CN102242554A - 四位内嵌式玻璃幕墙窗系统 - Google Patents

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许德明
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Abstract

一种四位内嵌式玻璃幕墙窗系统，由型材骨架、玻璃和开启扇组成。立柱和横梁通过双丁字形托横梁角码内嵌式于横梁中组装形成幕墙的型材骨架，型材框架通过钢制转接件与主体结构进行连接。将横梁和立柱型材分解成若干分部组件。双丁字形内嵌式托横梁角码内嵌于横梁型腔内，并固装在立柱上；开启框上装有开口式合页槽，开启扇上的合页轴内嵌于该合页槽内；开启扇拆解为经过表面喷涂处理的开启扇主体和经表面阳极氧化处理后的玻璃粘接条；玻璃粘接条内嵌卡接在开启扇主体的型槽中。该产品提高了幕墙板块的安装质量和幕墙构件的安全度；可以实现玻璃内侧安装，降低了对脚手架、施工吊篮等设备设施的依赖性，便于安装及日常使用维护过程中的玻璃拆换。

Description

四位内嵌式玻璃幕墙窗系统
技术领域：
本发明属于一种建筑的外维护结构，特别设计一种四位内嵌式玻璃幕墙窗系统。
背景技术：
建筑门窗、幕墙是建筑的外维护结构，承担着防风、防雨、保温、通风、采光、隔声等多项功能要求。玻璃幕墙窗的设计和施工质量直接影响我们的生活质量，缺乏质量保证的玻璃幕墙窗产品甚至危及到我们的生命和财产安全。当前，门窗幕墙行业生产的传统产品存在如下一些弊端：
一、如图1-a、图1-b所示：玻璃幕墙主要有型材骨架和维护面板1(玻璃)组成。龙骨框架通过钢制转接件与主体结构进行连接。竖向主骨架(立柱)3与横向次骨架(横梁)2通过托横梁角码进行组装形成幕墙的框架结构。传统的玻璃幕墙采用的托横梁角码为L形铝合金角码4，通过两个连接螺钉5将角码固定在立柱上，横梁搭接在相邻两个立柱侧面的托横梁角码上，再通过两个连接螺钉6将托横梁角码和横梁连接在一起防止横梁晃动；托横梁角码对横梁的作用力是单面向上约束的，而幕墙的玻璃在重力作用下施加给横梁一个偏心垂直向下的力，该偏心作用力会使横梁产生向玻璃重力方向翻转的趋向，横梁翻转趋向主要靠连接托横梁角码和横梁的两个螺钉来抵抗约束的，螺钉连接点上铝型材承受集中荷载较大会产生变形而导致横梁翻转，尤其现阶段幕墙大部分采用中空玻璃，这种翻转更为明显，这就严重影响了玻璃幕墙的安装质量，玻璃幕墙窗的玻璃表面高低不一，平整度难以保证，外观质量较差。
二、如图3、图5、图7所示：传统的玻璃幕墙开启扇9采用铰链四联杆10通过螺钉安装于开启框11上，螺钉和铝型材孔壁之间属集中力作用，经过长期的使用和风荷载作用，铝合金连接点孔壁会在长期重力静荷载和风压及使用者开关幕墙扇时的反复动荷载作用下产生严重变形，这种变形会随着时间的推迟越来越大直至螺钉脱落，国内就有类似的开启窗扇因螺钉松脱导致整扇窗脱落的情况出现，甚至危及人的生命安全，这种情况的产生给我们幕墙企业和设计师以极大的警示。
另有部分幕墙的开启扇采用简易的挂钩型材14上挂结构(图八)，可以减少铰链四联杆的应用降低了工程成本，并且铝型材受力部位变形小，但因为缺少必要的防脱槽结构设计，在使用者开关窗扇时也出现过开启扇9脱落的严重质量安全问题。
3、玻璃幕墙窗扇的玻璃是通过中性硅酮结构胶15粘接到铝型材扇料上的(图8)，硅酮结构胶主要成分SiO2，玻璃的主要成分也是SiO2，这样硅酮结构胶与玻璃的相容性和粘接稳定性是可靠的；而硅酮结构胶与铝型材的相容性和粘接稳定性受型材表面处理形式的影响比较大，早期的玻璃幕墙使用的铝型材表面处理以阳极氧化为普遍，经过阳极氧化处理的铝型材表面形成一层致密的铝的氧化膜即AL2O3；经试验研究及历年的工程使用证实以SiO2为主要成分的结构胶同表面附有致密的AL2O3的铝型材之间的相容性和粘接稳定性是可靠的，从未发现粘接在阳极氧化铝型材上的玻璃脱落的案例。
随着科技水平的不断发展，建筑铝型材的表面处理又出现了粉末喷涂、氟碳喷涂、电泳涂漆等多种工艺形式，这几种处理形式可以满足建设方和建筑师对铝型材颜色的多样化选择；目前使用较为广泛的是粉末喷涂和氟碳喷涂，在满足了建设方和建筑师对铝型材颜色的多样化选择的同时，又出现了结构安全上的新问题；因为粉末喷涂和氟碳喷涂是高分子材料与硅酮结构胶的相容性和粘接稳定性是不可靠的，国内就曾多次出现过幕墙玻璃因结构胶与喷涂铝型材不相容而脱落的报道。
4、以往的框架式玻璃幕墙施工是通常先将幕墙的主次龙骨安装的建筑主体结构上，然后由室外侧安装幕墙窗的面板材料——玻璃(图8)，最后安装玻璃压板16、装饰扣盖17和玻璃垫块18，这种玻璃安装方式需要有脚手架或施工吊篮等施工设施配合才能完成，后期的玻璃安装对施工措施的依赖性很强，再加上外檐施工时交叉作业比较多，这样会严重影响施工进度，降低劳动效率，同时还伴随着施工安全隐患。
发明内容：
本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种四位内嵌式玻璃幕墙窗，该产品可以解决横梁严重翻转、开启窗扇脱落及玻璃剥落的问题，提高了幕墙板块的安装质量和幕墙构件的安全度；并且可以实现玻璃内侧安装，降低了对脚手架、施工吊篮等设备设施的依赖性，便于安装及日常使用维护过程中的玻璃拆换。
如上构思，本发明的技术方案是：一种四位内嵌式玻璃幕墙窗，由型材骨架、玻璃和开启扇组成；立柱和横梁通过双丁字形托横梁角码内嵌式于横梁中组装形成幕墙的型材骨架，型材框架通过钢制转接件与主体结构进行连接；其特征在于：将横梁和立柱型材分解成若干分部组件，即将横梁和立柱分解成主体结构型材和玻内盖板；双丁字形内嵌式托横梁角码内嵌于横梁型腔内，并固装在立柱上；开启框上装有开口式合页槽，开启扇上的合页轴内嵌于该合页槽内；开启扇拆解为两个部分，一部分为经过表面喷涂处理的开启扇主体，另一部分为经表面阳极氧化处理后的玻璃粘接条；玻璃粘接条内嵌卡接在开启扇主体的型槽中。
上述双丁字形内嵌式托横梁角码通过穿透螺栓固定在立柱上。
上述合页轴的直径大于开口式合页槽的最小开口尺寸。
本发明具有如下的优点和积极效果：
1、内嵌式托横梁角码的双向约束控制横梁翻转得力有效。
本幕墙系统中内嵌式托横梁角码一改传统的L形角码的单向约束形式，采用双丁字形结构角码，并通过穿透螺栓固定在立柱上，可实现对横梁的上下两个方向的约束，并且传递给横梁的作用力是均布荷载，横梁的单位面积承受的作用比集中力小的多，不会产生变形；在这种紧密配合结构形式的作用下，横梁的翻转得到极大的改善，施工质量和外观效果明显提高。
2、开启窗合页轴内嵌于开口式合页槽中的设计解决了开启扇脱钩带来的安全隐患问题。
本系统幕墙产品采用开口式合页槽将开启扇安全地挂接到开启框上(图4、图6)，开启扇上边扇承受的水平风荷载和垂直重力荷载为均布荷载，比铰链四联杆承受的集中荷载有利，铝型材受力部位应力和变形非常小，不会产生开启扇脱扇的危险。
本产品的合页轴只能从合页槽的端头穿入不能直接挂接到合页槽(图4)，可以保证合页轴和合页槽的密切配合；合页槽开口部位最小尺寸为3.76mm，而合页轴的直径为4.3mm，合页轴直径比合页槽最小开口尺寸大0.54mm，这样的结构设计能保证合页轴不会脱出合页槽，这种开启窗扇的防脱落挂钩设计，可以节省铰链，降低工程成本，保证开启灵活，节省维护费用；安全可靠的防脱设计让安装者放心、让使用者省心、开启窗扇可以实现室内侧安装，受施工条件制约少，操作方便快捷。
3、由于将开启扇拆解为两个部分，一部分为经过表面喷涂处理的开启扇主体，另一部分为经表面阳极氧化处理后的玻璃粘接条；玻璃粘接条内嵌卡接在开启扇主体的型槽中，解决了玻璃粘接强度、稳定性工艺要求和铝型材色彩多样化美观要求之间不能共存的矛盾问题。经阳极氧化的粘接条用于粘接玻璃可保证与结构胶的相容性和粘接稳定性，经喷涂处理的窗扇主体型材能够满足建筑师对型材色彩上的多样化选择。
4、本设计由于将传统幕墙的横梁和立柱型材分解成若干分部组件，即将横梁和立柱分解成主体结构型材和玻内盖板。幕墙安装时现将横梁和立柱主体结构型材挂接到建筑主体结构墙上，再把玻璃由室内侧装进幕墙骨架内，最后扣装玻内盖板和内胶条，减少了施工措施和交叉作业环节带来的诸多不便；若玻璃幕墙在使用过程中出现玻璃破损时，本系统产品还可以通过拆除玻内盖板再进行玻璃更换而无需再重新搭设脚手架和安装施工吊篮，使玻璃更换更为安全便捷。
附图说明：
图1-a是传统的玻璃幕墙中横梁和立柱采用“L”形铝合金角码连接的示意图。
图1-b为图1-a的正面视图。
图2-a是本发明的玻璃幕墙中横梁和立柱采用内嵌式托横梁角码连接的示意图。
图2-b是图2-a的正面视图。
图3是传统的玻璃幕墙中开启扇与开启框的连接示意图。
图4是本发明开启扇与开启框的连接示意图。
图5是图3的侧视图。
图6是本发明开启扇与开启框的开启状态示意图。
图7是传统的玻璃幕墙中开启扇与开启框的开启状态示意图。
图8是传统的玻璃幕墙中开启扇与开启框采用简易挂钩型材连接的示意图。
图9是本发明的框架分体设计示意图。
具体实施方式：
如图2-a、图2-b、图4、图6所示：一种四位内嵌式玻璃幕墙窗系统，由型材骨架、玻璃和开启扇组成；立柱3和横梁2双丁字形内嵌式托横梁角码7内嵌于横梁型腔内，并通过穿透螺钉8固装在立柱上组装形成幕墙的型材骨架。型材骨架通过钢制转接件与主体结构进行连接。双丁字形内嵌式托横梁角码7可实现对横梁的上下两个方向的约束，并且传递给横梁的作用力是均布荷载，横梁的单位面积承受的作用比集中力小的多，不会产生变形；在这种紧密配合结构形式的作用下，横梁的翻转得到极大的改善，施工质量和外观效果明显提高。
开启框上装有开口式合页槽12，开启扇上的合页轴13内嵌于该合页槽内。开启扇拆解为两个部分，一部分为经过表面喷涂处理的开启扇主体，另一部分为经表面阳极氧化处理后的玻璃粘接条；玻璃粘接条内嵌卡接在开启扇主体的型槽中。
本系统幕墙产品采用通槽式传条合页将开启扇安全地挂接到开启框上(图4、图6)，开启扇上边扇承受的水平风荷载和垂直重力荷载为均布荷载，比铰链四联杆承受的集中荷载有利，铝型材受力部位应力和变形非常小，不会产生开启扇脱扇的危险。
合页轴只能从合页槽的端头穿入不能直接挂接到合页槽，可以保证合页轴和合页槽的密切配合；合页槽开口部位最小尺寸为3.76mm，而合页轴的直径为4.3mm，合页轴直径比合页槽最小开口尺寸大0.54mm，这样的结构设计能保证合页轴不会脱出合页槽，这种开启窗扇的防脱落挂钩设计，可以节省铰链，降低工程成本，保证开启灵活，节省维护费用；安全可靠的防脱设计让安装者放心、让使用者省心、开启窗扇可以实现室内侧安装，受施工条件制约少，操作方便快捷。
如图9所示：本设计将开启扇的结构形式拆解为两个部分，一部分为开启扇主体，另一部分为玻璃粘接条22；玻璃粘接条22内嵌卡接在开启扇的圆形槽口和U形槽口中，粘接条由窗扇的一端穿入，二者之间的紧密配合保证粘接条不会脱出槽口。粘接条采用表面阳极氧化处理，窗扇主体型材为表面喷涂处理(包括粉末喷涂和氟碳喷涂)，阳极氧化的粘接条用于粘接玻璃可保证与结构胶的相容性和粘接稳定性，喷涂处理的窗扇主体型材能够满足建筑师对型材色彩上的多样化选择；这种形式的结构改进将工艺技术与美观艺术完整的统一到幕墙窗系统中。
如图9所示：本设计将传统幕墙的横梁和立柱型材分解成若干分部组件，即将横梁和立柱分解成主体结构型材19、玻内盖板20和玻璃内条21。幕墙安装时现将横梁和立柱主体结构型材挂接到建筑主体结构墙上，再把玻璃由室内侧装进幕墙骨架内，最后扣装玻内盖板和玻璃内条21，减少了施工措施和交叉作业环节带来的诸多不便；若玻璃幕墙在使用过程中出现玻璃破损时，本系统产品还可以通过拆除玻内盖板再进行玻璃更换而无需再重新搭设脚手架和安装施工吊篮，使玻璃更换更为安全便捷。

Claims (3)

1.一种四位内嵌式玻璃幕墙窗系统，由型材骨架、玻璃和开启扇组成；立柱和横梁通过双丁字形托横梁角码内嵌式于横梁中组装形成幕墙的型材骨架，型材框架通过钢制转接件与主体结构进行连接；其特征在于：将横梁和立柱型材分解成若干分部组件，即将横梁和立柱分解成主体结构型材和玻内盖板；双丁字形内嵌式托横梁角码内嵌于横梁型腔内，并固装在立柱上；开启框上装有开口式合页槽，开启扇上的合页轴内嵌于该合页槽内；开启扇拆解为两个部分，一部分为经过表面喷涂处理的开启扇主体，另一部分为经表面阳极氧化处理后的玻璃粘接条；玻璃粘接条内嵌卡接在开启扇主体的型槽中。
2.根据权利要求1所述的四位内嵌式玻璃幕墙窗系统，其特征在于：上述双丁字形内嵌式托横梁角码通过穿透螺栓固定在立柱上。
3.根据权利要求1所述的四位内嵌式玻璃幕墙窗系统，其特征在于：上述合页轴的直径大于开口式合页槽的最小开口尺寸。
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