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【摘 要】 世界经济的不断进步以及科学不断的进步促使现代幕墙设计的方法和理念越来越先进及科学，建筑幕墙要提供美观的建筑装饰艺术效果同时幕墙结构也需要设计的更加科学合理。其中单元幕墙横竖向的插接缝的设计就体现幕墙设计人对幕墙系统吸收位移的理解与认识。本文结合工程实例具体分析单元幕墙横竖向缝尺寸设计，从而为单元幕墙板块之间的交接缝隙设计提供理论建议和实践指导。
【关键词】 单元幕墙;横向缝隙;竖向缝隙;插接量;阿拉基银行综合办公楼
一、前言
单元幕墙的横向缝隙和竖向缝隙作为幕墙的分格作用，实现了材料的利用率，展现了建筑风格。单元幕墙利用单元间横向与竖向的插接的方式来保证幕墙防水及气密的功能，插接缝隙来吸收单元的组装偏差和安装偏差;吸收单元因所处环境温度变化带来的热胀冷缩;吸收土建结构本身浇筑后的收缩和受力变形以及地震下产生的层间位移动以及震动，那么单元间横向与竖向的插接缝隙的取值就显得格外重要，取值过大将增大单元框的宽度和防水胶条截面，浪费材料影响建筑的美观，还可能对幕墙的热工以及密封性能造成不利的影响;取值过小单元无法吸收单元自身热膨胀以及土建结构的变形，造成对幕墙玻璃、单元铝框、单元转接件乃至埋件的破坏，大大的降低了单元幕墙的使用寿命及其功能。沙特“阿拉基银行综合办公楼”施工图送审阶段就在插接缝设计上采取了大量的科学计算，最终得到了国际顾问Hyder公司高级顾问认可，这里将结合阿拉基银行工程逐一分析单元间横竖向插接缝的计算方法。
二、单元横竖向缝隙数值出处的选取
要想设计好单元之间的横竖向缝隙值，首先要选伸缩缝最合理的出处。在一个工程中单元幕墙由于层间跨度不同以及建筑本身风格使单元板块尺寸多样化，为达到建筑美观一般在一个楼上的单元幕墙不会设计多种插接缝尺寸。根据框的长度越大所受温度影响的的热膨胀变形越大，板块越大楼板受外力发生挠度变形时插接缝的闭合张开越大，设计中会选取最大单元板块的插接缝设计值应用到整个工程。阿拉基银行综合办公楼最大层间为6.45米，单元横向最大跨度2.4米，设计时就取此处单元进行整个楼的差接缝和插接量计算取值。
三、单元横向缝隙数值的计算
如图1所示单元幕墙节点中H1、H2和H4三处空腔高度值为预留的单元变位空间，避免上下两单元因变位而互相挤压造成对单元的破坏;H3高度值为单元插接量用来保证单元在产生变位时不会相互脱落，破坏插接。需要注意的是H3的取值高度不是上横框的最上端与下横框的下端值，而是上横框胶条截面下端到下横框下端高度值，这样保证幕墙单元变位时后端气密胶条始终发挥其保证气密的作用。接下来弄清楚两相邻的单元哪些因素带来的单元间的移动会促使设计的横向伸缩缝闭合，哪些因素带来的相邻单元间位移促使横向伸缩缝张开：
图1
1、单元生产的偏差a：单元板块的铝框，玻璃等生产过程中都会有尺寸的偏差，单元板块在组框合片中也会有偏差，国家玻璃幕墙规范JGJ102中表9.7.9对单元生产允许偏差有明确的要求：组件大于2米组框偏差为±2mm，阿拉基按照当地规范单元生产偏差a=±2mm，此值对缝隙的影响是两方向的。
2、安装偏差b：现场安装单元转接件及安装单元带来的安装偏差。这是根据现场的安装条件以及单元安装难度来取得，国家玻璃幕墙规范JGJ102中表10.4.6叙述缝隙宽度允许偏差±2mm。本工程依照工程规范要求取值b=±2mm，此值对缝隙的影响是两方向的。
3、热变形c：温度的变化会对材料产生热胀冷缩带来的尺寸变化，要搞清楚单元铝框所处的环境全年的温差变化，同时也要考虑到单元生产基地以及现场的温度差变化，根据公式：热变形c=温度变化差值（℃）x铝框长度（mm）x铝热膨胀系数（0.0000234mm/℃）可计算铝竖框的热变形尺寸，本工程框按照层间6.4米、现场温差50℃计算得到单元竖框热变形c1=±7.5mm，同样热变形对横向缝隙的影响是两个方向的。
4、横框在玻璃自重下的挠度变形d：结构计算在工程开模就会根据横框的跨度以及单元玻璃的重力计算得出横框中心的挠度变形。本工程计算提供d=-3mm，此值会促使横向缝隙闭合。
5、土建结构的变形：此值由土建施工方土建建筑师提供或者在工程技术规范中得到，包括土建柱子的收缩e，此值促使横向缝隙闭合;两柱子间楼板受压力产生的挠度变形h，此值促使横向缝隙闭合;楼板在永久荷载下产生的蠕变形g，对横向缝隙的影响是两个方向的。本工程中在工程技术规范得到e=-2.8mm，g=±4.88mm，由建筑工程师提供的荷载报告中得到h=-4.8mm。
6、活荷载i：楼层之间的活荷载对楼板产生的短期的变形，本工程由土建工程师给出i=±1.21mm
7、地震产生的位移：一般来说建筑主体结构根据其地理位置和建筑抗震级别专门设计抗震缝，伸缩缝等来增加主体结构的抗变形能力，因此要求外幕墙也有能保证本身的完整性和保证变形的能力，国家建筑抗震规范GB50011-2001中的3.75有明确规定要求幕墙与主体结构有可靠连接，避免地震时脱落伤人。单元幕墙优点就是很好的吸收地震带来的层间位移，地区不同的建筑地震设防烈度不同，本文只考论非抗震设计幕墙单元的设计，对此不多论述。阿拉基银行工程所处低地震风险危害区，工程技术规范及沙特建筑规范SBC201中明确工程幕墙不进行地震作用计算。
综上所述单元间横向插接缝隙尺寸计算及本工程实际计算结果如下：
横向闭合量最大值Δh1=a+b+c1+d+e+f+g+h+i=28.2mm
横向张开量最大值Δh2=a+b+c1+g+i=17.6mm
实际工程中预留空间H1、H2、H4三值都不可小于Δh1，插接量H3高度值不可小于Δh2，阿拉基银行工程将计算取得值取整后H1=30、H2=H4=28.5mm，H3=17.6mm 四、竖向缝隙数值的计算
单元板块横向的变位较竖向轻微，结合竖向缝隙的尺寸一般取L1大于等于10mm，如图2所示L1、L2为预留的单元变位空间，L3为单元插接量，这些设计尺寸保证单元变位时不会碰撞以及相互脱离。
图2
1、本工程的竖向缝隙尺寸的计算同横向缝隙尺寸一样要考虑到单元的生产偏差a=±2mm，以及安装偏差b=±2mm，热膨胀的偏差取横框最大长度2.4米，现场温差50℃计算：
c2=温度变化差值（℃）x铝框长度（mm）x铝热膨胀系数（0.0000234mm/℃）=±2.8mm。
2、土建结构梁的收缩j：本工程由土建工程师给出两柱之间7.3米跨度下结构梁收缩为6.15mm，计算2.4米跨度下土建结构梁的收缩为j=6.15mm/7300mmx2400mm=-2.02mm
3、两柱间楼板受压变形导致的单元倾斜位移k：土建工程师在计算机模拟下给出两柱间最大挠度。如图3所示：在最大挠度处根据板块宽度以及高度模拟出单元板块相对原来位置发生倾斜，这导致挠度最低处相邻两片单元底部缝隙张开，而在有柱子支撑部位单元两边楼板发生挠度变形时相邻单元底部缝隙闭合。本工程中根据计算机作图模拟在柱间挠度为4.8mm情况下6.45m高单元板块张开量k1=+6.4mm，闭合量k2=-5.3mm。设计中要注意幕墙有如此大的插接缝张开时一定不能让公竖框插接翅上的胶条外漏出来，这将大大影响幕墙的内视效果以及幕墙的气密性。
图3
综上所述单元间竖向插接缝隙尺寸计算及本工程实际计算结果如下：
竖向闭合量最大值Δl1=a+b+c2+j+k2=14.12mm
竖向张开量最大值Δl2=a+b+c2+k1=13.2mm
工程中预留空间L1、L2、L4三值都不可小于Δl1，插接量L3不可以小于Δl2，阿拉基银行工程为外视缝隙协调取L1=20mm，L2=L1=20mm，L4=14.5mm，L3=15mm。
五、结束语
世界建筑采用单元幕墙越来越多，单元间得插接缝设计是单元幕墙设计一重要环节。本文结合了实际工程阐述了单元幕墙在节点设计中插接缝预留空间及插接量的计算，望给同行在单元节点设计时提供一点借鉴。
参考文献：
[1]《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ 102-2003）
[2]《沙特建筑规范》（SBC 201-2007）
[3]《建筑幕墙》（GB/T 21086-2007）
[4]黄涛.幕墙设计问题的研究[J].科技创新导报，2008.
【关键词】 单元幕墙;横向缝隙;竖向缝隙;插接量;阿拉基银行综合办公楼
一、前言
单元幕墙的横向缝隙和竖向缝隙作为幕墙的分格作用，实现了材料的利用率，展现了建筑风格。单元幕墙利用单元间横向与竖向的插接的方式来保证幕墙防水及气密的功能，插接缝隙来吸收单元的组装偏差和安装偏差;吸收单元因所处环境温度变化带来的热胀冷缩;吸收土建结构本身浇筑后的收缩和受力变形以及地震下产生的层间位移动以及震动，那么单元间横向与竖向的插接缝隙的取值就显得格外重要，取值过大将增大单元框的宽度和防水胶条截面，浪费材料影响建筑的美观，还可能对幕墙的热工以及密封性能造成不利的影响;取值过小单元无法吸收单元自身热膨胀以及土建结构的变形，造成对幕墙玻璃、单元铝框、单元转接件乃至埋件的破坏，大大的降低了单元幕墙的使用寿命及其功能。沙特“阿拉基银行综合办公楼”施工图送审阶段就在插接缝设计上采取了大量的科学计算，最终得到了国际顾问Hyder公司高级顾问认可，这里将结合阿拉基银行工程逐一分析单元间横竖向插接缝的计算方法。
二、单元横竖向缝隙数值出处的选取
要想设计好单元之间的横竖向缝隙值，首先要选伸缩缝最合理的出处。在一个工程中单元幕墙由于层间跨度不同以及建筑本身风格使单元板块尺寸多样化，为达到建筑美观一般在一个楼上的单元幕墙不会设计多种插接缝尺寸。根据框的长度越大所受温度影响的的热膨胀变形越大，板块越大楼板受外力发生挠度变形时插接缝的闭合张开越大，设计中会选取最大单元板块的插接缝设计值应用到整个工程。阿拉基银行综合办公楼最大层间为6.45米，单元横向最大跨度2.4米，设计时就取此处单元进行整个楼的差接缝和插接量计算取值。
三、单元横向缝隙数值的计算
如图1所示单元幕墙节点中H1、H2和H4三处空腔高度值为预留的单元变位空间，避免上下两单元因变位而互相挤压造成对单元的破坏;H3高度值为单元插接量用来保证单元在产生变位时不会相互脱落，破坏插接。需要注意的是H3的取值高度不是上横框的最上端与下横框的下端值，而是上横框胶条截面下端到下横框下端高度值，这样保证幕墙单元变位时后端气密胶条始终发挥其保证气密的作用。接下来弄清楚两相邻的单元哪些因素带来的单元间的移动会促使设计的横向伸缩缝闭合，哪些因素带来的相邻单元间位移促使横向伸缩缝张开：
图1
1、单元生产的偏差a：单元板块的铝框，玻璃等生产过程中都会有尺寸的偏差，单元板块在组框合片中也会有偏差，国家玻璃幕墙规范JGJ102中表9.7.9对单元生产允许偏差有明确的要求：组件大于2米组框偏差为±2mm，阿拉基按照当地规范单元生产偏差a=±2mm，此值对缝隙的影响是两方向的。
2、安装偏差b：现场安装单元转接件及安装单元带来的安装偏差。这是根据现场的安装条件以及单元安装难度来取得，国家玻璃幕墙规范JGJ102中表10.4.6叙述缝隙宽度允许偏差±2mm。本工程依照工程规范要求取值b=±2mm，此值对缝隙的影响是两方向的。
3、热变形c：温度的变化会对材料产生热胀冷缩带来的尺寸变化，要搞清楚单元铝框所处的环境全年的温差变化，同时也要考虑到单元生产基地以及现场的温度差变化，根据公式：热变形c=温度变化差值（℃）x铝框长度（mm）x铝热膨胀系数（0.0000234mm/℃）可计算铝竖框的热变形尺寸，本工程框按照层间6.4米、现场温差50℃计算得到单元竖框热变形c1=±7.5mm，同样热变形对横向缝隙的影响是两个方向的。
4、横框在玻璃自重下的挠度变形d：结构计算在工程开模就会根据横框的跨度以及单元玻璃的重力计算得出横框中心的挠度变形。本工程计算提供d=-3mm，此值会促使横向缝隙闭合。
5、土建结构的变形：此值由土建施工方土建建筑师提供或者在工程技术规范中得到，包括土建柱子的收缩e，此值促使横向缝隙闭合;两柱子间楼板受压力产生的挠度变形h，此值促使横向缝隙闭合;楼板在永久荷载下产生的蠕变形g，对横向缝隙的影响是两个方向的。本工程中在工程技术规范得到e=-2.8mm，g=±4.88mm，由建筑工程师提供的荷载报告中得到h=-4.8mm。
6、活荷载i：楼层之间的活荷载对楼板产生的短期的变形，本工程由土建工程师给出i=±1.21mm
7、地震产生的位移：一般来说建筑主体结构根据其地理位置和建筑抗震级别专门设计抗震缝，伸缩缝等来增加主体结构的抗变形能力，因此要求外幕墙也有能保证本身的完整性和保证变形的能力，国家建筑抗震规范GB50011-2001中的3.75有明确规定要求幕墙与主体结构有可靠连接，避免地震时脱落伤人。单元幕墙优点就是很好的吸收地震带来的层间位移，地区不同的建筑地震设防烈度不同，本文只考论非抗震设计幕墙单元的设计，对此不多论述。阿拉基银行工程所处低地震风险危害区，工程技术规范及沙特建筑规范SBC201中明确工程幕墙不进行地震作用计算。
综上所述单元间横向插接缝隙尺寸计算及本工程实际计算结果如下：
横向闭合量最大值Δh1=a+b+c1+d+e+f+g+h+i=28.2mm
横向张开量最大值Δh2=a+b+c1+g+i=17.6mm
实际工程中预留空间H1、H2、H4三值都不可小于Δh1，插接量H3高度值不可小于Δh2，阿拉基银行工程将计算取得值取整后H1=30、H2=H4=28.5mm，H3=17.6mm 四、竖向缝隙数值的计算
单元板块横向的变位较竖向轻微，结合竖向缝隙的尺寸一般取L1大于等于10mm，如图2所示L1、L2为预留的单元变位空间，L3为单元插接量，这些设计尺寸保证单元变位时不会碰撞以及相互脱离。
图2
1、本工程的竖向缝隙尺寸的计算同横向缝隙尺寸一样要考虑到单元的生产偏差a=±2mm，以及安装偏差b=±2mm，热膨胀的偏差取横框最大长度2.4米，现场温差50℃计算：
c2=温度变化差值（℃）x铝框长度（mm）x铝热膨胀系数（0.0000234mm/℃）=±2.8mm。
2、土建结构梁的收缩j：本工程由土建工程师给出两柱之间7.3米跨度下结构梁收缩为6.15mm，计算2.4米跨度下土建结构梁的收缩为j=6.15mm/7300mmx2400mm=-2.02mm
3、两柱间楼板受压变形导致的单元倾斜位移k：土建工程师在计算机模拟下给出两柱间最大挠度。如图3所示：在最大挠度处根据板块宽度以及高度模拟出单元板块相对原来位置发生倾斜，这导致挠度最低处相邻两片单元底部缝隙张开，而在有柱子支撑部位单元两边楼板发生挠度变形时相邻单元底部缝隙闭合。本工程中根据计算机作图模拟在柱间挠度为4.8mm情况下6.45m高单元板块张开量k1=+6.4mm，闭合量k2=-5.3mm。设计中要注意幕墙有如此大的插接缝张开时一定不能让公竖框插接翅上的胶条外漏出来，这将大大影响幕墙的内视效果以及幕墙的气密性。
图3
综上所述单元间竖向插接缝隙尺寸计算及本工程实际计算结果如下：
竖向闭合量最大值Δl1=a+b+c2+j+k2=14.12mm
竖向张开量最大值Δl2=a+b+c2+k1=13.2mm
工程中预留空间L1、L2、L4三值都不可小于Δl1，插接量L3不可以小于Δl2，阿拉基银行工程为外视缝隙协调取L1=20mm，L2=L1=20mm，L4=14.5mm，L3=15mm。
五、结束语
世界建筑采用单元幕墙越来越多，单元间得插接缝设计是单元幕墙设计一重要环节。本文结合了实际工程阐述了单元幕墙在节点设计中插接缝预留空间及插接量的计算，望给同行在单元节点设计时提供一点借鉴。
参考文献：
[1]《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ 102-2003）
[2]《沙特建筑规范》（SBC 201-2007）
[3]《建筑幕墙》（GB/T 21086-2007）
[4]黄涛.幕墙设计问题的研究[J].科技创新导报，2008.