1、Conception of building curtain walls non-welded installation北京嘉寓門窗幕墻股份有限公司 周佩杰BeijingJiayuCurtainwall Decoration Engineering (Group) Co.,LTD. Peijie Zhou摘要：本文以常規(guī)連接的方式介紹了焊接安裝，無焊接安裝的典型方式，闡述了無焊接安裝的構(gòu)想，連接強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)的可行性。其目的是探討無焊接安裝、工廠化施工的可行性。Abstract: The conventionalmethods of the welded installation and non-

2、welded installation are introduced by this paper, it describe the conception, joint strength and economic feasibility of non-welded installation,The goal is to discuss the feasibility of non-welded installation and its industrialized construction.關(guān)鍵詞：建筑幕墻、無焊接、安裝、工廠化、施工Key words: building curtain wal

3、l, non-welded, installation, industrialized, construction.建筑幕墻是懸掛在建筑主體結(jié)構(gòu)上由支承結(jié)構(gòu)體系和面板組成，可相對主體結(jié)構(gòu)有一定的位移能力或自身有一定變形能力，不承擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護(hù)墻，做為外圍護(hù)墻的建筑幕墻必須保證與主體結(jié)構(gòu)有效的連接和足夠的連接強(qiáng)度，并相對主體結(jié)構(gòu)有一定的位移能力或自身有一定變形能力，又要有現(xiàn)場施工的便捷性，為此連接是建筑幕墻施工的關(guān)鍵。一、 問題提出建筑幕墻與建筑主體結(jié)構(gòu)的連接一般都是通過鋼連接件焊接在建筑主體結(jié)構(gòu)的預(yù)埋件上，再通過螺栓將鋼連接件或其它連接方式與幕墻支承結(jié)構(gòu)連接。預(yù)埋件主要有側(cè)埋和

4、平面埋兩種方式，其預(yù)埋件主要有槽式和板式兩類，而連接件是多種多樣的，關(guān)鍵是連接后的固定方式。1、 側(cè)埋槽式埋件典型安裝連接節(jié)點（見下圖）將槽式埋件預(yù)先埋設(shè)在建筑主體結(jié)構(gòu)內(nèi)，通過T形螺栓與鋼連接件進(jìn)行連接，利用槽式埋件的通槽和鋼連接件的豎向長孔實現(xiàn)左右和上下的調(diào)整，并通過螺栓與幕墻主挺進(jìn)行連接，利用鋼連接件的橫向長孔實現(xiàn)前后的三維調(diào)整，三維調(diào)整合格后將螺母與墊片、墊片與鋼連接件焊接牢固，完成幕墻與主體結(jié)構(gòu)的連接安裝。2、 側(cè)埋板式埋件典型安裝連接節(jié)點（見下圖）將板式埋件預(yù)先埋設(shè)在建筑主體結(jié)構(gòu)內(nèi)，將鋼連接件與板式埋件進(jìn)行點焊，并通過螺栓與幕墻主挺進(jìn)行連接，利用鋼連接件的橫向長孔實現(xiàn)前后的調(diào)整，調(diào)整

5、合格后將螺母與墊片、墊片與鋼連接件焊接牢固，將鋼連接件與板式埋件進(jìn)行滿焊，完成幕墻與主體結(jié)構(gòu)的連接安裝。3、 焊接安裝優(yōu)缺點綜上述介紹的兩種典型安裝方式，建筑幕墻與建筑主體結(jié)構(gòu)的焊接連接，雖然強(qiáng)度好，但由于焊接產(chǎn)生的電火花易造成火災(zāi)和對產(chǎn)成品的損傷，必須進(jìn)行有效的成品保護(hù)，同時焊接產(chǎn)生的高溫導(dǎo)熱也會灼傷材料，對防腐保護(hù)層破壞需進(jìn)行二次防腐；由于在焊接時會產(chǎn)生很大的變形量，對幕墻立柱安裝產(chǎn)生變形，導(dǎo)致受力不均，從而影響安裝質(zhì)量；由于焊接時產(chǎn)生大量的煙霧和電弧光，對施工環(huán)境有一定的影響，工人在施工過程中必須做到有效的安全防護(hù)和勞動保護(hù)；由于當(dāng)采用化學(xué)螺栓固定后置埋件時嚴(yán)格禁止高溫，將連接件同其焊接

6、時，高溫影響化學(xué)螺栓的強(qiáng)度；由于采用電焊焊接，對現(xiàn)場安裝電源有一定要求，所以是制約工程進(jìn)度的一個重要工序，為此經(jīng)過焊接的連接件是剛性連接，缺乏相對于主體的位移能力和變形能力，采用無焊接安裝在幕墻安裝上勢在必行。二、 無焊接安裝建筑幕墻與建筑主體結(jié)構(gòu)的連接關(guān)鍵是將經(jīng)過三維或二維調(diào)整后，帶圓孔的方墊片與長孔的連接件的固定方法，并保證建筑幕墻在外力的荷載作用下無位移，保證建筑幕墻的強(qiáng)度設(shè)計要求。無焊接連接就是要采用機(jī)械的連接的原理，將圓孔的方墊片與長孔的連接件通過在其表面上預(yù)先加工的齒條進(jìn)行咬合后用螺栓固定，控制其位移，在螺母與墊片之間加彈簧墊片，防止螺母退扣，保證連接強(qiáng)度。1、 側(cè)埋槽式埋件無焊接

7、典型安裝連接節(jié)點（見下圖）將帶有通槽的槽式埋件預(yù)先埋設(shè)在建筑主體結(jié)構(gòu)內(nèi)，通過T形螺栓與鋼連接件進(jìn)行連接，利用槽式埋件的通槽和鋼連接件的豎向長孔實現(xiàn)左右和上下的調(diào)整，并通過螺栓與幕墻主挺進(jìn)行連接，利用鋼連接件的橫向長孔實現(xiàn)前后的三維調(diào)整，在三維調(diào)整時將墊片齒條與鋼件的齒條進(jìn)行交叉，調(diào)整合格后將墊片旋轉(zhuǎn)與鋼連接的齒條進(jìn)行咬合，用力矩搬手將螺母擰緊，把彈簧墊壓實，防止螺母退扣，完成幕墻與主體結(jié)構(gòu)的連接安裝。2、 側(cè)埋板式埋件無焊接典型安裝連接節(jié)點（見下圖）將中間帶圓孔兩側(cè)為長條孔的板式埋件預(yù)先埋設(shè)在建筑主體結(jié)構(gòu)內(nèi)，通過半圓頭方頸螺栓與鋼連接件進(jìn)行連接，利用板式埋件的通槽和鋼連接件的豎向長孔實現(xiàn)左右和

8、上下的調(diào)整，并通過螺栓與幕墻主挺進(jìn)行連接，利用鋼連接件的橫向長孔實現(xiàn)前后的三維調(diào)整，在三維調(diào)整時將墊片齒條與鋼件的齒條進(jìn)行交叉，調(diào)整合格后將墊片旋轉(zhuǎn)與鋼連接的齒條進(jìn)行咬合，用力矩搬手將螺母擰緊，把彈簧墊壓實，防止螺母退扣，完成幕墻與主體結(jié)構(gòu)的連接安裝。3、 側(cè)埋槽（板）式埋件無焊接典型安裝連接節(jié)點（見下圖）將通槽的槽式埋件（或中間帶圓孔兩側(cè)為長條孔的板式埋件）預(yù)先埋設(shè)在建筑主體結(jié)構(gòu)內(nèi)，通過T形螺栓（或半圓頭方頸螺栓）與鋼懸挑件一端圓孔進(jìn)行連接，利用槽式埋件（或板式埋件）的通槽實現(xiàn)左右的調(diào)整，帶長孔齒條鋼懸挑件的一端與帶圓孔支撐鋼件的一端通過螺栓進(jìn)行連接，利用懸挑件的長孔實現(xiàn)前后的調(diào)整，帶長孔齒

9、條支撐鋼件的一端通過螺栓與幕墻主挺進(jìn)行連接，利用支撐件的長孔實現(xiàn)上下的調(diào)整，在三維調(diào)整時將墊片齒條與鋼件的齒條進(jìn)行交叉，調(diào)整合格后將墊片旋轉(zhuǎn)與鋼連接的齒條進(jìn)行咬合，用力矩搬手將螺母擰緊，把彈簧墊壓實，防止螺母退扣，完成幕墻與主體結(jié)構(gòu)的連接安裝。本節(jié)點主要的是解決了一個鋼連接件要進(jìn)行不同方向的齒條加工的問題，而每個鋼件的齒條加工都于長長度方向一致，可以軋制加工。4、 無焊接安裝的質(zhì)量控制無焊接安裝的質(zhì)量控制的關(guān)鍵點，主要解決齒條的加工及其加工精度，特別是在一個鋼件上分別采用縱、橫兩個方向的齒條加工，另外要保證齒條要有足夠的強(qiáng)度。齒條的加工可以通過機(jī)械滾壓加工，冷沖壓加工獲得，當(dāng)采用齒條與角鋼方向

10、一致時也可以通過熱軋加工而成。要保證孔的加工與螺栓的配合精度，螺栓不能采用細(xì)桿螺栓，螺紋外徑與螺桿直徑相等。為了保證螺栓不退扣，采用GB/T 7244重型彈簧墊圈防止螺母退扣，也可采用內(nèi)為普通螺母外加扣緊螺母雙螺母鎖緊防止退扣。5、 強(qiáng)度計算連接件與幕墻結(jié)構(gòu)連接時一般采用長孔內(nèi)外調(diào)整，這時齒條主要承受幕墻的風(fēng)荷載，當(dāng)與建筑結(jié)構(gòu)主體連接時一般采用長孔上下調(diào)整，此時齒條主要承受幕墻重力荷載，而對齒條的齒面承受的是承壓力，所以齒條應(yīng)計算其承壓承載能力，其受力分析見圖一或圖二。 圖一：受重力荷載時的拉力 圖二：受風(fēng)荷載時的擠壓力齒條承壓承載能力Ncbl=fsAs 式中： fs：材料強(qiáng)度設(shè)計值 按照鋼結(jié)

11、構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003的規(guī)定采用Q235熱軋鋼材時fs=215N/mm2As：承載面積齒條承載面積As=h/sin(B-b）Ltg/2h 式中：h：齒高；:齒條夾角； L/2h/tg：齒條數(shù)量；B-b：齒條有效長度。（1）當(dāng)齒條夾角=45、齒高h(yuǎn) =0.6mm時，齒條承壓承載能力Ncbl=fsAs=215（40-18）40tg45/2=2152233=N/mm2（2）當(dāng)齒條夾角=45、齒高h(yuǎn) =時，齒條承壓承載能力Ncbl=fsAs=215（40-18）40tg45/2=21522N/mm2 （3）當(dāng)齒條夾角=45、齒高h(yuǎn) =1m時，齒條承壓承載能力Ncbl=fsAs=2151/s

12、in45（40-18）40tg45/21=21522N/mm2 （4）齒條夾角=60齒高h(yuǎn) =時，齒條承壓承載能力Ncbl=fsAs=215sin60（40-18）40tg60/2=215922257=N/mm2（5）齒條夾角=60齒高h(yuǎn) =時，齒條承壓承載能力Ncbl=fsAs=215（40-18）40tg60/2=215232243=N/mm2（6）齒條夾角=60齒高h(yuǎn) =1mm時，齒條承壓承載能力Ncbl=fsAs=2151/sin60（40-18）40tg60/21=21522N/mm2從上述六個計算式上分析，當(dāng)=60時要優(yōu)于=45，象螺紋一樣細(xì)牙螺紋比粗牙螺紋強(qiáng)度好；當(dāng)h =時優(yōu)于h

13、 =和h =，為此齒條加工優(yōu)選順序是=60，h =；=60，h =；=45，h =；=45，h =。按有關(guān)規(guī)范規(guī)定計算的幕墻連接處的水平總力一般為8000-15000N之間，自重總值設(shè)計值5000-10000N之間，總合力8000-15000N之間，而經(jīng)過計算的鋼件齒條承壓承載能力最小的計算，是總合力的最大值的6倍，為此強(qiáng)度可以滿足規(guī)范要求。6、 經(jīng)濟(jì)分析在鋼件上加工齒條每1000Kg需增加1000元加工費，也就是增加1元/Kg的鋼件加工費，按每個鋼角件，每個方形墊片Kg計算，每套組件增加：g2+Kg4=3.24Kg1元/Kg=3.24元/的鋼件消耗，其增加額：/3.24元/。由于在工程中采用了無焊接安裝，減少的電焊