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建筑技术丨自承重式超大全玻幕墙施工质量管控关键要点研究

发布时间:2024-2-12 0:00:14浏览次数:10485文章出处:著名幕墙设计公司

全玻璃幕墙是指由玻璃肋和玻璃面板构成的玻璃幕墙。在玻璃幕墙体系中,全玻璃幕墙具有简洁、大气、通透的特点,越来越多地被应用在公共建筑中。全玻璃幕墙中玻璃面板既是饰面,又是承重构件。从构造角度看,全玻幕墙可分为带肋全玻幕墙和无肋全玻幕墙。一般带肋全玻幕墙采用吊挂式结构,无肋全玻幕墙多采用座地式。某中心图书馆又被称为森林书苑,外立面采用高达16 m的座地式无肋全玻幕墙,无幕墙框破坏美感,图书馆能够实现一览无余、通透到底,让建筑和周围的绿化完全融为一体。

1 工程概况

某中心图书馆项目总建筑面积为75 221 ㎡,地上部分采用钢结构(局部钢筋混凝土结构),地下钢筋混凝土结构。建设高度22 m,屋面为蜂窝铝板金属屋面,外墙采用全玻幕墙、陶板幕墙(图1)。


图1 图书馆俯瞰图

某中心图书馆采用276块超大玻璃打造外立面,建筑四周树林环绕,呈现出一种被自然包围的感觉。

为了达到这样的效果,图书馆的276块玻璃中,最大的高度将近16 m,总厚度为133 mm,单块玻璃重达10 t。如此大规模应用超大自承重式的全玻璃结构在国际上尚无先例,对于设计、施工及玻璃加工等都是重大挑战,一旦建成,对于整个建筑行业,具有填补空白,甚至推动玻璃加工技术的意义(图2)。


图2 某中心图书馆立面示意

2 超限全玻幕墙设计

本工程全玻幕墙设计采用自承重互为支撑体系,玻璃配置为(15+2.28 SGP+15+2.28 SGP+15+2.28 SGP+15+2.28 SGP+15+20 A+15+2.28 SGP+15)mm钢化夹胶中空超白玻璃,玻璃共7层,总厚度达136.4 mm,最大宽度2.5 m,最大高度15.3 m,最大尺寸单块玻璃重量达10.64 t。单块面积38.25 ㎡,远大于JGJ 113—2015《建设玻璃应用技术规程》夹层玻璃最大许用面积为8 m2的规定。大玻璃胶缝设计宽度为35 mm,远大于JGJ 102—2003《玻璃幕墙工程技术规范》中隐框玻璃幕墙的硅酮结构密封胶的粘接厚度应不大于12 mm的规范规定。钢化夹胶中空超白玻璃如图3所示。

图3 钢化夹胶中空超白玻璃

在大玻璃的固定方式上,采用玻璃下端插入槽内、钢结构承受玻璃自重、顶部通过主体钢结构与玻璃夹具采用转接件连接承受水平荷载、竖向通过玻璃钢槽插芯与钢夹具实现竖向地震位移的方式。

本工程全玻幕墙尺寸超大、结构胶缝宽度超宽,为保证全玻幕墙在各工况下的结构安全性,设计人员通过不同工况进行玻璃分析计算。

超过规范尺寸的结构胶采用试验验证力学性能,采用试验数据与规范数据较小值进行后续的结构体系分析。

对系统进行地震作用下主体结构变为的适应能力分析,大玻璃互为支撑缝隙为宽35 mm,经过参数比选,最终确定采用陶氏993 N双组分结构密封胶进行受力传递,同时经过计算得出,35 mm的缝隙宽度能够满足玻璃变形位移量,满足设计要求。

3 超限全玻幕墙施工及施工质量控制要点

3.1 幕墙玻璃的安装及质量控制

3.1.1 幕墙大玻璃运输

运输控制的重点:玻璃长边方向带角度,同时角度各异。需要定制不同角度匹配玻璃的模具(图4),以保证运输过程中竖向受力均匀。


图4 玻璃运输模具

3.1.2 幕墙大玻璃安装设备

为了解决本工程幕墙玻璃重量超重,安装难度大,现场进行结构胶注胶,施工难度大的问题,特选用特制玻璃吸盘、150 t汽车折臂起重机、200 t汽车折臂起重机进行幕墙大玻璃的安装;选用25 t汽车起重机(提升注胶机)、室内脚手架、双组分注胶机、曲臂高空作业车进行现场注胶的施工。

3.1.3 大玻璃安装

(1)安装时首先将玻璃板块通过起重机车运输至安装部位,通过折臂起重机和吸盘将玻璃水平吊起,并旋转至垂直状态。

(2)安装时先将玻璃下部放进底部精钢件槽内,顶部玻璃水平推进。面玻安装时上下外侧精钢件暂时不安装,待玻璃就位调整好后进行外侧精钢件安装。面玻采用M16螺栓组将外侧精钢件和面玻U形槽钢件连接固定,连接位置垫胶皮(图5)。


图5 玻璃安装示意

(3)临时固定。至少2个面玻安装完成后采用夹具(300 mm×300 mm×12 mm)连接临时支撑固定。临时固定经设计计算,考虑安装完成后还需统一复测微调,无法立即打胶,靠临时固定点进行固定(图6)。

图6 玻璃临时固定示意

3.1.4 安装质量监督检查要点

为了做好超限幕墙玻璃的质量监督工作,主要从材料进场报验复试、现场安装偏差等方面对幕墙玻璃的安装展开监督检查。

(1)材料复试检查。

1)对于钢化夹胶中空超白玻璃,一是要核对复试数量是否符合规范要求,二是要核对可见光透射比、传热系数、遮阳系数、中空玻璃的密封性能等复试指标是否符合设计及规范的要求。

2)对于安装完成的幕墙,一是要核对复试数量是否符合规范要求,二是要核对幕墙的抗风压性能、水密性能、气密性能、层间变形性能等指标是否满足设计及规范的相关要求。

(2)现场安装质量检查。

1)玻璃安装尺寸偏差应符合规范要求,幕墙的平面度允许偏差不大于2.5 mm,幕墙平面垂直度允许偏差不大于10 mm,竖缝的直线度允许偏差不大于2.5 mm,相邻玻璃面板的平面高低偏差应不大于1 mm。

2)玻璃与镶嵌槽的间隙应符合设计要求。

3)玻璃与周边结构或装修的空隙应不小于8 mm。

3.2 结构胶注胶及质量控制

3.2.1 注胶条件

(1)为了保证注胶质量,注胶时室外温度要在12 ℃~35 ℃,湿度要在40 %~75 %。

(2)在施工前对所使用的硅酮结构密封胶与玻璃进行粘接性实验,以确保所用结构胶符合使用要求。

(3)硅酮结构密封胶必须在有效期内,复试合格后方可使用。

(4)注胶工上岗前必须经过专业培训并考核合格后方可上岗,注胶过程中要匀速、匀厚、不夹气泡。

3.2.2 注胶流程

测量校正→温湿度控制→清洁注胶缝→填塞泡沫棒→玻璃两侧粘贴美纹纸→室外第一次注胶→室外第二次注胶→胶缝养护→室内注胶→胶缝养护→临时固定点拆除→临时固定点补胶→对胶缝表面进行处理→清除美纹纸→静置、养护→清理→成品保护。

(1)测量校正。注胶前需对已安装的大玻璃借助相关仪器进行检查复测,若玻璃存在变形情况需借助临时固定点进行矫正。玻璃板块角度在73°~133°变化,临时固定件将根据玻璃不同角度匹配加工。通过螺栓将玻璃变形处挤压至和固定件相同角度。固定件与玻璃之间添加5 mm胶皮垫块,螺栓与胶缝之间需套有PVC管,防止钢件对玻璃造成损坏(图7)。


图7 测量校正

(2)温湿度控制。注胶时最佳打胶温度适宜在12 ℃~35 ℃,湿度控制在40 ﹪~75 ﹪。注胶时使用温度、湿度测量仪实时检测,如不适宜打胶,将停止注胶。

结构胶注胶的环境要保持洁净,为保持环境无灰尘,现场注胶旁边使用雾炮机除尘并提高注胶区域湿度。

(3)胶缝清理。

1)胶缝清理前需把距离胶缝10 cm的防火涂料清理干净,并取掉大玻璃护边。

2)胶缝处的基层应采用酒精进行清洁,本工程采用“两块抹布清洁法”进行清洁。

3)胶缝清理完后塞入40 mm泡沫棒,泡沫棒需填塞至玻璃中空层位置,边缘距离玻璃内侧倒角位置30 mm左右。

4)清洁干净的粘合面禁止用手触摸,防止二次污染,胶缝清理完毕后0.5 h内应尽快注胶,否则需及时用保护膜及泡沫棒进行封闭。

(4)结构胶注胶。大玻璃结构胶注胶分为室外室内完成,第一次进行室外注胶,注胶深度为80 mm,第一次室外注胶完成后待结构胶固化3~5 d后进行第二次注胶,室外第二次注胶5 mm。第二次注胶前先检查试件的固化程度,内外邵氏硬度均达到20 HA后方可注胶安徽幕墙设计,室内一次注胶完成。

根据四性实验及现场模拟注胶试验,单条胶缝注胶顺序分段进行,分段顺序由上到下,在每段的顺序为由下到上注胶,保证注胶的质量。结构胶注胶时根据高空车的停放机位将每块玻璃进行分段,首先从底部开始注胶,完成一段注胶后移动高空车进行上方一段的注胶。室外胶缝深度为80 mm,为了保证注胶饱满密实,每一段先注胶15~30 mm深度,使用刮刀刮胶压实后,再进行连续注胶,通过3~4次注胶完成本段注胶后再进行上方一段注胶。

待硅酮结构密封胶完全固化后,将临时固定点拆除,按上述步骤进行临时支撑固定点位置补胶。临时固定点位置补完胶后需再进行5 mm胶。玻璃注胶前先用美缝刀将黑色密封胶抹匀玻璃夹胶凹槽,使侧面观测不存在视觉缝隙,最终效果为平缝。

3.2.3 注胶质量监督检查要点

注胶质量的检查主要包括两个方面:一是材料的进场报验及复试,二是现场施工质量的检查。

(1)双组分结构胶进场复试检查。对于双组分结构胶主要检查其复试报告中的相容性、剥离粘结性、邵氏硬度、标准状态拉伸粘结强度等是否符合设计及规范的要求。

(2)双组分结构胶施工前检查。每次结构胶注胶前均要进行蝴蝶测试和胶杯试验来保证双组分结构胶性能符合设计要求。

1)蝴蝶测试(蝴蝶试验)。蝴蝶测试用于检验结构胶是否充分混合。混合不均会引起产品性能的变化,结构胶颜色均匀、充分混合后才能注胶。在混胶全过程中都要记录蝴蝶试样编号。

挤胶:将混合后的胶挤在白色A4纸上,控制胶堆直径约20 mm,厚度约15 mm。

压胶:将纸折叠,折叠线通过胶堆中心,挤压胶堆至厚3~4 mm,摊开白纸,胶堆形成8字形蝴蝶状。

形成蝴蝶斑纹:蝴蝶斑纹颜色均匀无白色主剂为合格(混合不均匀的会有主剂斑马纹存在)。

2)胶杯试验(拉断试验)。胶杯试验是用来检验双组分密封胶固化剂与基剂的混合比是否准确,在使用一组前做1次测试。

小杯中装入约3/4深度的混合后胶,插入1根压舌板或1根小棒,每5 min抽1次棒,记录每次拔棒拉断时间。

拔棒拉断时间为当拉起木棒时,胶在内部断开,这一时间就是胶的拉断时间。当拉起木棒时,胶仍有拉丝的现象浅谈玻璃幕墙渗水原因及防治措施,说明还不到拉断时间。

如果拉断时间低于规定范围(适用期),应检查混胶设备,确认超出范围的原因,确定密封胶是否过期或其他原因(图8)。

图8 胶杯试验(拉断试验)

(3)双组分结构胶施工同条件胶缝质量检查。

1)每次结构胶注胶时要进行粘结性测试(割胶实验)保证现场胶缝质量,通过定期进行结构胶切割来检查注胶结果,如玻璃缝注胶是否饱满,胶宽和胶深是否符合设计要求等。

2)主要采用同条件养护试块(模拟胶缝),以及现场局部采用抽样割胶的方式检验胶缝质量及强度。此外,现场抽样割胶也可以检验注胶是否饱满。

3)根据超大玻璃试验情况,一般需要养护3~7 d后进行割胶检查。养护时间受环境影响较大,可配套采用硬度计测试试块结构胶硬度平顶山气象台,以查看其固化状态(肖氏A型硬度应在20~50合理范围内)。

(4)注胶观感质量检查。胶缝宽度与设计值的偏差应不大于2 mm。胶缝应宽度均匀、平整光滑。密封胶灌注应均匀、密实、连续。

4 结论

为实现设计的建筑效果并确保结构安全及日常使用的舒适,保证耐久性,本工程全玻幕墙的施工质量至关重要。作为监督机构在每月1次的监督基础上,在全玻幕墙施工阶段要加大监督频次,全覆盖无死角地对玻璃安装及注胶质量进行监督检查,更好地发挥政府监督的作用,保证某中心图书馆外幕墙工程质量合格品质优良。

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