框架式幕墙和单元式幕墙差异

杨英

摘要：近几十年幕墙行业发展飞速，幕墙形式也出现多样化，其中以框架式幕墙和单元式幕墙最为常见。框架式幕墙和单元式幕墙由于其生产加工、安装方式的不同导致优缺点各异，同时构件的结构安全计算也各有不同。本文浅谈最常见的框架式幕墙和单元式幕墙的优缺点和在结构计算上的差异。

关键词：幕墙；单元式；荷载传递路径；节点计算

Abstract：Curtainwallindustrydeveloprapidlyinrecentdecades，curtainwallformsalsoappearedpersification，inwhichtheframecurtainwallandunitcurtainwallmostcommon.Framecurtainwallsandunitcurtainwallsbecauseofitsproduction，processing，differentinstallationmethodsresultsindifferentadvantagesanddisadvantages，atthesametime，thestructuralsafetycalculationofcomponentsarealsodifferent.Thispaperdiscusstheadvantagesanddisadvantagesframecurtainwallandunitcurtainwall，andtheirdifferencesonthestructuralcalculations.

自从上世纪八十年代玻璃幕墙引入中国，由于它的明亮美观和质量很轻等特点，很快得到了国内建筑师的青睐，在短短三十多年里，幕墙在国内大小城市已经是随处可见。

一、幕墙行业的发展飞速，幕墙形式也出现多样化，其中以框架式幕墙和单元式幕墙最为常见。两种幕墙形式各有优缺点。

框架式幕墙将车间内加工完成的构件，运到工地，按照施工工艺逐个将构件安装到建筑结构上，最终完成幕墙安装。

框架式幕墙其优点有：

①较容易设计，安装方式灵活。

②材料在现场较易存放。

③容易进行维修。

④成本一般比单元式幕墙低

缺点在于：

①幕墙安装质量和性能难以得到保证。

②需要大量的现场管理和质量控制工作

③可以容纳的结构位移是非常有限的。

④现场的施工周期较长。

⑤大量的装配组件存放在楼层中比较容易遗失和损坏。

单元式幕墙是在工厂内将加工好的各种构件和饰面材料组装成一层或多层楼高的整体板块，然后运至工地进行整体吊装，与建筑主体结构上预先设置的挂接件精确连接，必要时进行微调即完成幕墙安装。

单元式幕墙其优点有：

①幕墙质量容易控制。

②现场施工简单、快捷、较好管理。

③抗震性能好，可容纳较大结构位移。

④防水性能较好。

⑤现场的施工周期较短。

单元式幕墙其缺点有：

①安装好的单元板块的修理和更换比较困难。

②型材用量较高，成本高于采用相同材料的框架式幕墙。

③构件更为精密，对安装工人专业性的要求更为严格。

二、结构的安全是生产的第一要素，由于幕墙的细部构件多，除玻璃、横梁、立柱外节点计算需要重点校核。由于构造的不同，框架式幕墙和单元式幕墙结构计算上也存在不少差异。

框架式幕墙的横梁为双向受弯构件，同时承受水平荷载和上部玻璃的自重。立柱之间通过套芯插接来连接，形成简支、多跨铰接、双跨等受力体系。

单元式幕墙的板块之间有插接，上下板块之间的力通过插接分配与传递。立柱之间没有直接的竖向插接，但是通过立柱下端与上横梁的水槽横向套芯的插接来实现立柱整体形成多跨铰接连续梁的受力体系。

普通框架式幕墙的横梁只承受来自面板的水平荷载。

单元式幕墙的上下横梁共同承担来自面板分配的水平荷载，同时上横梁还需传递上板块立柱底部的力。

单元式幕墙的连接件均为工厂加工，构造上相对精密，节点计算需要计算：结构胶、玻璃副框、自重垫块及托条、横梁立柱之间连接码件及连接螺钉、立柱与连接件之间及连接螺栓的计算，立柱与主体结构之间连接件的计算，埋件的计算等。

计算重点主要在连接挂件上，连接挂件通常由多个部分组成。连接挂件由于主体结构构造、板块大小、各向调节需要等因素的影响，立柱同主体结构之间的挂件形式大不相同，因此，计算的时候应根据力的传递路径，应对挂件的每个构件的最不利截面进行验算。由于挂件一般可三向或双向调节，因此计算是需要考虑调节引起的最大偏心对各个截面引起的弯矩、扭矩影响，确保每个薄弱截面在各种不利都能满足设计要求，为结构的安全负责。

5．挠度计算：单元式幕墙和框架式幕墙构件的最大变形都应满足规范要求，规范对两者的要求并无区别。但是单元式幕墙为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要，单元上下段通过单元横梁插接套装，留有一段空隙--竖向伸缩缝，挠度校核时需要确定竖向伸缩缝能满足竖向变形需求。竖向伸缩缝需考虑竖向施工误差、加工误差、可变荷载引起的任何两个楼层间的相对竖直位移、风荷载引起的任何两个楼层间的相对垂直位移、地震荷载引起的任何两个楼层间的相对垂直位移。

参考文献：

《建筑幕墙与采光顶设计施工手册》张芹主编

《玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003》

《建筑幕墙GBT21086-2007》

《建筑结构荷载规范GB50009-2001》

《铝合金结构设计规范GB50429-2007》

《钢结构设计规范GB50017》