鋁板幕墻的變形問題及對策
發(fā)布日期：2017-03-10
幕墻產(chǎn)品分為兩大類，一類是保溫暖墻體系，另一類是裝飾冷墻體系。
保溫暖墻體系主要功能是保溫，也就是對室內(nèi)外的熱交換有一定的阻滯作用的墻體，如內(nèi)外兩側(cè)都由鋁板或其他金屬板組成，中間采用聚氨脂、聚苯乙烯或巖棉等保溫材料復(fù)合的保溫墻體；再如建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用的隱框玻璃幕墻、全玻璃幕墻、點式駁接玻璃幕墻。這些墻體就像澆筑的混凝土和磚砌制的墻體一樣，隔斷室內(nèi)外的屏蔽只有一道屏蔽帶，不允許室內(nèi)外的空氣在這道屏蔽帶上產(chǎn)生對流，所以從工藝上必須密封幕墻上可能造成空氣滲透的一切縫隙，并保證使用年限內(nèi)的永久密封。
裝飾冷墻體系對建筑兩個作用，一是烘托建筑效果，二是防雨水對建筑表面的沖刷腐蝕，提高建筑的耐久年限。從材料上多數(shù)用鋁板、石材、玻璃等材料，使用部位多數(shù)是建筑不采光有結(jié)構(gòu)的外表面；從構(gòu)造上要求與建筑結(jié)構(gòu)保持一定的間隔，防雨水滲漏采用等壓原理設(shè)計，板塊間留有空氣交換的通道，保持幕墻與建筑結(jié)構(gòu)間隔內(nèi)的干燥，結(jié)露水易于排出。
比較現(xiàn)代的開放式熱通道幕墻，實際從原理上就是在原有保溫暖墻體幕墻的外面又增加一道裝飾冷墻系統(tǒng)。如果將裝飾冷墻體系按保溫暖墻施工，也就是將裝飾冷墻上所有的通道全部用密封膠封死，會給建筑帶來很多隱患。
鋁板幕墻變形產(chǎn)生的原因
1.板塊沒有邊肋和中肋，風(fēng)壓和空氣漲力下造成變形
這種變形現(xiàn)象多出現(xiàn)在采用鋁塑復(fù)合板為面板的幕墻上。現(xiàn)階段很多建筑業(yè)主為了節(jié)約成本，選用不正規(guī)的生產(chǎn)廠家。廠家為獲較高利潤，板塊加工不安裝邊肋、中肋，只將鋁塑板折成盒狀，直接用螺釘擰在框架上，板塊縫隙抹膠密封就算完工。這樣幕墻的板塊強(qiáng)度達(dá)不到要求，板塊在正負(fù)風(fēng)壓作用下產(chǎn)生向里向外的疲勞性撓度變形，使板面尺寸增長。
反映比較突出的向陽面的幕墻，由于施工工藝是采用保溫暖墻的形式將板塊縫隙全部用膠密封嚴(yán)實，板面與結(jié)構(gòu)墻間隔里的空氣在光照效應(yīng)下升溫，板塊在空氣漲力作用下造成向外變形。
2.板塊與幕墻結(jié)構(gòu)框架固定，熱應(yīng)力無法釋放產(chǎn)生變形
鋁板幕墻在季節(jié)溫差較大地區(qū)，在春初秋末氣溫較低的季節(jié)，這時的陽光照射熱效很強(qiáng)，特別是顏色較深的鋁板升溫較大，鋁板在不同溫度下，每米長度上的熱膨脹值差別較大。幕墻框架在里面，陽光影響較弱，鋁板與框架最大時可產(chǎn)生80℃以上的溫差，在鋁板尺寸較大時便會出現(xiàn)較大的線性膨脹差。如果幕墻板塊結(jié)構(gòu)采用折邊，將鋁板用螺釘固定在框架上的結(jié)構(gòu)，將造成鋁板板面的熱應(yīng)力無法釋放，迫使板面屈服，在空氣作用下向外出現(xiàn)變形現(xiàn)象。
3.面板與邊肋裝配時產(chǎn)生應(yīng)力變形
有些生產(chǎn)廠家為解決鋁板板塊板面的熱應(yīng)力變形，特別是面板采用鋁塑復(fù)合板時，在單元板塊的周邊加了一圈邊肋框，從生產(chǎn)工藝上是面板在刨槽機(jī)上按板塊折邊尺寸刨槽折邊成盒狀。
另一條線是將邊肋型材按板塊需要尺寸截斷組裝成邊肋框。然后邊肋框裝入盒狀面板，用抽芯鉚釘將兩體固定。在工作現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)現(xiàn)因面板刨槽折邊有偏差，邊肋型材組裝成框有偏差，兩體相配合時常出現(xiàn)不是框小就是板折邊尺寸過大。為保工期、不費料，往往強(qiáng)行裝配，造成板面產(chǎn)生裝配應(yīng)力，不是邊肋變形就是板面受壓變形。這種板塊在溫度和空氣膨脹力作下產(chǎn)生向外的變形現(xiàn)象。
解決鋁板幕墻變形的對策
1.鋁板幕墻板塊與框架必須為浮動連接
要滿足超高層使用的幕墻，從結(jié)構(gòu)上：一是不能產(chǎn)生熱應(yīng)力，二是要滿足超高層建筑因自振和在風(fēng)荷載作用下振幅加大，造成的幕墻平面內(nèi)變形的要求，而且在防震設(shè)計時，要按不同建筑結(jié)構(gòu)類型彈性計算的位移控制值的3倍進(jìn)行設(shè)計。比如在地震設(shè)防地區(qū)，有一棟層間高3.4m的框架結(jié)構(gòu)超高層建筑，幕墻的位移必須滿足25.5mm的要求。這就要求幕墻板塊在滿足強(qiáng)度要求的前提下，必須與結(jié)構(gòu)框架為浮動連接。不論采用什么形式的結(jié)構(gòu)，設(shè)計原則是板塊連接結(jié)構(gòu)一定能吸收材料因溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力和地震產(chǎn)生的平面內(nèi)變形要求。
2.鋁板幕墻板塊消除裝配應(yīng)力
要想將熱應(yīng)力傳遞到板的折邊邊緣，必須要在板塊的折邊處增設(shè)邊肋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，就是采用3mm厚的單鋁板在季節(jié)溫差較大的地區(qū)也要設(shè)置邊肋補(bǔ)強(qiáng)。為保證折邊的鋁板不產(chǎn)生裝配應(yīng)力，并保證鋁板塊的制作質(zhì)量，邊肋框應(yīng)設(shè)計為長寬可伸縮結(jié)構(gòu)。
從公差與配合術(shù)語上講，板塊折成盒狀的尺寸為基準(zhǔn)孔，由邊肋框的伸縮來配合折邊板，邊肋框四個角的部位采用插接件連接。邊肋框的橫豎桿件與插接件兩端各留2mm間隙，框的長寬調(diào)整量為4mm。這4mm足可以吸收板折邊與框組裝的加工偏差，可消除配合不當(dāng)影響質(zhì)量的現(xiàn)象。這個可伸縮的邊肋框不僅對熱應(yīng)力傳導(dǎo)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，而且還可以吸收邊肋在面板里邊因微小溫差造成的熱應(yīng)力變形，從而消除鋁板的變形現(xiàn)象，保證整體鋁板幕墻的平整度。
3.鋁板幕墻板塊的補(bǔ)強(qiáng)中肋應(yīng)為浮動連接
鋁板幕墻板塊的補(bǔ)強(qiáng)中肋與面板的連接大約有三種方式：結(jié)構(gòu)膠粘接、超強(qiáng)膠帶粘接、栽焊螺釘固定，其共同的特點都是將中肋與面板固定死，中肋兩端多數(shù)與邊肋框固定。
面板直接受陽光照射，補(bǔ)強(qiáng)肋在板的里面，尤其是有一層粘接膠隔離后，與面板因溫差出現(xiàn)熱應(yīng)力，限制了面板沿補(bǔ)強(qiáng)肋軸向方向的膨脹。如果補(bǔ)強(qiáng)肋兩端與邊框肋固定，又限制了面板沿補(bǔ)強(qiáng)肋徑向方向的膨脹，易造成粘接劑和連接件受剪破壞而降低耐久年限。
鋁板幕墻板塊的補(bǔ)強(qiáng)中肋與板，安裝順序是先將補(bǔ)強(qiáng)中肋兩端的角碼用抽芯鉚釘或自功螺釘與邊肋框固定，然后將補(bǔ)強(qiáng)中肋由上向下卡入固定角碼，再用高強(qiáng)粘接膠沿補(bǔ)強(qiáng)中肋長度各三分之一處各粘一個壓板，將補(bǔ)強(qiáng)中肋壓住。注意補(bǔ)強(qiáng)中肋上部與壓板要留出2mm間隙，補(bǔ)強(qiáng)中肋端頭與角碼間也必須留出2mm間隙，這種浮動連接結(jié)構(gòu)面板與中肋不會產(chǎn)生熱應(yīng)力，即達(dá)到了補(bǔ)強(qiáng)作用又保證了面板的平整。
