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摘要：针对大跨度阳光板幕墙在端部及跨中固定支座处受温度变化影响时无法自由伸缩的实际问题，对阳光板的安装固定方式进行必要的改进，以求达到减小安装时引发的应力、抵消热胀冷缩效应、降低施工成本的目的。通过厦深铁路深圳坪山站外立面弧形阳光板幕墙装饰工程的施工实例，介绍了大跨度阳光板幕墙的安装工艺，为类似工程施工提供参考。
关键词：大跨度；阳光板幕墙；安装工艺；改进应用
一、工程概况
厦深铁路广东段深圳坪山站位于广东省深圳市东侧坪山新区，为线正下式站房，站房南北两侧弧形立面采用8mm厚实芯阳光板和3mm厚铝板组合幕墙，弧形面长度168m，展开垂直高度16.8m，幕墙总面积5644.8㎡，距地高度32m，单块阳光板跨度3m。
二、阳光板的特点及国内外发展现状
阳光板是一种新型高强、透光、节能材料，采用阳光板作为幕墙的饰面材料，可以有效的将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机的统一起来，不仅减轻了主体建筑的荷载，满足室内光线强度的要求，又可以达到节约能源的效果。我国自20世纪90年代初期开始，在一些大型公共建筑上率先采用阳光板，为这一材料在国内的推广积聚了可贵的设计、施工和日常维护的经验。受地区差异、温度变化、阳光板线性膨胀率、板材跨度及装修效果等因素影响，致使大跨度阳光板在端部和跨中位置必须采用可以抵消热胀冷缩效应的安装方式。为了更好的展现阳光板的装修效果以及建筑师的设计意图，结合国家现行的技术标准对此项技术作进一步的改进。
三、阳光板幕墙的安装工艺原理
实芯阳光板比较常见的厚度为4mm、6mm、8mm，再厚的规格需订做加工，生产周期较长，施工成本加大。因受其阳光板厚度和强度限制，导致阳光板的跨度不宜过大，直接影响建筑装修效果，若采用大跨度阳光板，需在跨中增设龙骨，采用螺钉固定，若固定太紧而引发应力，将限制阳光板在温度变化时的自由伸缩，造成阳光板破坏。
针对大跨度阳光板幕墙在端部及跨中固定支座处受温度变化影响时无法自由伸缩的实际问题，对阳光板的安装方式进行改进，以求达到减小安装时引发的应力、抵消热胀冷缩效应、降低施工成本的目的。
3.1 减小板材在安装过程中引发的应力
板材在切割时必须考虑热胀冷缩因素，并为板材预留足够的膨胀间隙。板材温度移动的范围主要由板材的线膨胀系数（α=0.065mm/m.℃）、安装地的极限最高气温（Tmax.）或极限最低气温（Tmin.）与安装时的气温（T）之差（Δt）、板材的长度（l）或宽度（w）决定：总膨胀（收缩）尺寸δ=膨胀系数α ×当地最高或最低气温与安装时气温之差Δt ×板材长度l或宽度w。
以本工程选用的北京拜耳公司生产的双面UV漫射聚碳酸脂阳光板为例进行核算，单块阳光板长3米，宽1.5米，深圳市50年的最高气温38.7℃，最低气温0.2℃，安装时的平均气温16.6℃：
横向总膨胀尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（38.7-16.6）×3=4.32mm
竖向总膨胀尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（38.7-16.6）×1.5=2.16mm
横向总收缩尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（0.2-16.6）×3=-3.2mm
竖向总收缩尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（0.2-16.6）×1.5=-1.6mm
考虑阳光板因温度变化而膨胀产生应力，导致板材破坏，在阳光板安装时必须根据横、竖向膨胀尺寸为板材预留足够的膨胀间隙δ，为了防止阳光板可能因风压或其他重压荷载而脱落，阳光板必须要有一定的嵌入深度b，如图3.1所示；同时跨中固定阳光板的螺栓开孔孔径需比螺丝直径偏大，预留膨胀空间，以此减小因应力产生的变形，最后再根据阳光板的横、竖向伸缩尺寸和荷载计算确定铝合金型材的宽度和厚度。
图3.1 阳光板幕墙节点安装详图
3.2 跨中增设滑移支座，抵消热胀冷缩效应，增大单块板材跨度
为了能够更好的抵消热胀冷缩效应，在单块阳光板的跨中龙骨处设置上下左右四个方向可以自由滑动的铝合金滑移支座，并采用大帽防水自攻钉将阳光板固定在滑移支座上，如图3.2所示，从而抵消阳光板的热胀冷缩效应，增大单块阳光板的跨度，提高建筑装饰效果，降低施工成本。
图3.2 铝合金滑移支座安装图和实体应用
3.3 阳光板幕墙的安装
根据阳光板幕墙深化设计图纸布置预埋件并安装主次龙骨，然后进行铝合金型材基座的安装和阳光板的安装，再通过自攻螺钉从相邻两块阳光板中间的缝隙用铝合金压板把阳光板固定在龙骨上，铝合金型材基座与龙骨接触部位和铝合金型材与阳光板上下接触部位采用三元乙丙胶条密封，板块之间利用铝合金盖板封口并用密封胶密封。
四、阳光板幕墙安装技术要点
4.1 滑移支座安装
在安装阳光板之前，先通过自攻螺钉将滑移支座的底座固定在跨中龙骨上，待单块阳光板安装完毕后，再安装滑移支座的滑移部件，然后对准滑移支座的安装部位，采用打孔机在阳光板上钻孔，最后采用大帽钉将阳光板固定在滑移支座上。滑移支座见图4.1所示。
圖4.1 滑移支座实体图
4.2 阳光板安装
1、安装要点
采用螺丝穿孔安装阳光板时，板材的开孔孔径须比螺栓直径大50%，以备热胀冷缩时板材产生位移。禁止任何直接开孔同时固定螺丝的做法，无法预留热胀冷缩空间。在板材上钻孔时，孔与孔的间距不宜过大，也不能太小。间距大则累积热膨胀长度大，预留空间不足够；间距小必然严重限制板材的移动，造成应力太集中。通常在板材上钻孔时，孔间距在50cm比较合适，孔与板边沿的距离在5cm以上。固定螺丝不宜拧得太紧，避免压裂板材，以固定后允许板材轻微位移为好。 2、阳光板接缝处的防水和密封处理
阳光板安装时，先采用自攻螺钉将铝合金型材基座固定在幕墙龙骨上，再通过自攻螺钉从相邻两块阳光板中间的缝隙用铝合金压板把阳光板固定在龙骨上，阳光板与铝合金基座和铝合金压板之间的密封，均采用三元乙丙橡胶条。橡胶条安装时，必须卡在铝合金型材的卡槽内，横向橡胶条与竖向橡胶条交接处不允许留缝，搭接处打密封胶处理。阳光板在安装时，板块间接缝要保持一致，整体效果上确保幕墙的平整度。安装完后阳光板的纵缝、横缝在一条线上（板间空隙必须符合板材热胀冷缩要求）。板材安装就位时，不允许把专用橡胶条挤压变形。
4.3 盖板安装及密封处理
压板安装完毕后，将矩形盖板直接扣在压板上，盖板安装完毕后，用硅酮密封胶将横向和竖向盖板两边密封，以防止雨水渗入阳光板内部。盖板安装要横平竖直，横竖向盖板两侧必须施打密封胶处理，密封胶要连续、饱满，不允许断开。施打密封胶时必须清理干净盖板和阳光板密封处的表面，使密封胶与阳光板和盖板粘接牢固，无渗漏现象。必须注意的是横向与竖向交接处的密封胶必须处理严密，竖向盖板在安装弯折处时严禁切断安装。
4.4 质量控制要点
1、阳光板、滑移支座及各配件的材质、品种、式样、规格应符合设计要求。
2、龙骨、滑移支座的位置必须准确，各构件的连接牢固可靠，无松动。
3、为阳光板在横、竖向预留的膨胀间隙必须满足设计要求。
4、阳光板在安装时嵌入铝合金基座的深度必须满足设计要求。
5、跨中固定阳光板的螺栓开孔孔径需比螺丝直径偏大，预留膨胀空间。
6、阳光板幕墙采用的密封材料必须符合设计要求，确保密封效果良好，无渗漏水现象。
7、阳光板必须洁净，颜色一致，无污染，幕墙整面应顺直，接缝应严密。
五、阳光板幕墙的效益分析
5.1 材料成本对比
在阳光板板跨中加设可以双向位移的铝合金滑移支座，从而抵消了阳光板的热胀冷缩效应，一方面可以增大单块阳光板的跨度，提高建筑装饰效果；另一方面可以节约幕墙钢骨架材料费用。
5.2 人工费用比较
阳光板的比重为1.2×103 kg/m3，是传统玻璃幕墙的0.4～0.6倍，由于其质量轻，搬运吊装方便快捷，可以显著提高施工工效，节约机械使用费用。
5.3 间接费用
1、节能方面：阳光板透光率高达80%，传热系数低、隔热性好，节约能量是相同厚度玻璃的1.5-1.7倍。
2、工期方面：本成果安装简便快捷，施工效率高，与玻璃幕墙相比，不需要进行副框与玻璃的粘贴固化，阳光板到场就可以进行安装，显著缩短了工期。
3、安全方面：阳光板质轻抗裂，安全性能好，不仅减轻了工人的劳动强度，还有力降低了高空作业时的安全风险因素。
4、维修费用：跨中增设的滑移支座抵消了阳光板的热胀冷缩效应，有效减小了因应力产生的变形，降低了阳光板的破坏概率，从而减少了使用过程中因阳光板破裂而产生的维修费用。
通过以上分析，滑移支座式大跨度阳光板幕墙施工工艺与传统工艺相比，在人工费、材料费、间接费用方面均有大幅度减少。通过在厦深铁路广东段深圳坪山站外立面幕墙工程中应用比较，取得了良好的经济效益和社会效益。
六、结束语
本技术针对大跨度阳光板幕墙在端部及跨中固定支座处受温度变化影响时无法自由伸缩的实际问题，对阳光板的安装固定方式进行了改进，减小了阳光板在安装时引发的应力，确保了幕墙系统的可靠性，同时在阳光板的跨中增设了滑移支座，有效抵消了板材的热胀冷缩效应，增大了单块阳光板的跨度，提高了建筑装饰效果。由于本技术具有优异的抗变形性能，且工艺简单，操作方便靈活，安全系数高，又能保持施工作业的连续性，有利于提高施工进度，降低成本，缩短工期，因此在以后的施工中值得大力推广使用。
参考文献：
[1]《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ 102-2003）
[2]建筑幕墙与采光顶设计施工手册—北京：中国建筑工业出版社，2012
[3]幕墙工程施工手册—北京：中国计划出版社，2007
关键词：大跨度；阳光板幕墙；安装工艺；改进应用
一、工程概况
厦深铁路广东段深圳坪山站位于广东省深圳市东侧坪山新区，为线正下式站房，站房南北两侧弧形立面采用8mm厚实芯阳光板和3mm厚铝板组合幕墙，弧形面长度168m，展开垂直高度16.8m，幕墙总面积5644.8㎡，距地高度32m，单块阳光板跨度3m。
二、阳光板的特点及国内外发展现状
阳光板是一种新型高强、透光、节能材料，采用阳光板作为幕墙的饰面材料，可以有效的将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机的统一起来，不仅减轻了主体建筑的荷载，满足室内光线强度的要求，又可以达到节约能源的效果。我国自20世纪90年代初期开始，在一些大型公共建筑上率先采用阳光板，为这一材料在国内的推广积聚了可贵的设计、施工和日常维护的经验。受地区差异、温度变化、阳光板线性膨胀率、板材跨度及装修效果等因素影响，致使大跨度阳光板在端部和跨中位置必须采用可以抵消热胀冷缩效应的安装方式。为了更好的展现阳光板的装修效果以及建筑师的设计意图，结合国家现行的技术标准对此项技术作进一步的改进。
三、阳光板幕墙的安装工艺原理
实芯阳光板比较常见的厚度为4mm、6mm、8mm，再厚的规格需订做加工，生产周期较长，施工成本加大。因受其阳光板厚度和强度限制，导致阳光板的跨度不宜过大，直接影响建筑装修效果，若采用大跨度阳光板，需在跨中增设龙骨，采用螺钉固定，若固定太紧而引发应力，将限制阳光板在温度变化时的自由伸缩，造成阳光板破坏。
针对大跨度阳光板幕墙在端部及跨中固定支座处受温度变化影响时无法自由伸缩的实际问题，对阳光板的安装方式进行改进，以求达到减小安装时引发的应力、抵消热胀冷缩效应、降低施工成本的目的。
3.1 减小板材在安装过程中引发的应力
板材在切割时必须考虑热胀冷缩因素，并为板材预留足够的膨胀间隙。板材温度移动的范围主要由板材的线膨胀系数（α=0.065mm/m.℃）、安装地的极限最高气温（Tmax.）或极限最低气温（Tmin.）与安装时的气温（T）之差（Δt）、板材的长度（l）或宽度（w）决定：总膨胀（收缩）尺寸δ=膨胀系数α ×当地最高或最低气温与安装时气温之差Δt ×板材长度l或宽度w。
以本工程选用的北京拜耳公司生产的双面UV漫射聚碳酸脂阳光板为例进行核算，单块阳光板长3米，宽1.5米，深圳市50年的最高气温38.7℃，最低气温0.2℃，安装时的平均气温16.6℃：
横向总膨胀尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（38.7-16.6）×3=4.32mm
竖向总膨胀尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（38.7-16.6）×1.5=2.16mm
横向总收缩尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（0.2-16.6）×3=-3.2mm
竖向总收缩尺寸δ=α ×Δt ×l=0.065×（0.2-16.6）×1.5=-1.6mm
考虑阳光板因温度变化而膨胀产生应力，导致板材破坏，在阳光板安装时必须根据横、竖向膨胀尺寸为板材预留足够的膨胀间隙δ，为了防止阳光板可能因风压或其他重压荷载而脱落，阳光板必须要有一定的嵌入深度b，如图3.1所示；同时跨中固定阳光板的螺栓开孔孔径需比螺丝直径偏大，预留膨胀空间，以此减小因应力产生的变形，最后再根据阳光板的横、竖向伸缩尺寸和荷载计算确定铝合金型材的宽度和厚度。
图3.1 阳光板幕墙节点安装详图
3.2 跨中增设滑移支座，抵消热胀冷缩效应，增大单块板材跨度
为了能够更好的抵消热胀冷缩效应，在单块阳光板的跨中龙骨处设置上下左右四个方向可以自由滑动的铝合金滑移支座，并采用大帽防水自攻钉将阳光板固定在滑移支座上，如图3.2所示，从而抵消阳光板的热胀冷缩效应，增大单块阳光板的跨度，提高建筑装饰效果，降低施工成本。
图3.2 铝合金滑移支座安装图和实体应用
3.3 阳光板幕墙的安装
根据阳光板幕墙深化设计图纸布置预埋件并安装主次龙骨，然后进行铝合金型材基座的安装和阳光板的安装，再通过自攻螺钉从相邻两块阳光板中间的缝隙用铝合金压板把阳光板固定在龙骨上，铝合金型材基座与龙骨接触部位和铝合金型材与阳光板上下接触部位采用三元乙丙胶条密封，板块之间利用铝合金盖板封口并用密封胶密封。
四、阳光板幕墙安装技术要点
4.1 滑移支座安装
在安装阳光板之前，先通过自攻螺钉将滑移支座的底座固定在跨中龙骨上，待单块阳光板安装完毕后，再安装滑移支座的滑移部件，然后对准滑移支座的安装部位，采用打孔机在阳光板上钻孔，最后采用大帽钉将阳光板固定在滑移支座上。滑移支座见图4.1所示。
圖4.1 滑移支座实体图
4.2 阳光板安装
1、安装要点
采用螺丝穿孔安装阳光板时，板材的开孔孔径须比螺栓直径大50%，以备热胀冷缩时板材产生位移。禁止任何直接开孔同时固定螺丝的做法，无法预留热胀冷缩空间。在板材上钻孔时，孔与孔的间距不宜过大，也不能太小。间距大则累积热膨胀长度大，预留空间不足够；间距小必然严重限制板材的移动，造成应力太集中。通常在板材上钻孔时，孔间距在50cm比较合适，孔与板边沿的距离在5cm以上。固定螺丝不宜拧得太紧，避免压裂板材，以固定后允许板材轻微位移为好。 2、阳光板接缝处的防水和密封处理
阳光板安装时，先采用自攻螺钉将铝合金型材基座固定在幕墙龙骨上，再通过自攻螺钉从相邻两块阳光板中间的缝隙用铝合金压板把阳光板固定在龙骨上，阳光板与铝合金基座和铝合金压板之间的密封，均采用三元乙丙橡胶条。橡胶条安装时，必须卡在铝合金型材的卡槽内，横向橡胶条与竖向橡胶条交接处不允许留缝，搭接处打密封胶处理。阳光板在安装时，板块间接缝要保持一致，整体效果上确保幕墙的平整度。安装完后阳光板的纵缝、横缝在一条线上（板间空隙必须符合板材热胀冷缩要求）。板材安装就位时，不允许把专用橡胶条挤压变形。
4.3 盖板安装及密封处理
压板安装完毕后，将矩形盖板直接扣在压板上，盖板安装完毕后，用硅酮密封胶将横向和竖向盖板两边密封，以防止雨水渗入阳光板内部。盖板安装要横平竖直，横竖向盖板两侧必须施打密封胶处理，密封胶要连续、饱满，不允许断开。施打密封胶时必须清理干净盖板和阳光板密封处的表面，使密封胶与阳光板和盖板粘接牢固，无渗漏现象。必须注意的是横向与竖向交接处的密封胶必须处理严密，竖向盖板在安装弯折处时严禁切断安装。
4.4 质量控制要点
1、阳光板、滑移支座及各配件的材质、品种、式样、规格应符合设计要求。
2、龙骨、滑移支座的位置必须准确，各构件的连接牢固可靠，无松动。
3、为阳光板在横、竖向预留的膨胀间隙必须满足设计要求。
4、阳光板在安装时嵌入铝合金基座的深度必须满足设计要求。
5、跨中固定阳光板的螺栓开孔孔径需比螺丝直径偏大，预留膨胀空间。
6、阳光板幕墙采用的密封材料必须符合设计要求，确保密封效果良好，无渗漏水现象。
7、阳光板必须洁净，颜色一致，无污染，幕墙整面应顺直，接缝应严密。
五、阳光板幕墙的效益分析
5.1 材料成本对比
在阳光板板跨中加设可以双向位移的铝合金滑移支座，从而抵消了阳光板的热胀冷缩效应，一方面可以增大单块阳光板的跨度，提高建筑装饰效果；另一方面可以节约幕墙钢骨架材料费用。
5.2 人工费用比较
阳光板的比重为1.2×103 kg/m3，是传统玻璃幕墙的0.4～0.6倍，由于其质量轻，搬运吊装方便快捷，可以显著提高施工工效，节约机械使用费用。
5.3 间接费用
1、节能方面：阳光板透光率高达80%，传热系数低、隔热性好，节约能量是相同厚度玻璃的1.5-1.7倍。
2、工期方面：本成果安装简便快捷，施工效率高，与玻璃幕墙相比，不需要进行副框与玻璃的粘贴固化，阳光板到场就可以进行安装，显著缩短了工期。
3、安全方面：阳光板质轻抗裂，安全性能好，不仅减轻了工人的劳动强度，还有力降低了高空作业时的安全风险因素。
4、维修费用：跨中增设的滑移支座抵消了阳光板的热胀冷缩效应，有效减小了因应力产生的变形，降低了阳光板的破坏概率，从而减少了使用过程中因阳光板破裂而产生的维修费用。
通过以上分析，滑移支座式大跨度阳光板幕墙施工工艺与传统工艺相比，在人工费、材料费、间接费用方面均有大幅度减少。通过在厦深铁路广东段深圳坪山站外立面幕墙工程中应用比较，取得了良好的经济效益和社会效益。
六、结束语
本技术针对大跨度阳光板幕墙在端部及跨中固定支座处受温度变化影响时无法自由伸缩的实际问题，对阳光板的安装固定方式进行了改进，减小了阳光板在安装时引发的应力，确保了幕墙系统的可靠性，同时在阳光板的跨中增设了滑移支座，有效抵消了板材的热胀冷缩效应，增大了单块阳光板的跨度，提高了建筑装饰效果。由于本技术具有优异的抗变形性能，且工艺简单，操作方便靈活，安全系数高，又能保持施工作业的连续性，有利于提高施工进度，降低成本，缩短工期，因此在以后的施工中值得大力推广使用。
参考文献：
[1]《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ 102-2003）
[2]建筑幕墙与采光顶设计施工手册—北京：中国建筑工业出版社，2012
[3]幕墙工程施工手册—北京：中国计划出版社，2007