钢框幕墙因其结构强度、耐久性以及维护简便等优点,在高层建筑中得到了广泛应用。它不仅能够有效抵抗自然灾害如地震和台风的冲击,还能提供良好的隔热性能,减少能源消耗。钢框幕墙的安装过程快速且相对简单,有助于缩短工期并降低施工成本。其现代的设计和颜色选择也使得建筑外观更加现代化,增强了城市的美感。钢框幕墙成为高层建筑设计中不可或缺的一部分。
一、钢框幕墙的定义与组成
钢框幕墙是一种由面板和支承结构体系组成的建筑外围护结构或装饰性结构,其中支承结构体系为钢框架,它可相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力、不承担主体结构所作用的力。其主要组成部分包括钢框架(如立柱、横梁等)、玻璃面板、连接部件(如螺栓、螺钉等)以及一些功能性部件(如防火胶条、导水槽等)。
二、钢框幕墙的类型
(一)按幕墙形式分类
- 明框钢框幕墙:框架构件显露于面板外表面,有明显的框架分格效果。这种幕墙的玻璃安装在框架的凹槽内,玻璃与框架之间可以采用橡胶密封条等进行密封,具有较好的密封性能和耐久性,并且由于框架外露,在外观上可以呈现出较为规整的线条感,适合于多种建筑风格的搭配。
- 隐框钢框幕墙:这种幕墙的框架隐藏在面板后面,从外观上看整个幕墙表面较为平整、简洁,视觉效果较为通透。隐框幕墙的玻璃通过结构胶与框架粘结,对结构胶的性能要求较高,同时在安装过程中需要保证粘结的牢固性和密封性,以确保幕墙的安全性和稳定性。
- 半隐框钢框幕墙:结合了明框和隐框的特点,部分框架外露,部分框架隐藏,既能够在一定程度上展现框架的线条美,又能营造出简洁的外观效果,在建筑外观设计上有更多的灵活性。
(二)按功能分类
- 普通钢框幕墙:主要满足建筑的围护和基本装饰功能,具有一定的抗风压、气密、水密等性能,适用于一般的建筑环境。
- 防火钢框幕墙:在钢框幕墙结构中采用防火玻璃、防火胶条等防火材料,具备防火功能。例如在一些建筑的防火分区隔断处,采用防火钢框幕墙可以有效阻止火势蔓延,保障人员和财产安全。这种幕墙的结构设计上可能会增加防火封堵、防火隔热等措施,以满足防火性能要求。
三、钢框幕墙的施工流程
- 预埋件制作
- 根据施工图给定的尺寸划线、割板,对于预埋钢板切割好后,要用防锈漆作防腐处理,制作完成的预埋件需堆码放好备用。
- 测量、放线
- 与土建单位联系,获取标高点、进出位线及轴线位置。
- 采用重锤、钢丝线、测量器具及水平仪等工具在建筑主体上定出幕墙平面、立柱、分格及轴角等基准线。
- 根据定出的基准线,对照施工图,对幕墙的分格尺寸进行复核,并根据复核结果进行调整。
- 再用经纬仪进行复测、确认,幕墙的分格应该从中间向两边分,非整块尺寸均分于幕墙两边,并且幕墙分格轴线的测量放线应与主体结构测量放线相配合,保证水平标高准确。
- 校对施工图:对施工图纸进行详细校对,确保施工过程中的各项操作符合设计要求。
- 预埋施工:按照设计要求进行预埋件的安装施工。
- 防腐处理:对钢框架等金属部件进行防腐处理,防止生锈腐蚀,影响幕墙的使用寿命和性能。
- 龙骨制安:制作和安装钢框架龙骨,包括立柱和横梁的安装,确保其位置准确、连接牢固。
- 调整固定:对安装好的龙骨进行调整,使其符合设计的平整度、垂直度等要求,并进行牢固固定。
- 避雷施工及层间防火及保温封修:安装避雷装置,进行层间防火和保温的处理,如填充防火材料、安装保温层等。
- 隐蔽验收:在隐蔽工程施工完成后,进行隐蔽验收,确保各项隐蔽工程符合设计和规范要求。
- 玻璃安装:安装玻璃面板,根据幕墙类型(明框、隐框或半隐框)采用相应的安装方法,如明框幕墙将玻璃安装在框架凹槽内,隐框幕墙通过结构胶粘结等。
- 打胶:在玻璃与框架之间或玻璃之间的缝隙处进行打胶处理,起到密封和防水等作用。
- 撕保护膜清理:撕掉玻璃表面的保护膜,并对幕墙进行清理,使其外观整洁。
- 卫生:对施工现场进行全面的卫生清扫。
- 验收:按照相关标准和规范对钢框幕墙工程进行验收。
- 拆架:验收合格后拆除施工脚手架等临时设施。
四、钢框幕墙的性能特点
(一)优点
- 美观性
- 钢框幕墙可以根据建筑设计的需求,采用不同的框架形式(明框、隐框、半隐框)和玻璃类型,创造出多样化的外观效果。例如,隐框钢框幕墙可以营造出简洁、现代、通透的建筑外观,使建筑与周围环境更好地融合;明框钢框幕墙的框架线条可以增加建筑的立体感和韵律感,适用于各种风格的建筑装饰。
- 功能性
- 采光性好:玻璃面板能够有效地将自然光线引入室内,提高室内的采光效果,减少室内照明的使用,从而达到节能的目的。
- 隔热保温:采用中空玻璃等隔热性能较好的玻璃材料时,可以有效地阻挡热量的传递,降低建筑物的能耗,提高室内的舒适度。
- 隔声降噪:玻璃幕墙对声音有一定的阻隔作用,特别是采用双层玻璃或多层玻璃结构时,可以有效地降低外界噪音对室内的干扰,营造安静的室内环境。
- 抗风压能力强:钢框架具有较高的强度和刚度,能够承受较大的风压荷载,保证幕墙在恶劣天气条件下的稳定性和安全性。
- 具有一定的位移能力:能够相对主体结构有一定的位移能力或自身有一定变形能力,适应主体结构在温度变化、地震等情况下产生的变形,避免幕墙因主体结构的变形而损坏。
- 耐久性
- 钢框架经过防腐处理后,具有较好的耐久性,能够在较长时间内保持结构的稳定性和安全性。同时,玻璃面板也具有较好的耐候性,不易受到外界环境的侵蚀。
(二)缺点
- 成本较高:钢框幕墙的材料成本、制作成本和安装成本相对较高,包括钢材、玻璃、连接部件、密封材料等的采购成本,以及高精度的制作和复杂的安装工艺所带来的成本增加。
- 维护要求较高:需要定期对幕墙进行检查和维护,如检查玻璃是否有破损、密封胶是否老化、钢框架是否生锈等。一旦发现问题,需要及时进行修复或更换,以确保幕墙的性能和安全。
- 防火性能有限(普通钢框幕墙):普通钢框幕墙如果不采用特殊的防火设计和材料,其防火性能相对较差,在火灾发生时可能无法有效地阻止火势蔓延,需要采取额外的防火措施,如设置防火隔离带、采用防火玻璃等,来提高其防火性能。
五、钢框幕墙在建筑中的应用
- 商业建筑:如购物中心、写字楼等,钢框幕墙可以提升建筑的整体形象,营造出高档、现代的商业氛围,同时满足采光、视野等功能需求,吸引顾客和租户。
- 文化建筑:例如博物馆、艺术展览馆等,钢框幕墙能够为建筑提供良好的展示效果,使建筑与周围环境相协调,并且可以通过不同的玻璃类型和框架设计来体现文化建筑的独特性和艺术性。
- 交通建筑:在机场、火车站等交通枢纽建筑中,钢框幕墙可以提供广阔的视野,方便旅客观察站内和站外的情况,同时满足建筑大空间、大跨度的结构要求,并且能够适应交通建筑人流量大、使用频繁的特点,保证其安全性和耐久性。
钢框幕墙的防火设计要点
钢框幕墙的节能技术应用
钢框幕墙在高层建筑中的优势
钢框幕墙的维护保养周期