构件式幕墙一般设计原则！
一般设计原则
1．安全性
无论在什么情况下，安全性都是最重要的。设计指标应当满足建筑的用途、性能和一定的使用寿命，并遵守国家和行业相应的标准与规范。作为外维护结构的幕墙应选择适当的材料、结构和足够的强度，抵御风荷载、雪荷载、自重、一部分地震作用及特殊情况下外力造成的冲击荷载。并应采用有效措施保证幕墙的可靠性和耐久性。
2．浮动连接
幕墙主要的连接设计除与主体结构的连接外均应采用浮动连接，并留下足够的间隙，以便吸收沉降、热应力及一部分地震作用。并采用合理的密封材料或构造，对所留间隙进行密封，必须保证水密性和适当的气密性。
3．经济性
中国仍是一个不富裕的国家，经济适用也是一个不可忽视的原则。在保证安全和一定的使用性能的前提下，应尽量节约材料成本。
4．等性能设计
幕墙主要的使用性能包括气密性、水密性、保温性、隔声性、光学性。我们进行幕墙设计时应采用等性能设计。等性能设计有两个含义：一是根据幕墙不同部位的使用功能和用途，采用与其相适应的性能设计；二是在使用功能和用途相同的条件下，不同部位的性能应该相同。比如说：在通风百叶处不需要使用断热型材；铝板和石材幕墙应属于装饰冷墙体系，宜采用开放式结构，不宜采用密封胶将缝隙堵死，使其密不透风；幕墙开启部分宜与固定部分性能相同等等。
5．可加工性、可安装性
幕墙从结构设计阶段就应当考虑加工性和安装性。加工性和安装性好，利于组织生产和现场施工管理，可缩短工期，节约人力、设备运行及管理成本。
6．可维护性
幕墙设计必须考虑安装以后的维修和保养问题。幕墙面板和幕墙主杆件必须采用可拆卸结构，以便在面板破损及其他情况下进行更换。实际上幕墙设计成可拆卸结构并不困难，而且非常必要。又如热通道幕墙，必须留下足够的空间进人或内侧全部为可开启结构，以便清洁和保养。
二．构件式幕墙的分类
n构件式幕墙按面板材料分为玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙、陶瓷板幕墙、光电板幕墙和不同材料之间的组合幕墙等等；按幕墙主杆件的构造分为明框幕墙、隐框幕墙和半隐框幕墙。明框幕墙按面板安装方法分为内安装式、外安装式和混合安装式，其中以外安装式最为常见(如图1所示)。
图1
隐框幕墙按附框与幕墙主杆件的安装方法分为内嵌式、外扣式、外挂内装式、全外装式、外挂外装式、外顿外装式、小单元式。隐框中前3种为室内侧安装，其余为室外侧安装(如图2所示)。由于室内侧安装需要一定的室内空间，将来更换面板时需破坏内装修，并且存在玻璃和铝板的组合幕墙，铝面板不好安装的问题，所以本文的所有结构和节点均以室外侧安装来进行考虑和设计的。
图2
三．幕墙主杆件与建筑主体的连接设计
幕墙杆件与建筑主体的连接结构一般为隐蔽工程，有时不是很引人注意，但实际上它对整个幕墙的安全性、可靠性以及幕墙的整体优化设计起着举足轻重的作用。我们往往通过连接件把幕墙主受力杆件与主体结构上布置合理的埋件，用适合的方法进行连接。
1. 幕墙主受力杆件
通常情况下都选用立柱做幕墙主受力杆件，但实际上如果建筑主体结构合适的情况下也可采用横梁做主受力杆件(如图3所示)。横梁做主受力杆件，受力比较合理，防震效果更佳。并可以按多跨超静定梁进行计算，这样横梁和立柱的截面相对比较小，经济性比较好。
图3
2.埋件
埋件按其在主体结构上的位置划分，可分为上埋式、侧埋式和下埋式(如图4所示)，其中下埋式受力较为不利，应谨慎使用；按其安装时间分为预埋式埋件和后补式埋件。后补式埋件只能通过膨胀螺栓和化学锚栓和主体结构进行连接。由于后补式埋件的安装质量受现场施工的条件和人员的影响非常大，不容易控制，经常达不到设计指标，尤其是国家已明文规定受拉部位不允许使用膨胀螺栓，所以如非必要尽量不采用后补式埋件。预埋式埋件根据埋件形状分为槽形埋件(如图5所示)和爪形埋件(A～F为几种常见类型，如图6所示)。
埋件与主体的连接强度直接决定了整个幕墙的安全，必须严格控制。在埋件设计时应注意以下几点：
(1).预埋式埋件锚筋与埋板的尺寸和位置在设计时应严格依据《玻璃幕墙工程规范》(JGJ102-2003)及《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)进行设计。
(2).注意锚筋的长度不要超过结构尺寸（如梁厚度），避免锚筋露出结构外。
(3). 爪形埋件中A、B两型锚筋宜采用螺纹钢。C、D型的锚筋在设计时应考虑锚筋间的干涉及锚筋在安装时与结构配筋之间的干涉问题。E、F型埋件适合于需要进行防雷的部位。
(4).埋板的大小在设计时应考虑幕墙的结构形式的需要。
3.连接件
幕墙主受力杆件与埋件通过连接件进行连接。机械加工的幕墙杆件精度高，而随建筑土建施工的埋件误差非常大，所以要求连接件有足够的调节能力适应这种差异。连接件根据其可调节方式可分为普通连接件、三维连接件(如图7所示) 和四维连接件。连接件材料较为常用的是Q235钢板和型钢，6063－T5挤压铝型材。四维连接件和铝连接件由于成本较高，一般多应用于单元幕墙。
连接件的形式多种多样，限于篇幅不能一一列出，应根据工程实际需求，进行选择和设计。为了适应土建误差和施工方便，幕墙主杆件与主体结构之间理论上应留有不小于50mm的间隙，并在三个方向上留有调节余地：前后不小于±30mm，左右不小于±20mm，上下不小于±15mm。虽然普通连接件只有一个方向可以调节，但它可以与埋件进行点焊，如位置不合适，很容易拆下重新安装。三维连接件为了实现三维调整，一般通过两个连接件进行转接，并需要在埋板上有调节螺栓。调节螺栓可以用栽焊的办法安装在埋板上或选择带有滑槽的埋件。
连接件调整到位后，需在合适的时候将连接件与埋件、连接件之间、连接件与螺栓垫片(厚度≥3mm)进行焊接处理或采用其他措施保证牢固不松动。如使用铝连接件，因其难以在现场焊接，也应采用有效措施保证连接部位牢固不松动。螺栓需与螺栓垫片点焊或有其他防松脱措施。所有焊接部位均需要进行防腐处理。所有不同金属接触部位均应放置绝缘垫片，其中以尼龙垫片(2mm)最为合适，抗老化性好，有较好的硬度的同时又有一定的弹性。普通连接件在焊接时很容易将尼龙垫片烧化，所以有用1mm石棉垫片来替代。但石棉垫易吸水，失去绝缘作用，所以本着质量第一的精神，宜采用三维连接件。
由于所有的荷载最终都要通过连接件传递给主体，所以不管用什么方法，幕墙主杆件与主体必须连接牢固，不允许采用弹性活动连接，不允许使用材质较软的弹性垫片，不允许产生相对滑移(赵西安在《建筑幕墙工程手册》558页里的论述完全不对)。这个是经过二十年的经验和教训得出的结论，而赵西安则一个大楼也没设计过。
不同的埋件设置，决定了不同的受力方式和计算力学模型，对优化设计，节约成本很关键，以下是几种幕墙安装方式及受力模型，如图8所示。
以上模型均是以上端悬挂为例，拉弯杆件要比下端支撑的压弯构件受力好的多，不需计算失稳问题，所以实际设计中如无特殊情况，杆件均应采用上端悬挂。在相同的杆件和层高的情况下，这几种计算模型里，简支梁受力最为不利，对立柱的惯性矩和抵抗矩的要求最大，但简支梁安装简单，适应性强，有无窗台墙均可，对插芯的要求不高。外伸梁和双跨梁受力较简支梁有利的多，较为节约立柱材料，但对主体结构和设计均有要求。外伸梁尤其是双跨外伸梁，需要有窗台墙遮挡幕墙立柱接缝，并且插芯要有相当的强度来抵御所受弯矩。双跨梁则需要下返梁有足够的空间来安装第二个埋件，并且下支撑点应为长圆孔。在条件允许的情况下，双跨梁可以选择上埋和下埋的组合，这样中间支点最接近梁中间，受力最为有利。另外，一般情况下构件式幕墙和单元式幕墙均不要简化为连续梁，因为这样做弊病太大，详细原因在立柱与立柱的连接设计里谈。
四．幕墙主杆件之间的连接设计
幕墙主杆件之间的连接设计包括立柱与立柱的连接设计和立柱与横梁的连接设计。
1.立柱与立柱的连接设计(横梁与横梁的连接)
立柱与立柱之间应预留不小于20mm的间隙(102-2003规定为15mm)，以适应和吸收主体沉降、温差变形、地震作用和施工误差。立柱与立柱连接一般都通过一个插芯(一端固定，一端自由)来实现的。插芯设计应注意以下几点：
(1). 插芯应有合适的强度
当插芯位于支点附近，按简支梁进行计算时，其所受弯矩接近于零，所受剪力接近最大。当插芯离支点较远，按外伸梁进行计算时，其所受弯矩和剪力都比较大。往往立柱外伸部分受窗台墙的影响，一般不会太长，所以插芯所受弯矩远远小于立柱所受弯矩。但本着安全的原则，插芯的安全系数应大于立柱，具体要求如下：
①为了增加插芯的抗剪能力和惯性矩，插芯的壁厚应满足t≥4mm(实际应用中为了经济省料，一般以t=4mm居多)。②插芯的惯性矩一般可以小于立柱惯性矩，但其最小惯性矩应满足Icx≥50cm4。③当铰点螺栓贯穿插芯按简支梁计算时，插芯的惯性矩Icx应大于立柱惯性矩Ilz的八分之一。
当按外伸梁计算时，插芯的惯性矩Icx应大于立柱惯性矩Ilz的二分之一，在必要时可以等于或大于立柱惯性矩。
(2).插芯与立柱连接应采用线接触
由于型材在挤压时，必然会产生弯曲、扭拧变形，而插芯必须要插入立柱一定深度(102规定插芯长度≥250mm)，如采用四周面接触，势必会造成很难安装进去。所以插芯与立柱连接应采用线接触，以下是几种常见的设计方法(如图9)
图9
1型不是一个好方案，它的尖点在风荷载的作用下，很快发生较大的挤压变形，造成插芯与立柱的配合间隙加大，对抵御风荷载非常不利。这个方案在插芯上绝对不应当使用。
2型是一个可以采用的方案，尖点虽然也会发生挤压变形，但由于它的尖点是圆弧型的，变形较小，对插芯与立柱的配合影响不大。其设计值应满足：a＝2～3mm，h＝1～4mm。
3型是一个非常值得推荐和优先使用的方案。它的尖点是一个1mm的平台，很难发生挤压变形。在设计合理的情况下，它的防雷导通能力很好，插芯与立柱的接触面积可满足规范上防雷的要求，可以取消在立柱与立柱之间为防雷而设的连接片。当然这样也是有风险的，那就是如何通过监理这一关。其设计值应满足：a＝3～4mm，h＝1～4mm。
h取1～4mm是较为合理的，太大这条筋的强度会拖累整个插芯的强度。
(3).插芯与立柱的配合设计
插芯与竖框的配合一般以竖框内腔为基准来进行插芯外廓尺寸的设计。为了有效抵抗风荷载，前后总间隙不宜太大，也不宜使用过盈和过渡配和造成安装困难，综合考虑取0～0.5mm为宜。由于与主体结构连接处理牢固后，需在此处考虑减震，同时间隙不能太大，所以左右总间隙取0.5～1.0mm为宜。开模时可以先开立柱，再配做插芯。
如图10所示，按层间高3500mm，插芯插入深度为(250-20)/2=115mm进行计算，当插芯和立柱配合间隙为δ2＝0.5～1.0时立柱所允许的的变形量为：
δ1＝3500×δ2/115＝15.22～30.44mm
而钢筋混凝土框架的楼层弹性层间位移角限值θ＝1/550，防震设计时的允许变形量为：
δdz=3500×3θ＝19.09mm
两值相比较δ＝δ1－δdz＝－3.87～11.35mm。可以看出绝大部分情况都可以满足防震设计的要求，当插芯和立柱间隙最小时，立柱的变形也才不到4mm，效果非常理想。
(4).一个锚点的立柱不能按多跨梁和连续梁进行计算
现在经常有一些专家把图8前2种模型按多跨梁和连续梁进行计算，包括一些软件也提供这种算法，这是十分错误的。只有达到以下条件才能称为连续梁：
插芯的惯性矩应大于与之相配的立柱的惯性矩。在两个方向上总间隙均不超过0.2mm。插芯总长度应为立柱内腔对角线长度的4倍。
在这种情况下，不仅安装困难，防震效果不好，而且让较小尺寸的插芯惯性矩比大尺寸的立柱还要大，其壁厚需增加很多，再加上插芯总长度也加长了好多，基本和立柱上省下的料抵消了。所以实际中很少有人会这样设计，如仍按多跨梁和连续梁进行计算，立柱将偏于不安全。实际上完全可以按外伸梁或双跨梁来计算和设计，即节约铝型材，又很安全。
五．板块与主杆件的连接设计
1．隐框幕墙板块与主杆件的连接设计
隐框玻璃幕墙用硅酮结构胶把玻璃和铝附框粘接起来，从外立面上看形成只有很窄胶缝的大面积玻璃镜面。玻璃和附框粘接后形成的板块与主杆件在外侧安装有四种常见的连接方式即： 1全压板外装式；2外挂外装式；3外顿外装式；4小单元式。这四种连接方式各有不同特点，在使用时应根据工程实际灵活应用。
n全压板外装式通过螺栓、螺钉或自攻钉在附框四周几点用压板将板块附框连接到立柱和横梁上(如图19、21)。全压板外装式幕墙加工简单，适应性强，容易实现转角、圆弧、异形及其它造型复杂的幕墙。但其安装时，需将一圈压板均紧固，较为费时。且安装时还需要有人扶持附框板块，以防板块掉落，又较为费工。它的安装质量受现场施工人员影响较大，如压板的间距，螺纹连接的拧紧力很难做到一一检测，而这两项对幕墙的安全和质量又是很重要的。控制不好容易出现由于压紧力不均而造成的安装应力，出现玻璃的自爆现象。更危险的情况是在压紧力不够、紧固件质量不好、压板和附框型材截面设计不合理等情况，遇到较大负风压的作用下，板块有可能被破坏(北京XXX工程的采光顶就因设计和施工不合理，被大风把玻璃板块掀翻)。
外挂外装式与立柱的连接和全压板外装式基本相同(如图19)。而与横梁则采用和小单元式幕墙横梁相似或相同的结构，安装时将板块附框的挂钩挂插在横梁插槽上。例如图22附框可见，其横梁下插槽的位置为避开附框比小单元式幕墙横梁的提高了一些。外挂外装式在制做横梁弯弧的圆弧幕墙时较全压板外装式为困难。这是由于板块的挂钩与横梁上的插槽通长配合，在弯弧时横梁插槽和附框的挂钩易发生变形，它们的曲率易有差异，这都会造成安装时插入困难。但外挂外装式安装速度比全压板外装式要快，在板块挂好后不需要人员扶持，节约人力。而且其采用上挂式安装结构，使板块处于悬挂受拉状态，可避免因重力影响而产生的铝板中部“鼓包”和玻璃变形失真的现象。
外顿外装式安装时有些类似于推拉窗，先将板块上附框插槽斜插入在横梁伸出的下牛腿上后，将板块扶正放下，下附框插槽座在横梁伸出的上牛腿上（如图23），因此板块的高度不能太小。外顿外装式与立柱的连接也与全压板外装式基本相同（如图19）。它制做圆弧幕墙和安装速度上与外挂外装式的特点接近。以上两种幕墙均同样存在压板的间距，螺纹连接的拧紧力不好控制的问题
小单元式板块与横梁和立柱的连接均是通过插接实现的，安装时将板块上下附框的挂钩置于横梁的插槽口之上，对好后放下，根据结构左移或右移将板块左右附框的挂钩推入立柱的插槽口之内(如图21、24)，之后安装限位装置，以防板块从主杆件的插槽内脱出。小单元式幕墙靠主杆件本身定位，一般采用上挂式安装结构，完全取消了以往的压板连接方式，使得其有了一些其它连接方式无法比拟的优势：安装简便，易于调整，很容易实现无序安装，安装速度快，施工周期短，维修和更换亦简单易行；同时使连接由点接触变为线接触，强度趋于更加合理，消除了人为因素产生的安全隐患，更加安全可靠；更容易控制幕墙的安装质量。这恐怕也是各大幕墙企业争相推出自己的小单元幕墙系统的主要原因吧。但小单元最大的问题是：一是制造圆弧幕墙困难(其原因同外挂外装式)；二是加工复杂，安装和加工时有方向性，否则将无法安装。即便这样，小单元仍然不失为一种值得推荐和大力发展的幕墙系统。
另外还有一种很少采用的连接方式——外插外装式。它是板块与立柱采用和小单元式相同的插接结构(参考图24)，而与横梁则采用压板来实现连接的(参考图21)。一个好的幕墙系统，除了要保证必要的功能和性能外，还要适应各种建筑立面，能够实现复杂的造型，突出建筑的美感。外插外装式的优点在于它不仅可以满足以上要求，而且还可以作为辅助结构配合小单元式结构，实现在圆弧幕墙处的过渡。所以这种幕墙结构，应该得到重视和发展。
n(2)．隐框幕墙板块连接设计中的基本注意事项
n这几种连接方式虽然说结构有所不同，但还是存在着很多共同的注意事项和设计要点。
n①板块浮动式连接
n可以说浮动式连接是幕墙设计最基本的一个原则，作为板块与杆件之间的连接也不例外。一个好的板块连接结构它应该能够同时满足以下要求：对风荷载有减振和缓冲作用；在热应力作用下，保证板块的自由伸缩，不产生摩擦噪音；在防震设计时，应保证主杆件与板块之间可以无阻碍的产生相对平面变形，即主杆件变位成菱形，而板块仍为长方形，以吸收地震作用。这就要求板块附框与杆件之间，一要设置设计合理的胶条，二要在合适的部位留出合理的间隙。
na．如何设计附框与杆件之间的胶条
n有些幕墙的结构为了节约成本, 在附框与杆件之间不设置胶条 (以压板式结构最为常见,如图19-1)。应该说这是极其不合理的，它存在着很多弊病：
nⅠ.没有胶条减振，风荷载和地震作用直接传递到结构胶。这对结构胶的使用寿命和安全性均很不利。
nⅡ.阻碍板块自由伸缩，导致附框变形，产生摩擦噪音。前文曾经阐述的摩擦噪音产生的原因，产生摩擦噪音的几个条件在这种情况全具备了。而且为了抵抗风荷载和地震作用，紧固压板的螺纹连接要保证相当的拧紧力，这势必造成了附框和杆件之间的摩擦力非常的大，更易产生较大的摩擦噪音。开放式结构和金属面板由于受室外温度影响比较大，这种情况更为严重。
nⅢ.丧失变形能力，在地震时易发生破损。进行防震设计有两个思路：一是结构的强度防震，二是结构的变形防震。结构的强度防震主要依靠增加结构本身的强度，来抵御地震的作用，控制结构的变形在允许的范围内。当限于条件，结构本身的强度不足以抵抗地震作用，这时应该在结构不破坏的情况下，采用合理的措施，增加结构的变形能力，来适应地震波的冲击，即为结构的变形防震。作为外维护结构的幕墙，受到设计、成本、安装和维修等多方面原因的制约，采用结构的强度防震是不合理的。而浮动式连接这一幕墙设计基本原则正是结构的变形防震在实际中的应用。这种不使用胶条的压板式结构，连接牢固后丧失了变形能力，在强烈地震时，易在幕墙薄弱部位发生破坏。
n所以由以上可见，在附框与杆件之间不设置胶条的危害有多大，像这种省掉胶条的偷工减料的设计方法，还是少用为妙。正像前文论述的那样，在这个位置设置胶条主要的作用是为了缓冲、减震、降低摩擦噪音。另外在大多数结构里还起到第二道密封的作用。除了保证胶条的正常使用功能外，还需要考虑胶条安装、运输的方便及一定的使用年限。所以不是有了胶条就万事大吉了，一个好的胶条设计涉及胶条的安装方式、位置、形状、压缩量等等诸多方面问题。
n(a)．胶条安装方式
n胶条根据往型材上的安装方法区分，主要有穿入式和压入式两种方式，至于胶条选用哪一种安装方式，则需要根据实际要求而定。穿入式胶条与型材结合紧密，不容易脱落，型材结构紧凑，设计空心胶条时比较容易。但穿入式胶条在更换时往往比压入式困难的多，安装时有次序要求，不如压入式胶条灵活(比较典型的例子是附框采用45°挤角组框时，应先穿入胶条，而压入式胶条则无此要求),所以设计穿入式胶条时应特别注意它的位置。如果像图19-2所示胶条被安装到附框表面，会出现在板块运输中，胶条被挤压，易产生永久变形，影响胶条寿命和性能。或者也可以在运输和贮存板块时采用一些
n保护措施，但这样会额外增加成本。其实在设计中有很多类似的小的细节，应当引起注意，很多时候往往是细节设计不当导致设计失败。当可以选用或设计成本相当的不同的结构时，我们为什么不使用最理想的那个结构呢？！
n胶条的底座厚度尺寸取1.2～1.3mm较为合适，太薄了底座强度不足。胶条25-1与型材有相对的摩擦运动，要求底座有更好的稳定性，所以它的底座厚度取1.5mm。胶条底座的宽度也不能太小，否则容易造成胶条使用时脱出，一般取底座厚度的3～4倍为宜，所以取了4.5mm左右。因为空间有限，幕墙的密封胶条尺寸不会很大，所给底座尺寸较为适宜。如果盲目增大胶条底座尺寸，胶条的比例失调，胶条和型材的材料和空间浪费较多，安装胶条也不方便。胶条25-2主要是正面压缩变形来进行减震和密封的，故它的颈部尺寸宽度取值2mm以保持稳定性，胶条25-3还需往复开关，要求更高，故其颈部宽度尺寸取值2.2mm。胶条25-1颈部尺寸宽度太小，胶条容易倒伏，密封效果差，太大胶条难以变形，安装困难，使用年限降低，故其尺寸取值1.5mm左右较为合适。胶条25-2和25-3的颈部高度设计各有不同特点。胶条25-2颈部高度为1.2mm，端部的高度仅为0.6mm左右，型材相应部位为1mm，安装
n时胶条变形展开。这种设计即可保证安装时胶条穿入自如，又可以有相当好的稳定性。而胶条25-3采用颈部高度为1带＋0.2mm的公差来保证这一点的。
n胶条与型材的间隙A一般取0.2～0.3，尺寸B取0.15～0.25(胶条颈部宽度尺寸与型材槽口肩部宽度尺寸也参照尺寸B的取值，胶条25-1可以适当放宽)，即可保证穿入顺滑。本文中各尺寸和间隙均是以青岛某公司产的三元乙丙胶条为例。
n我们经常使用的胶条是类似于图26所示的那样，胶条与型材槽口配合紧密，使用中胶条状态稳定不松动，故称之为紧配合压入式胶条。它的底座颈宽尺寸一般略小于槽口肩部尺寸 ，图26中所取数值胶条颈宽2.9mm，槽口肩宽3mm，这样可避免胶条左右窜动。它的底座宽度要比槽口宽度大一定的数值，保证胶条不脱落，安装容易。图26中胶条底座宽度取4.3mm，比型材槽口肩宽大了1.3 mm，所以在胶条底座中设计了一个宽1.3 mm的空腔，在胶条压入时胶条底座向空腔内变形，使胶条顺利装入槽口。胶条底座中设置空腔后，要保证剩余壁厚不要太薄，否则胶条底座的强度不够，容易脱出，图26中两侧壁厚取0.8 mm，底部取0.7～0.8 mm (底部的厚度也不宜太大，如太大造成胶条安装时这个部位变形困难，影响整个胶条底座的进入)。胶条底座设计了67°的倾角(此角度取60°～70°均可)，槽口配合部位可以设计成如图26-2的 30°装入倾角或图26-3的取值合理的圆角，这是为了安装时可以导向、定位，保证胶条顺利装入。胶条颈部高度应比槽口肩部高度大0.1～0.2 mm，这样才能保证胶条底座压入后很容易复位，图26中槽口肩部高度取值1 mm，颈部高度取值1.2±0.1 mm。图26中134°尺寸处不宜设计成平面(此角度取130°～150°均可)，否则需增加颈部高度尺寸，胶条装入后易产生上下窜动。图26中胶条颈部与头部之间的圆角0.3 mm是一个非常重要的细节，并非可有可无。有此圆角，一是有利于胶条底座向空腔内变形，二是减少应力集中，提高胶条寿命。
n以上所有的胶条尺寸仅是提供一种设计思路和理念以便参考，具体使用还应当根据实际来确定。
n(b)．胶条的形状
n胶条的安装方式解决了胶条如何安装的问题，而如何在不同的部位，满足不同的使用功能，则有赖于胶条头部的形状。以下是板块与杆件之间常用的几种胶条：
nⅠ.平板式胶条。平板式胶条一般表面有齿形槽，宽度与其接触的附框面同宽。它的主要优点是在横梁与立柱连接处容易实现密封交圈，整体密封效果比较好，广泛应用于附框外露的全压板外装式结构。但因其一般厚度只有2mm左右，且是实心的，所以也有比较明显的缺点：提供的压缩量和变形能力不足，对风荷载的缓冲作用有限。另外为了保证附框与杆件的连接安全和密封性，需要螺纹连接提供相当大的力将附框压紧。这势必造成了附框与胶条之间的摩擦力太大，限制了板块和杆件的平面内变形能力，这对有防震要求时结构胶厚度的计算和设计不利。采用平板式胶条的结构只能说是可动式连接，还达不到浮动式连接。平板式胶条一般使用压入式安装，也有个别像图19-3那样没有胶条底座的，但安装非常不便。
nⅡ.长圆类空心胶条。长圆形空心胶条一般宽度是胶条头部高度的1.5～2倍左右，胶条壁厚1～2mm左右(如图27-2)。它与型材之间的密封效果非常好，n不过在横梁与立柱连接处实现密封交圈有一定难度。它的一个主要的优点是有较大的压缩量的同时又有较好的弹性(因为胶条腔内的空气很难迅速排出)，所以可以有效的缓冲风荷载和地震作用的冲击。并且胶条的上下两侧壁可以产生相对错移，不会阻碍板块与杆件之间的平面内变形。如果长形型胶条采用实心，它会存在和平板式胶条一样的缺点：提供的压缩量和变形能力不足。长圆形胶条也可以采用发泡技术，发泡胶条和空心胶条有相似的特点。但由于底座部分需要一定的硬度，来保持胶条使用时稳固、不脱出，所以底座部分一般不发泡。这样胶条从模具中挤出时实心部分比发泡部分的挤出速度快很多。为了保证胶条正常的形状，需要在实心侧进行分流，以降低实心部分的挤出速度，造成整个胶条的成本增高。有时候长形型空心胶条也可异化设计成如图25-3那样底部大头部略小的馒头形胶条(如图25-3)，所以把它们统称为长圆类空心胶条。
nⅢ.伞盖形空心胶条。伞盖形空心胶条也可以称为蘑菇形空心胶条，和长圆类空心胶条特点相近，区别在于它的胶条顶部比长圆类胶条小得多(如图25-2) 。在压缩初始阶段，产生相同的压缩量所需的压力比长圆类胶条要小。所以它的密封性不如长圆类空心胶条，但是有比较好的导向作用，适用于附框插接安装，有防震设计要求且对密封要求低的地方(如图20-4)。
nⅣ.枝条式胶条。枝条式胶条，较多用于插接部位的摩擦式密封。由于胶条可以摆动变形，所以其减震效果较好。
nⅤ.U型胶条。U型胶条只适用于小单元式幕墙，一般整体发泡，通过套的办法固定在副框结合部。它的优点是柔性结合，受到风荷载或变形时能够吸收能量，减少噪声。但安装时难度大，橡胶条容易扭曲或掉下。如果产生平面变形，胶条容易脱出，复位很困难。
n(c)．胶条的压缩量和头部高度
n实现板块与杆件浮动式连接的关键,一是胶条要有合适形状，二是胶条要有合理的压缩量和头部高度。在板块安装就位后，胶条必须仍然留有相当的压缩和变形能力，来吸收各种载荷和作用带来的冲击和变形。胶条尤其是空心胶条，需要一定的厚度来维持胶条形状的稳定性，所以胶条的极限压缩状态的头部高度一般最小为2mm左右。经过综合考虑，板块安装后与杆件的间隙C取3～4mm较为合适，此时胶条能够压缩变形1～2mm(如图19～24)。对于不起密封作用的胶条(如图20-4、24-4中的伞盖形胶条)，其头部尺寸与间隙C取值相同为3mm即可，留有1mm左右的压缩量 。对于有密封要求的胶条，胶条头部尺寸4～6mm为宜，板块安装后，胶条的变形应为其总变形的一般左右。举例说明：如图27-2胶条头部高为4mm，间隙C为3mm，极限压缩状态n尺寸2mm；如图25-3胶条头部高为6mm，间隙C为4mm，极限压缩状态尺寸2mm。应该特别注意的是，使用压板的连接结构，在压板上应设计两条支撑腿(如图19-2、3、4)或者在杆件上对应位置有凸起的平台(如图19-5)进行定位，确保压板连接牢固后，间隙C的尺寸为3～4mm。
nb．如何设计附框与杆件之间的间隙
n我们选择了合适的胶条形状、压缩量和头部高度尺寸，让板块与附框之间可以无阻碍地产生相对运动，是不是就可以说是浮动式连接了呢？答案是否定的。因为建筑物受自振、风荷载和地震作用的影响引起的平面内变形，需要有一定的幅度。如果有些部位的间隙，留的不合理的话，仍然会阻碍平面变形。对于隐框幕墙比较重要的几个间隙是：附框与杆件之间安装胶条的间隙C，杆件截面宽度方向安装板块的间隙，板块与板块之间的间隙A。
n间隙C在上一节已有详细论述，在此不再赘述。而杆件截面宽度方向安装板块的间隙则相对复杂一点，需要根据不同类型的连接构造来定。
n首先是对称结构，以压板式连接为主(如图19、21、23)。它的几个主要的间隙是：附框与压板支撑腿或杆件凸台部分的间隙E1，附框与压板之间的间隙E2，隐附框设计中附框与遮盖飞边之间的间隙E3。板块相对于杆件的最大变形活动空间取决于这几个间隙中的最小值，所以结构上允许的话，各间隙的取值越接近越好。由于结构对称，板块的最大变形活动空间为最小间隙的2倍，一般取10mm左右即可满足绝大多数工程的需要(即E1、E2、E3为5左右)。有些细节必须要注意，如图19-4、21-2那样尽管各间隙预留合理，但钉头的位置与附框太接近，板块的最大变形活动空间受它的制约大大减少。
n其次是非对称结构，以小单元式侧移插接为主(如图20、22、24)。小单元式附框挂钩与杆件的间隙D必须要大于板块安装时侧移的距离，也就是附框挂钩与杆件插槽的搭接量，才能把安装进去。由于型材在挤出、安装和加工中的误差，间隙D一般要比搭接量B大4～5mm为宜，同时间隙D也应大于10mm。另外，不管是挂式还是座式插接，另一侧的挂钩和插槽之间应该留有间隙，以避免上下两个板块的重量压在一个横梁上。该间隙G最小不小于1mm，具体尺寸还要根据板块的尺寸和实际应用而定，但是G也不宜于太大，取到3～4mm一般就足够了。对于小单元式结构，如非必要，应该尽量不要采用如图24-1所示的座式插接。
n板块与板块之间的间隙A需要更多的考虑安装的方便，不管是使用压板还是小单元插接，一般取15mm左右即可满足。也有特殊的构造如图23，要求板块间隙不小于18mm。综合考虑幕墙外视的美观和成本等因素，间隙A也不宜太大，故取15～20是较为合理的。这个间隙的大小足可以满足平面内变形的空间要求和板块的热胀冷缩的要求。
n如果工程中有板块超高、超大，或建筑主体使用钢结构的情况，可以根据实际情况来确定和设计各部位的间隙。
n②合理的搭接量
n为了保证连接的可靠，附框和杆件之间必须要有足够的搭接量(如图19～24中尺寸B)。有这样几个因素影响着最小搭接量：1幕墙立框时存在安装偏差；2板块存在加工和组装误差；3夏天安装幕墙，冬天附框会有冷缩现象；4各种荷载作用于面板，面板挠曲变形，会带动附框外移。如果搭接量太小，在较大风荷载作用下，容易造成附框脱出，引发质量事故。而搭接量太大会增加型材截面宽度或者是减小为保证平面内变形所留的间隙。根据工程中的经验和理论上的计算，小单元插接的搭接量取7～8较为合适，压板式连接的搭接量取7mm左右较为合适。另外一定要保证连接部位型材有足够厚度以避免局部变形。图19－5所示的压板式连接结构比较巧妙，它的压板和附框均有相对应的一定高度的凸起，这样面板挠曲变形，带动附框外移时就会被挂住，确保附框不会脱出，铝板类幕墙的附框建议使用。除此类结构之外，如有超长、超大的板块，还应当根据工程实际进行搭接量的计算和设计。
n③板块的限位n板块与杆件之间采用浮动式连接后，产生相对运动的阻力就会很小，这就要求必须有可靠的防滑、防脱措施来保证结构的安全。尤其是地震时一定要防止板块整体平移，让板块与杆件在平面内变形时产生菱形变位(如图28)，应当合理地设置好限位装置来保证这一点，让杆件与板块之间产生相对摆动。
n有的结构不设置任何限位装置，只依赖于密封胶本身的粘接力和弹性来限位(如图19-5,20-1)。密封胶在拉伸和压缩状态下都有特别好的变形能力，对于类似图19-5这样压板式连接有飞边结构来讲，是非常好的减震方法，因为密封胶附着在型材和玻璃之间，在平面变形后密封胶会带动玻璃复位。而类似图20-1这样的小单元结构，只是附着在玻璃之间密封胶，在强震中无法阻止板块的整体平移，仅仅使用密封胶来对板块进行限位是不可靠的。小单元式比较常见的办法就是向在板块安装到位后，用自攻钉紧固一个限位块卡住板块(如图20-3)。限位块的材质可以是塑料或橡胶的，硬度在HA70～80之间比较合适。这样可以避免因限位块太软出现的板块左右窜动，又可避免因安装误差、热胀冷缩等原因造成限位块处的附框变形。由于需要在板块安装到位后，钻孔安装自攻钉，难免在安装过程中出现铝面板的划伤和玻璃面板的损坏的现象。这里还有一个最为简便易行的限位办法：使用嵌入式胶条(如图20-4)。它在胶条和立柱的上设有互相配合的齿槽，在板块安装到位后，将胶条压入，并被立柱上的齿槽卡住。它安全可靠，安装迅捷，拆卸自如，可以不带电钻和螺丝刀，实现整幅幕墙的面板安装。
n使用压板式连接的横梁应该设有一个小凸台或其他结构，托住板块下附框，n以避免板块下沉。挂接结构的横梁和附框要保证一定的插接深度(即搭接量，不小于7mm),主要依赖自身结构和板块的自重防止板块脱出。不可以只留很小的插接深度，依赖在板块上部设置限位块来限位，这样板块与杆件之间将不能产生相对摆动，这样在地震中容易造成破坏。
n(3)．隐附框设计
n我们最为常见的隐框幕墙一般都是在室内侧附框可见的结构。这种结构的幕墙在中国使用多年，经过不断完善，技术上比较成熟，但到目前为止它的一些固有的缺点和弊病一直也没有解决。针对附框可见结构存在的美观性差，易渗漏等缺点，有的设计师寻求突破，在杆件两侧设计了遮挡飞边，使附框隐藏在飞边后(如图20-4)。这种隐附框结构在设计理念上是一次重大的飞跃，带来了一些附框可见结构无法比拟的优点(图19-5和图23所示的结构虽然也是隐附框设计，但它是通过后安装装饰扣板来实现的，与型材杆件不是一体，不在讨论之列)。
n①美观性
n附框可见结构存在附框与杆件和附框与玻璃两道接缝，而隐附框结构只有杆件和玻璃一道接缝。很多附框可见结构中本应在同一平面内的附框内表面和杆件表面，由于存在立框安装误差和附框加工、组装误差，会出现很大的台阶。有的横梁与板块的接缝里的灰尘和杂物很难被清理干净(如图21-2、3，22，24-2)。而隐附框结构室内视外表装饰面浑然一体，在美观性上是附框可见结构无法可比的。另外隐附框结构对半隐框的处理同样也是很出色的。
n②密封组合方式
n使用以密封胶为主的湿法密封的最大优点是密封连续，在保证打胶质量的前提下，密封效果特别好。其次是可以拉伸、压缩双向变形，有效的吸收和缓冲各种荷载的作用。密封胶密封的主要缺点是：打胶受现场施工条件和气候的制约；打胶时容易污染装饰表面；打胶的质量不稳定，依赖于现场施工人员的操作水平。
n使用以胶条为主的干法密封的很多特点则恰好相反。它在施工中不受各种现场条件和气候的制约，安装后外表整洁美观。但是在型材交接的部位，由于安装和加工等原因，经常会有接差，造成密封不严。在这个位置胶条一般也n是断开的，处理得不好，会造成密封不交圈。所以当以使用密封胶条为主进行密封时，通常都需要有导排水的结构和措施，胶条的各项参数要设计合理，这对幕墙结构的设计人员要求是非常高的。
n附框可见结构一般在幕墙外侧板块之间的接缝打密封胶，为第一道密封，在附框和杆件之间设有胶条为第二道密封，即外湿内干。隐附框结构外侧板块之间的接缝和杆件与玻璃之间的间隙可以打胶，也可以使用胶条，即有四种密封组合方式：外湿内干、内外均湿法密封；外干内湿、内外均干法密封（其中后两种就是开放式幕墙）。隐附框结构可以选择的密封组合方式较多，能够更好的满足建筑设计师对幕墙功能和饰面的选择。
n外侧打胶作为主密封有很多弊病：
nⅠ.打胶时需要使用吊篮或脚手架，在幕墙安装过程中是要有使用费用和时间要求的。工期很紧的时候，有时在现场施工条件并不好的条件下，也不得不进行了打胶工作，往往是容易留下漏水隐患。
nⅡ.幕墙外部的嵌缝胶工作环境恶劣，要经受风吹、雨淋、日晒和环境污染，以及不同季节和每天的温差变化，寿命远不如在室内侧，使用一定年限后，容易出现开裂，也会留下漏水隐患。
nⅢ.外侧打胶的幕墙一般不设置导排水结构，幕墙空腔内互相连通，一旦胶缝漏水，就会四处流淌。所以当外侧打胶，内侧使用胶条进行密封时，由于内侧往往会有很多的密封薄弱点，水会从一处或多处发生渗漏。而且这种外打胶、内胶条的幕墙结构漏水后，很难进行补救处理，也很难找到真正的漏点。
n曾经有人说过：“中国是个幕墙生产大国，更是个幕墙漏水大国。”其根本的原因正是中国目前所使用的幕墙结构绝大多数还使用这种外湿内干密封组合的附框可见结构。
n隐附框结构最大的特点和优点就是可以选择在室内侧打胶作为主密封。室内侧打胶是在板块安装好后在室内侧进行的，施工条件和施工单位时间上有更充分的便利，打胶的质量容易保证。由于胶缝是室内侧可见的装饰表面，必须保证胶缝均匀、光滑，所以它要求打胶人员有非常好的操作水平，这也有效的提高了打胶的质量。室内的工作条件比较优越，对密封胶的使用寿命和n性能会更有利。室内侧打胶是以单个板块为单位进行密封的，即便是出现了渗漏，也很容易发现渗漏点，可以很方便的进行补救处理。
n隐附框内打胶设计可以在板块接缝打密封胶，形成内外侧完全密封，此时幕墙底部应设有排水结构，以利于渗漏或是结露水的排出。也可以在板块接缝设置密封胶条，形成开放式结构。由于隐附框结构存在飞边，在设计开放式幕墙时更容易实现。尤其是它可以实现一般幕墙结构很难实现的一个难题：以密封保温为主的玻璃幕墙(保温暖墙)和以装饰美观、通风换气为主的铝板幕墙(装饰冷墙)的自由交接。关于开放式幕墙结构的特点和构造，会在下文中详细阐述，在此不再赘述。
n③防水构造
n隐附框结构的遮挡飞边除了起到美观的作用，本身也是一个很好的防水构造。一般来说附框可见结构的幕墙，当外侧密封失效时水可能通过以下几个部位渗漏入室内：
n首先是附框接角处。出现渗漏往往是因为型材接触的部位没有涂密封胶或是涂胶质量不够理想。也有可能是附框组装后，未与玻璃合片前，运输和搬运过程中，造成附框接角处松动。
n二是横梁与立柱连接部位的密封胶条的对接处。有的小单元幕墙附框类似图24-1和24-3，水会直接从附框上流入与杆件的间隙。而其他的附框因为有槽，水顺着槽流向两侧，水在向下流淌的过程中发生滴溅，也会进入附框与杆件的间隙。最终正像在密封组合方式关于胶条密封的一段中论述的那样，就容易出现渗漏现象。
n水的渗漏必须具有三个要素：即必须有水、缝隙、某种将水穿过缝隙的力。同样如果这三要素去其一，则渗漏就不可能发生，这是阻止雨水渗漏的关键所在。隐附框结构内打胶设计可以比外打胶更有效和长久的把缝隙完全密封住。隐附框结构的飞边恰好可以接住渗入的水，降低水的流量，可以避免渗漏的发生或减少渗漏量。隐附框结构杆件与附框之间胶条将幕墙的空腔分割成两个气室，利用多腔减压，降低缝隙两侧的压力差。
n④加工性
n隐附框结构由于有遮挡飞边，在安装时可能会存在与固定板块附框和开启扇框干涉的问题。如果希望固定板块附框不与飞边干涉，可以像图29那样，四根附框与玻璃之间各自单独灌注结构胶。但是正常的情况下，为了灌注结构n胶方便和玻璃板块的整体强度，一般还是会将附框组装成一体的，需要将部分飞边加工掉，这增加了工厂内的加工量。开启扇框的设计可以有两种思路(如图30)：前一种不带飞翅的不与飞边干涉，减少加工量，但是室内侧是胶条密封的结构，需要在开启四周的主杆件上安装通长的角铝，以利于打密封胶；后一种带飞翅的结构，虽然说需要将开启四周的飞边加工掉，但是这种做法受力更好，在开启扇框需要设计成隔热型材的时候容易实现。如果需要加工掉飞边应该注意以下几点(如图31)：
nⅠ.固定板块立柱连接横梁处的豁口尺寸应和横梁宽度减去上下飞边后的尺寸相等。安装开启扇框的横梁飞边均应加工掉，立柱的加工尺寸是上横梁的上飞边内侧到下横梁下飞边内侧的尺寸。
nⅡ.加工可以采用铣削或者冲切，在没有加工中心或其他数控设备的情况下，铣削速度较慢，采用冲切是一个兼顾生产率和设备成本的好办法。但是当分格较大时，开启扇框周边的飞边加工采用冲切是很难一次落料完成的。
nⅢ.安装开启扇框的上下横梁也可以考虑单独开模，以节约加工时间及成本。
n由于隐附框结构由于飞边的存在，其杆件的截面宽度一般要比相同类型的幕墙宽5～15mm。这是因为杆件飞边厚度最小要少于1.5mm以维持一定的强度，避免正常运输安装过程中飞边出现弯曲变形，一般应该取2mm以上且不大于杆件型材的壁厚。除此之外飞边和附框之间还有留些间隙以适应加工和安装的误差，如果是小单元式幕墙还有额外考虑安装时平移所需的空间，综合考虑取宽5～15mm为宜。从感觉上隐附框结构可能很废料，经济性不好，但实际情况并非如此。幕墙杆件截面宽度不一定是越小越好，除了考虑经济性和结构上的因素外，还必须要考虑幕墙的美观。从美学角度，断面的长宽比为2：1左右时装饰效果最好(一般应取1/0.618～1/0.382，圆整后即为1.5～2.5)。如果长宽比太大，看上去过于纤细，给人一种不稳定和不安全感；长宽比太小，看上去会比较笨拙，视觉效果不好。在工程实际中常用的立柱规格以125～180mm最为常见，所以断面宽度一般以60～70mm最为常见。而隐附框结构的截面宽度设计合理可以控制在在65～80mm之间，这个差别不是很大的。
n⑥喷涂
n随着时代的发展，人们对于幕墙的装饰效果要求越来越高，作为幕墙的支撑体系的铝构件表面也不再仅仅是阳极氧化处理，更多的采用了粉末、氟炭喷涂技术，以提高装饰性和耐久性。但是作为隐框幕墙来讲，附框与玻璃之间是用结构胶来粘接的，如果附框表面喷涂处理将会影响结构胶与附框的粘接性，危及安全。根本原因在于喷涂层与型材的附着力远远不如结构胶与型材的粘接力，不能够满足实际应用时抵抗载荷的需求，所以喷涂层即便是与结构胶相容也是不可以的。附框可见的情况下，附框必须特殊处理，保证与结构胶粘接的位置为氧化层。通常用以下几个方法处理：
nⅠ.附框喷涂后将结构胶粘接面的涂层打磨掉，但这个方法伤及铝合金基材,尽量不要采用。
nⅡ.结构胶粘接面粘贴保护膜(可以选择贴一次耐高温的膜或是贴多次普通的膜)。
nⅢ.将附框设计成分体式，与结构胶粘接的部分正常氧化处理。
n不过不管采用哪种处理方法，都将会增加成本和工序。而隐附框结构的附框隐藏在飞边后，附框正常氧化处理即可(开启部位除外)，在设计、生产和安装过程中简便易行。
n⑦防盗
n规范要求玻璃板块便于更换，这样可以避免现场灌注结构胶的不利因素。但是我们通常使用的隐框幕墙结构一般都是外侧可拆卸结构，这样势必会存在一个防盗的问题，如果有人从外侧把玻璃拆掉，进入室内怎么办？而使用隐附框内打胶设计就是这样一个可以两全其美的解决之道，它必须先在室内侧用刀片将密封胶割开，才能在外侧进行拆卸。如果直接从外侧拆卸的话，密封胶会牢牢的粘住玻璃。尽管密封胶没有结构胶那样的粘接强度，它的粘接力也是非人力所能够企及的。
n以上就是对普通的附框可见结构和隐附框结构的一些性能和特点的对比。隐附框结构虽然目前使用还比较少，但是凭借其优良的性能，应该会有越来越广泛的应用的。
n(4)．附框的设计
n附框是面板和主杆件之间的连接体，与面板和主杆件之间有很多种连接方法，也是幕墙实现某些功能的关键，所以附框的形式具有多样性和复杂性，简单对其分类如下：
nⅠ.按有无腔体，可分为有腔附框和无腔附框。
nⅡ.按组框方式分为90°接角附框和45°接角附框。
nⅢ.按安装面材，可分为玻璃附框、铝板附框和石材附框。
nⅣ.按粘结中空玻璃的方式，可分为平齐片附框和大小片附框。
nⅤ.按保温分非普通附框和隔热附框。
n①附框的组装
n前文曾经论述过附框最好组成一体后再灌注结构胶，至于附框组装方法采用90°接角自攻钉连接和45°挤角连接都是可以的。如果采用90°接角自攻钉连接的附框，无论是有腔附框还是无腔附框，都应该留有设计合理的用来连接自攻钉的齿槽，这种连接形式比较适用于小单元式等采用插接安装的幕墙。图32所示就是两种比较典型的齿槽设计形式，采用圆形槽口的连接强度好一点，采用方形槽口拧入容易些。不管使用哪一种齿槽，其中齿槽的开口宽度A、齿槽的内腔宽度或内径B、齿槽的壁厚C等几个取值都应该适当。齿槽的开口宽度A取自攻钉内径的最小允许值即可，取值过大容易造成自攻钉从槽口内脱出，太小有容易造成模具此处的强度不足，型材挤出时易将模具挤坏。齿槽的内腔宽度或内径B的取值参考紧固件手册即可，太大了连接强度不够，太小了自攻钉拧入困难。由于齿槽是开口，安装自攻钉后齿槽或多或少都是要胀开一点的，所以齿槽的壁厚建议取不小于自攻钉公称直径的0.4倍为宜，以避免齿槽强度不足，安装自攻钉时变形太大，造成自攻钉脱出。如果连接处受力较大时，取值还应适当增大。当然，以上是连接正常承力情况下的取值，而附框与玻璃之间的结构胶固化后，主要就是结构胶承力，所以设计附框时，齿槽尺寸取值可以略为放宽。
来源：门窗幕墙联盟吧
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