的伸缩效应，消除了幕墙的伸缩噪音，提高了系统的变位吸收能力。铝板幕墙采用浮动式连接，满足了幕墙各种变位要求，避免了因结构变位造成的铝板“起包”现象。 铝板幕墙采用挂式结构，因该大厦铝板的分格尺
4、寸较大（1.2m4.2m），采用挂式结构使铝板处于拉伸状态，随着温度的变化而不会产生“起包”现象，保证外表面的平整，提高外视效果。挂式铝板幕墙安装操作简单方便，防水可靠。接缝处无硅酮密封胶，可减轻幕墙表面污染，具有自清洗功能。 所有硬性接触处，均采用弹性连接，提高了幕墙的抗震性能，消除了伸缩噪声，同时由于密封性能的提高，保证了帷幕的隔音效果。不同金属的接触面都使用尼龙垫片以防止电化腐蚀。 幕墙和主体之间采用螺栓连接实现三维调整，既保证幕墙的平面度和垂直度，又提高结构抗震性能。胶条接头为焊接或胶接，实现优良的环形密封，水密性、气密性高。利用双道密封保证幕墙的水密性和气密性。 采用定距压紧定位安装
5、式结构，保证了铝板表面平整度，避免了由于压紧力不均而造成铝板起包现象； 横梁与竖梁的连接采用可伸缩结构，满足了横梁因温差作用而产生的伸缩效应，消除了幕墙的伸缩噪音，提高了系统的变位吸收能力； 铝板幕墙采用浮动式连接，满足了幕墙各种变位要求，避免了因结构变位造成的铝板“起包”现象； 所有硬性接触处，均采用弹性连接，提高了幕墙的抗震性能，消除了伸缩噪声，同时由于密封性能的提高，保证了帷幕的隔音效果； 不同金属的接触面都使用尼龙垫片以防止电化腐蚀；幕墙和主体之间采用螺栓连接实现三维调整，既保证幕墙的平面度和垂直度，又提高结构抗震性能；利用双道密封保证幕墙的水密性和气密性等。二、 铝板幕墙的材料及其分
6、类 只有正确地认识了解并合理地选用幕墙，才能做到材尽其用、满足功用、确保质量、尽显艺术、风格独具、装饰美观的效果。目前在我国被采用的铝板幕墙有以下几种类型。一、按铝板的种类形式分有：1蜂窝铝板；2单层铝板； 3单层整体冲压成形铝板； 4复合(夹胶)铝板。二、按铝板饰面表面处理方法分： 1阳极氧化； 2静电粉沫喷涂(PowderCoating)； 3耐候建筑外墙用罩面添氧一碳喷涂(F1uorocabon)。三、按铝板幕墙的功用分类有： 1纯外装饰类型； 2建筑外装饰和外围护类型； 3全功能型。蜂窝铝板是较早使用的铝板幕墙。它是由两层厚为0.81.8毫米的铝板之间夹有铝箔做成的蜂窝(蜂巢)。总厚度
7、一般有625.4毫米不等。它的特点是板的饰面平整、刚性好，幕墙单元的每块铝板尺寸可以做得很大并能保持平整；但加工成形，弯折等须有专用设备和工具。如深圳发展中心大厦、深圳市中国银行、深圳市中国人民银行等。（深圳发展中心大厦） 单层铝板是因电栓焊技术的问世和发展而发展起来的。电栓焊实现了在单层铝板饰面的背面加固安装加强筋，又不破坏饰面表面，从而使单层铝板能够做到在较大的单元尺寸内保持足够的刚度和平整性。由于单层铝板较蜂窝铝板更易弯折加工和成形复杂形状，能够更好地适应变化无尽的建筑外墙装饰的需求，因而它的出现使铝板幕墙在加工形式和安装构造形式方面都丰富了许多。单层整体冲压成形铝板是用单层铝板特制加工
8、制成的，可把它视为单层铝板的一种特殊情况。复合(夹胶)铝板是由两层厚度为05毫米的薄铝板中间夹25毫米的聚乙烯塑料胶板(所以也有称之为夹胶铝板、铝塑板等)，由于其面层铝板较薄，在涂装表面耐候饰面漆时可采用滚涂方法，使得铝板饰面的颜色非常均匀而无色差。加上其重量轻，表面平整度好、切裁、折弯等加工成形工艺性非常好，尤其适合现场加工制作，能较好地适应建筑物复杂多变的形状。但因其中间层夹的是聚乙烯塑料，在防火、防火耐候、耐久性及安全可靠性等方面，常被一些业主和建筑师提出疑问和持否定态度。 在铝板饰面处理方法上，阳极氧化是较早采用的一种工。但其颜色种类少，一般局限铝本色、古铜色、深古铜色等。此外因铝板批
9、量不同，含量成份有差异，铝板轧制过程条纹不一，和氧化工艺过程控制不好都易产生不同程度的颜色差。 静电粉沫喷涂，一般多采用适合于室外的纯聚酯粉沫涂料。它有较好的室外耐久性，价格成本也与阳极氧化相近，是属于中档水平的外墙饰面涂料。其耐候一般常为510年。 氟碳喷涂料是一种的建筑外墙用耐候罩面漆。它的颜色丰富多采，并能长久地保持颜色鲜艳如新，具有极强的装饰性和表现力。这就是为什么建筑师们对它特别青睐和有信心。在美国近些年的建筑外墙幕墙绝大部分都采用这种耐候罩面漆涂层。在我国大部分高质量的铝板幕墙都是采用这种外饰面涂料。如深圳发展中心、深圳市中国银行、深圳天安大厦、广州世界贸易中心等。 （ 广州世界贸
10、易中心） （深圳天安大厦）在按幕墙的功用分类方面，纯外装饰铝板幕墙通常是指那些低层建筑或裙楼建筑物其本身已有坚固耐久的外墙(如砼剪力墙体)，仅从装饰角度考虑，在这些外墙的外面再安装上级富装饰效果的铝板幕墙。这类铝板幕墙通常自身的密封性和对内层建筑结构墙体的围护性等都要求不那么严密；在有些特定气候条件的国家和地区，通过特定的设计构造处理，在铝板的接缝处甚至不采用密封处理。 建筑外装饰和外围护型型的铝板幕墙在我国目前是采用的最多见的一种形式。它通常是在建筑物本身已有普通砖或空心砖墙，或是其它类型墙体的高层建筑，在其外面安装铝板幕墙，因而铝板幕墙除了其自身对建筑物的装饰作用外，还须对建筑物起到外围护
11、的作用。这样的铝板幕墙本身要求要有较好的耐候密封系统和抗风压、水密性、气密性，应用排泄冷凝水系统的设计和装置。同时对避雷、防火、抗震等都有特定的要求。自然在造价方面也高于第一类纯外装饰铝板幕墙。全功能型铝板幕墙通常是在框架结构或钢结构建筑物上的过楼层非透光部分，并与玻璃幕墙相间配合采用。建筑物结构本身没有任何墙体，全靠幕墙系统本身。因此这类幕墙除了其装饰作用外，还应具备幕墙其它各种性能，如抗风压、水密性、气密性、避雷、防火、抗震、保温、防结露、防火层、隔声等等。一般都在过楼层处的铝板背面安装设保温材料形成独立的幕墙保温层(系统)。它的设计与安装都与玻璃幕墙统一考虑和协调统一进行。例如深圳发展中
12、心。（见上图）这类铝板幕墙在设计、安装方面难度大、质量要求高，其造价也自然是较高的。三、 铝板幕墙应用应注意问题1幕墙系统的抗变形能力必须对幕墙系统的每个重要部位进行科学的力学计算，考虑风压、自重、地震、温度等作用对幕墙系统的影响，对埋件、连接系统、龙骨系统、面板及紧固件进行仔细校核，确保幕墙的安全性。2,。板块的固定方式板块的固定方式对板块的安装平整度起着决定性作用。板块各个固定点的受力不一致会造成面材的变形影响外饰效果，所以板块的固定方式必须采用定距压紧的固定方式，保证幕墙表面的平整度。3板块是否采用浮动连接浮动式连接保证了幕墙变形后的恢复能力，保证幕墙的整体性，不会使幕墙因受作用力而造成
13、变形，避免幕墙表面鼓凸或凹陷情况的发生。4复合型面材材料拆边处是否有补强措施因复合型面板材料的折边只保留了正面板材厚度，厚度变薄，强度降低，所以拆边必须有可靠的补强措施。5板背面是否合理设置加强筋，以增加板面的强度和刚度。加强筋的布置距离以及加强筋本身的强度和刚度，必须均满足要求，以保证幕墙的使用功能及安全性。6防水密封方式是否合理防水密封方式很多，结构防水，内部防水，打胶密封，不同的密封方式价格也不尽相同，选择适合的密封方式用于工程中，保证幕墙的功能及外饰效果。7选用材料是否满足规范、标准及设计要求。目前，各种建筑材料充斥建筑市场，材料的质量也不尽相同，选择合格的材料，是保证幕墙质量之根本，
14、必须采用严格的检查手段和方法以保证材料的质量。8.环境保护复合铝板芯材选用有关，一般芯材遇高温会产生有害气体，不防火、不易回收；当选用PLUS芯材，复合板防火等级为A级。铝合金单板防火、易回收、不污染环境。四、 实例分析开缝铝板系统的设计实例 系统一是将3mm铝单板板块通过铝挂板挂接在立柱的螺杆上，此主题相关图片如下： 这个系统为无横梁结构，立柱设计为u形状，在其卜安装1VI8挂接螺栓，螺杆上放置2mm厚的抗震防噪音尼龙套，铝板上用u形铝作为加强筋，铝板通过4mm厚的铝挂板挂接在M8挂接螺杆上。在板块的上部通过螺钉固定在立柱两边的角码上来进行板块的定位，其中一边的螺钉是固定的，而另外一边在铝板
15、副框上开长圆孔，使其在横向可以消化掉热胀冷缩对其的影响，见图3.防雨屏是由1.5mm厚的防水背板和5Qmm厚保温棉构成，保温棉通过保f棉钉固定在背板上，保温棉后面设置了针孔铝箔，可以挥发掉可能产生的水气，保证保温棉处于干燥状态。铝板板块之间的12mm接缝完全开敞，使面板与背板之间的空气腔与室外相通，空气层内的压力PP与外界压力Pa基本相等，形成了等压腔，抑制了由于压力差产生的水的逆流通，少量的渗漏水与冷凝水通过每层设置的排水板（兼作隔气板）排出室外，从而形成完善的排水系统。幕墙的气密性则由防雨屏与龙骨的打胶密封来实现。 为了达到更好的空气等压效果，我们在每层设置了一道隔气板。通过分隔空气，使每
16、层形成一个等压空气腔，有效的降低因为高度变化而引起的气压差。同时隔气板兼作排水板，冷凝水和渗漏水可以分层排出。 该系统巾由于板块是通过挂板挂接在螺杆上，只有上边用螺钉固定定位，板块在重力作用下处于自由悬挂的状态，所以板块的受力和抗热胀冷缩的能力均达到较好的性能。 系统二是不折边铝板的开缝设计，铝板的不折边工艺可以使幕墙达到极高的平整度。可以避免由于铝板折边产生的弧边弯曲的现象。见图3、图4. 此主题相关图片如下： 该系统的竖龙骨采用热镀锌方钢管，横龙骨用热镀锌角钢，在铝板挂点位置用4mm钢板和4号角钢做成钢支座焊接在竖龙骨上，将铝合金挂板底座固定在钢支座上，铝合金挂板底座上设置了防滑的咬合齿纹
17、。铝板板块通过铝制挂钩挂接在挂板底座上。因铝板采用不折边工艺，铝板通过电栓焊固定副框与加强筋。板块的上边副框型材与弯曲钢板用螺钉连接。防雨屏的设置与系统一的方式相同，是由1.5mm厚的防水背板和50mm厚保温棉构成。通过每层设置的隔气板，使少量的渗漏水与冷凝水能够层层排出。与系统一不一样的是板块接缝没有完全敞开，而是通过设置挡水胶条形成连续的雨幕，使水密性能更佳。 在外墙的转角位置，为了防止空气串通和负风压的影响，可以在转角的两边500mm左右的位置设置竖向隔气板，通过竖向隔气板可以有效防止负风压对等压腔的破坏。 采用挂钩系统的幕墙铝板板块可以完全在工厂加工成为单元成品，板块可以根据实际情况以
18、每一层或二层高度做一个板块，现场安装很是方便并且大大提高安装速度。在铝板单元中的分割接口部位是通过背后的连接铝材将2块或3块铝板连成一个单元板块，其设置及挂钩见图5.图6是一个不折边铝板单元的制作组装图，板块大小为1200mmx3300mm.根据强度要求每300mm左右布置一根加强筋，板块四周布置铝副框，挂钩安装在铝副框上，在铝板分割处留10mm分割缝，后面用连接铝料固定加强。图6并且表示了铝板板块在消化热胀冷缩对其影响的示意图，避免了常见的铝板“臌肚子”现象，并且在影响结束后能够自动复位。 此主题相关图片如下： 综合上面两个系统的设一计，开缝铝板幕墙的核心是等压原理的应用和防雨屏隔气板的设置
19、，通过开敞的接缝使等压腔内的压力Pe与外界压力PO基本相等。防雨屏保证了水密性与保温性能。隔气板有效的降低因高度变化而引起的气压差，同|考试大|时形成了合理的排水通路。防雨屏与龙骨的密封是一个关键因素，接缝打胶的部位必须认真检查后方可以安装面板。系统一中由于接缝完全开敞，如果空气中灰尘颗粒太多易产生污染，所以建议不要在重污染地区采用。系统二由于采用了连续的胶条形成一道屏障，可以阻挡空气中的灰尘顺粒，故适用于污染地区和多雨水地区。 到目前为止，金属幕墙中的铝板幕墙一直在金属幕墙中占主导地位，轻量化的材质，减少了建筑的负荷，为高层建筑提供了良好的选择条件;防水、防污、防腐蚀性能优良，保证了建筑外表面持久长新;加工、运输、安装施工等都比较容易实施，为其广泛使用提供强有力的支持;色彩的多样性及可以组合加工成不同的外观形状，拓展了建筑师的设计空间;较高的性能价格比，易于维护，使用寿命长，符合业主的要求。因此，铝板幕墙作为一种极富冲击力的建筑形式，倍受青睐。
