金属板幕墙钢龙骨的连接设计探讨——内蒙演艺中心铝板钢龙骨连接方式_技术热点_幕墙

1　引言 　　目前，在钢龙骨幕墙工程的支撑结构连接设计时，为了保证幕墙自身平面内的变形能力或相对于主体结构的位移能力，绝大多数情况任然是采取螺栓或者销钉连接方式。虽然，在《玻璃幕墙工程技术规范》中已经已取消了限制采用焊接的条文，但是在《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133-2001）中（ 条文5.6.6 横梁应通过角码、螺钉或螺栓与立柱连接，角码应能承受横梁的剪力。条文5.7.11 立柱应采用螺栓与角码连接，并再通过角码与预埋件或钢构件连接），仍然明确的条文规定。在内蒙古演艺中心建设项目幕墙工程的设计中，我们根据工程的实际情况及工程的特殊性，在连接节点设计时，铝板幕墙部分的横梁与立柱，立柱与主体的连接方式进行了一次尝试，同时作了大量的论证工作并通过了各方认可，用于了实际工程中。

　　内蒙古演艺中心项目的外立面造型，是由垂直于地面的圆滑单曲曲面玻璃幕墙、钢板幕墙和铝板幕墙组成。 　　该项目的玻璃幕墙和钢板幕墙是室内外的分界面，为建筑的功能层部分。铝板幕墙悬挑（悬挂）于建筑封闭层外侧，为纯装饰造型部分。（如图1-1） 　　在建筑的北半部分，外侧的铝板幕墙与内侧的玻璃幕墙、钢板幕墙共同组成双层结构的幕墙形式。整体项目呈现出：主体结构复杂多样，幕墙种类相互交错的特点。其中，特别是铝板幕墙部分，由于其独立于建筑室外侧，分格较大，横向分格线不水平，不对缝，存在大型造型孔洞等特点，对其龙骨的连接设计提出了特殊的要求。 　　2、连接节点的设计 　　2．1采用连接节点方案的考量
　　2.1.1横梁与立柱及立柱与主体采用螺栓连接的方式对钢龙骨的防腐性能造成很大影响。 由于本项目铝板幕墙部分位于建筑封闭面外侧，铝板面材的两侧、钢龙骨及连接件全部暴露在室外，这就对钢龙骨的防腐提出更高的要求。当钢龙骨采用螺栓连接时，由于温度和风荷载等自然因素的影响，必然会造成连接件与龙骨之间的摩擦，破坏龙骨的防腐层。同时，由于螺栓孔与螺栓之间的缝隙很难密封，这会造成钢龙骨内侧的锈蚀。这不仅使龙骨很难满足建筑设计年限要求，而且锈蚀水还会造成幕墙龙骨和面材的污染。

　　2.1.2竖龙骨在层间连接采用插芯对接使龙骨下端的方式不利于面材的变形。由于本工程铝板的横向分格与水平面呈30度夹角，而主体结构为水平布置。如果在层间采用插芯对接或者其他使龙骨下端释放的连接方式，那么在层间的位置，就形成横龙骨跨越两个变形区的情况（如图2-1）。从而导致变形累积，容易造成此处横龙骨及相应铝板面材由于产生较大形变而破坏。同时，插芯位置的密封问题，同样会导致龙骨内侧锈蚀问题。 　　2．2 采用焊接连接方式在此工程中实施的可行性
　　2.2.1构造特点有利于采用焊接连接形式：

　　铝板幕墙1与在铝板幕墙2在竖直方向，上下端均为自由端构造，幕墙竖向龙骨通过牛腿悬挑于主体结构上。当采用焊接连接形式时，竖向龙骨与钢牛腿形就成了竖向钢架结构（如图2-2-1.1、2-2-1、2），钢架根部与主体结构或者玻璃幕墙结构连接。当温度变形时，竖龙骨（竖向钢架）可以上下端自由变形。且由于各个支撑点的间距相对均匀，使层间变形量趋于均匀，从而可以避免本文3.1.2中提到的系列问题。 　　而且，由于本项目铝板幕墙完成面与主体结构间距较大，最小间距0.8米，最大间距达到4米。这种构造形式，使连接钢牛腿更有利于吸收铝板幕墙龙骨的变形。 　　同时，由于铝板材质具有较好的塑性，较其他脆性材料，也能够更好的适应和吸收部分结构变形。

　　2.2.2温度变形对于结构变形影响较小：

　　在幕墙的使用过程中，幕墙的变形，除了可变荷载对其影响外，主要就是温度变化引起的各种材质之间的温度变形差。

　　在铝板幕墙1的部分，幕墙龙骨连接节点间距为4米，最长龙骨为30米，按极端80度温差计算，取温度组合系数为0.2。对于温度变形计算过程如下：

　　龙骨层间温度变形差=（1.2-1.0）X10-5X4000X80×0.2=0.128mm；

　　龙骨整体温度变形差=（1.2-1.0）X10-5X30000X80×0.2=0.96mm；

　　其中：1.2 X10-5为钢的热膨胀系数，1.0 X10-5为混凝土的热膨胀系数，单位(/°C)。

　　由此可见，温度对幕墙结构的影响较小。

　　竖龙骨温度变形引起的最大牛腿变形挠度值仅为的0.96/800=1/833.同样对幕墙龙骨结构影响较小。

　　而在铝板幕墙2的部分，铝板幕墙龙骨与MQ2（玻璃幕墙和钢板幕墙组合）的龙骨形成了是整体结构形式，铝板幕墙主龙骨通过MQ2主龙骨传递荷载。幕墙龙骨连接节点间距及龙骨总长度与铝板幕墙1相同，但由于此部分主体结构为钢结构，热膨胀系数与幕墙龙骨一致，温度变形影响较之铝板幕墙1影响更小，可以忽略不计。