CN105756249A - 一种玻璃幕墙单体、蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构 - Google Patents
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Abstract
一种玻璃幕墙单体，是由m块标准玻璃以及n块非标准玻璃和结构边框线组合构成，每块标准玻璃的形状为矩形或正方形，结构边框线为正六边形或矩形或梯形，n块非标准玻璃位于m块标准玻璃外围与结构边框线构成的空隙之间，m、n为4～12之间的偶数。所述蜂窝状的外凸型不规则幕墙是由P块玻璃幕墙组件组合构成；施工时，将平面不等大三角形玻璃幕墙两两延等边连接，形成蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构；p为大于3的整数。该玻璃幕墙单体为平面结构构件，施工工艺成熟；多个玻璃幕墙单体组成的玻璃幕墙组件呈现蜂巢状，造型美观；多个相邻璃幕墙面组件形成蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构；用成熟的平面玻璃幕墙工艺简化了异形玻璃幕墙结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻璃幕墙技术，特别是一种玻璃幕墙单体、蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构。
背景技术
目前现有的玻璃幕墙技术都是以支承结构与玻璃组成，相对主体结构有一定的位移能力、不分担主体结构所受作用，只是建筑外围护结构或装饰结构；随着经济迅速发展，建筑外形越来越受到投资方的重视，建筑形状由原来的长方体、圆柱体等规整立方体向现在的异形体变化，作为建筑装饰的玻璃幕墙也随之变化；为满足异形要求，幕墙工艺在选材、材料尺寸和受力平衡上都复杂了许多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玻璃幕墙单体、蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构，该玻璃幕墙单体、蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构在固有受力体系无法改变的情况下，运用几何原理将立体的幕墙外形分化为一个个平面形状，由点及面、由面及体的塑造立体，形成异形玻璃幕墙外形；将成熟的平面玻璃幕墙工艺通过深化设计使用于新兴异形玻璃幕墙上，解决了目前异形玻璃幕墙选材难、材料尺寸多样、施工工艺复杂、施工管理繁琐等问题。
解决上述问题的技术方案是：一种玻璃幕墙单体，其特征在于：该玻璃幕墙单体是由m块标准玻璃以及n块非标准玻璃和结构边框线组合构成，每块标准玻璃的形状为矩形或正方形，结构边框线为正六边形或矩形或梯形，n块非标准玻璃位于m块标准玻璃外围与结构边框线构成的空隙之间，m、n的取值范围是：m、n为4～12之间的偶数。
所述的玻璃幕墙单体的进一步技术方案是：该玻璃幕墙单体是由4块标准玻璃Ⅰ以及4块非标准玻璃Ⅰ和结构边框线Ⅰ组合构成，标准玻璃Ⅰ的形状为矩形，所述的边框线Ⅰ为正六边形，所述的非标准玻璃Ⅰ为两直角边分别与标准玻璃Ⅰ的两边相等的直角三角形Ⅰ，即：1/2标准玻璃Ⅰ。
所述的玻璃幕墙单体的进一步技术方案或是：该玻璃幕墙单体是由m块标准玻璃Ⅱ以及n块非标准玻璃Ⅱ与结构边框线Ⅱ、结构边框线Ⅲ或结构边框线Ⅳ组合构成，标准玻璃Ⅱ的形状为正方形，所述的结构边框线Ⅱ、结构边框线Ⅲ或结构边框线Ⅳ分别为正六边形、矩形或梯形，所述的非标准玻璃Ⅱ为规则或不规则形状。
相关的另一技术方案是：一种蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构，其特征在于：该蜂窝状的外凸型不规则幕墙是由P块玻璃幕墙组件组合构成；使用时，将平面不等大三角形玻璃幕墙两两延等边连接，形成蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构；P的取值范围是：p为大于3的整数；
所述玻璃幕墙组件包括正六边形幕墙组件、三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅰ、三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅱ；
所述正六边形幕墙组件、三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅰ以及三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅱ均是本发明上述的玻璃幕墙单体以及龙骨构成；
正六边形幕墙组件是由P块正六边形玻璃幕墙单体构成；
三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅰ是由不规则三角形型钢龙骨以及P块正六边形玻璃幕墙单体构成；
三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅱ是由等边三角形型钢龙骨以及P块正六边形玻璃幕墙单体构成；
边长不等大的三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅰ与三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅱ两两延等边连接，形成宛如钻石的蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构。
由于采用上述技术方案，本发明之一种玻璃幕墙单体、蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构与现有的技术相比具有以下有益效果：
一、对于玻璃幕墙单体、蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构而言，具有以下优点：
1、由于该玻璃幕墙单体是由m块标准玻璃1以及n块非标准玻璃2和结构边框线3组合构成，每块标准玻璃1的形状为矩形或正方形，作为主材的标准玻璃尺寸统一，便于采购、管理；
2、由于该玻璃幕墙单体（包括四边形、梯形和正六边形）为平面结构构件，施工工艺成熟；
3、玻璃幕墙单体1的结构线条3选材多样性，同时满足现有的隐框和明框两种玻璃幕墙的需求；
4、多个正六边形玻璃幕墙单体组成的正六边形玻璃幕墙组件A呈现蜂巢状，造型美观；
5、单元体正六边形玻璃幕墙单体借助玻璃幕墙固有的受力型钢龙骨4作为正六边形玻璃幕墙组件A区域分割线，保证大型幕墙的自身重力及受力传递满足设计要求。
6、三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件ⅠB、三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件ⅡC运用三角形三边关系管理玻璃幕墙，借助玻璃幕墙固有的受力型钢龙骨41、42作为正六边形玻璃幕墙组件B区域分割，形成平面三角形幕墙；较一般幕墙型钢龙骨横平竖直的观感更有视觉效果。
7、相邻三角形使用等长的共享边，保持了设计的美观性；
8、运用型钢龙骨4刚性大的特征，为两个相邻三角形蜂巢状玻璃幕墙面B并设计一定角度，让原本的平面结构形成相交关系，形成外凸或者内凹的形状变化；
9、多个相邻三角形蜂巢状玻璃幕墙面C通过深化设计，面与面之间两两相交，并且都形成一定的角度，最终闭合，形成异形体；用成熟的平面玻璃幕墙工艺简化了异形玻璃幕墙结构。
二、实施本发明一种玻璃幕墙单体、蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构的施工方法而言，具有以下优点：
1、能降低施工难度，缩短工期：将异形三维曲面造型用二维平面方式体现，使用由正六边形蜂窝为点、三角形平面玻璃幕墙为面、面与面等边连接为体的方式塑造建筑外形，降低施工难度，缩短工期43天。
2、运用隐框玻璃幕墙施工技术，属于框架支撑类幕墙，技术成熟,幕墙密闭性好、拼缝大小均匀、过渡平滑、立面平整度高，艺术效果得到完好的展现，取得了良好的社会效益。
3、节约施工经费：本发明幕墙钢结构受力体系取消立柱改为梁式受力，较引进高强型材，大大节约施工费用。
4、幕墙安装搭配金属格栅质轻，工厂制作，与幕墙同步施工，施工周期短，成品保护容易、清洗简便、更换易操作。
5、使用铝制方通、单板等产品，满足抗拉、抗剪强度要求，自重轻，拼装式施工，提高施工速度50%～80%。
下面结合附图和实施例对本发明之一种玻璃幕墙单体、蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构的技术特征作进一步说明。
附图说明
图1-1：实施例一所述玻璃幕墙单体结构示意图之一；
图1-2、实施例一所述玻璃幕墙单体结构示意图之二（边框线为正六边形、标准玻璃为正方形）；
图1-3：实施例一所述玻璃幕墙单体结构示意图之三；（边框线为矩形、标准玻璃为正方形）；
图1-4：实施例一所述玻璃幕墙单体结构示意图之四；（边框线为梯形、标准玻璃为正方形）；
图2-1实施例一所述玻璃幕墙单体结构示意图之五（边框线为正六边形、标准玻璃为长方形、明框）；
图2-2：实施例一所述玻璃幕墙单体结构示意图之六（边框线为正六边形、标准玻璃为长方形、暗框）；
图3：实施例二所述蜂窝状的平面玻璃幕墙的结构示意图；
图4：构成实施例三所述蜂窝状的外凸型不规则幕墙之三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅰ结构示意图；
图5：构成实施例三所述蜂窝状的外凸型不规则幕墙之三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅱ之结构示意图；
图6-1：实施例三所述蜂窝状的外凸型不规则幕墙型钢龙骨结构示意图；
图6-2：实施例三所述蜂窝状的外凸型不规则幕墙结构示意图之一（由三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅱ构成的）；
图7：实施例三所述蜂窝状的外凸型不规则幕墙结构示意图之二（由三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅰ构成的）；
图8-1、图8-2:实施例三所述蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构示意图。
图9-1:一种蜂窝状的外凸型不规则幕墙之隐框幕墙施工方法的工艺流程图；
图9-2:一种蜂窝状的外凸型不规则幕墙之明框幕墙施工方法的工艺流程图；
图10-1：采用蜂窝状的外凸型不规则幕墙之明框幕墙施工方法的酒店钢架模型图；
图10-2：蜂窝状的外凸型不规则幕墙的结构受力示意图；
图11：蜂窝状的外凸型不规则幕墙的轴立面展开图；
图12：蜂窝状的外凸型不规则幕墙的工程立面图（上部仅钢架、下部为完成效果）。
图1～图8-2中：
1-标准玻璃，11-标准玻璃Ⅰ，12-标准玻璃Ⅱ；
2-非标准玻璃，21-非标准玻璃Ⅰ、22-非标准玻璃Ⅱ；
3-结构边框线，31-结构边框线Ⅰ、32-结构边框线Ⅱ，33-结构边框线Ⅲ，
34-结构边框线Ⅳ；
41-三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅰ的型钢龙骨（不等边三角形）；
42-三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅰ的型钢龙骨（等边三角形）；
A-正六边形幕墙组件，B-三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅰ，
C-三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅱ。
图9-1～图12中：
51-龙骨，52-相贯线；
LBY-铝合金百叶，FMGS-蜂窝格栅幕墙，LDB-凹形铝单板幕墙，YK-隐框玻璃幕墙，MK-明框玻璃幕墙。
具体实施方式
实施例一：
一种玻璃幕墙单体，该玻璃幕墙单体是由m块标准玻璃1以及n块非标准玻璃2和结构边框线3组合构成，每块标准玻璃1的形状为矩形或正方形，结构边框线3为正六边形或矩形，n块非标准玻璃2位于m块标准玻璃1外围与结构边框线3构成的空隙之间；m、n的取值范围是：m、n为4～12之间的偶数；
根据构成该玻璃幕墙单体的标准玻璃1以及非标准玻璃2和结构边框线3的形状不同，玻璃幕墙单体有以下不同的结构方式：
实施例一结构之一：
1、正六边形玻璃幕墙单体：
如图2-1所示，该正六边形的玻璃幕墙单体是由4块标准玻璃Ⅰ11以及4块非标准玻璃Ⅰ21和结构边框线Ⅰ31组合构成，标准玻璃Ⅰ11的形状为矩形，所述的边框线Ⅰ31为正六边形，所述的非标准玻璃Ⅰ21为两直角边分别与标准玻璃Ⅰ11的两边相等的直角三角形Ⅰ21，即：1/2标准玻璃Ⅰ11。
如图1-2所示，该正六边形的玻璃幕墙单体是由8块正方形标准玻璃Ⅱ12以及9块非标准玻璃Ⅱ22和结构边框线Ⅱ32组合构成，所述的边框线Ⅱ32为正六边形，所述的非标准玻璃Ⅱ22为不规则形状；作为本发明实施例的一种变换，正方形标准玻璃Ⅱ12的块数m、非标准玻璃Ⅱ22的块数n还可以增减，一般m、n的取值范围是：m、n为4～12之间的偶数；
2、矩形（正方形）玻璃幕墙单体：（参见图1-3）
如图1-3所示，该矩形（正方形）的玻璃幕墙单体是由8块正方形标准玻璃Ⅱ12以及8块非标准玻璃Ⅱ22和结构边框线Ⅲ33组合构成，所述的边框线Ⅲ33为矩形（正方形），所述的非标准玻璃Ⅱ22为规则形状；
3、梯形玻璃幕墙单体：（参见图1-4）
如图1-4所示，该梯形的玻璃幕墙单体是由4块正方形标准玻璃Ⅱ12以及4块非标准玻璃Ⅱ22和结构边框线Ⅳ34组合构成，所述的结构边框线Ⅳ34为梯形，所述的非标准玻璃Ⅱ22为不规则形状；
作为本发明实施例的一种变换，正方形标准玻璃Ⅱ12的块数m、非标准玻璃Ⅱ22的块数n还可以增减，一般m、n的取值范围是：m、n为4～12之间的偶数。
实施例二：蜂窝状的平面玻璃幕墙的结构-即：正六边形幕墙组件A：
如图3所示，该蜂窝状的平面玻璃幕墙是由正六边形幕墙组件A：该正六边形幕墙组件A是由实施例一所述各型正六边形的玻璃幕墙单体组成，具体结构参见实施例一之结构1，正六边形玻璃幕墙单体，参见图2-1、图2-2，图2-1为明框，图2-2为隐框。
实施例三：蜂窝状的外凸型不规则幕墙：
该蜂窝状的外凸型不规则幕墙是由P块玻璃幕墙组件组合构成；使用时，将平面不等大三角形玻璃幕墙两两延等边连接，形成蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构（参见图8-1、图8-2）；
所述玻璃幕墙组件包括三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件ⅠB（参见图4）、三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件ⅡC（参见图5）；
三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件ⅠB以及三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件ⅡC均是由实施例一所述的玻璃幕墙单体以及龙骨构成；
所述三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件ⅠB是由不规则三角形型钢龙骨41以及P块正六边形玻璃幕墙单体构成（参见图4）；
三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件ⅡC是由等边三角形型钢龙骨42以及P块正六边形玻璃幕墙单体构成（参见图5）；
边长不等大的三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件ⅠB与三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件ⅡC两两延等边连接，形成宛如钻石的蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构（参见图6-2、图7、图8）。
上述P的取值范围是：p为大于3的整数，一般取值范围是；p为3～10000之间的任意整数，根据需要，还可以再大。
实施本发明实施例三所述的蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构的施工方法，通过将钻石型建筑外形三维转二维，使用型钢梁将平面不等大三角形玻璃幕墙两两延等边连接，形成外凸不规则形状，宛如钻石；
其施工工艺流程是：施工前准备→预埋铁件→安装连接件→竖梁定位放线→安装转接件→竖梁安装→层高及横梁定位→横梁角码-即横梁与竖梁连结的转接件的定位、安装→玻璃幕墙组件安装→格栅幕墙施工（参见图9-1、图9-2）；
在施工前准备阶段，先要进行深化设计：
对幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算，（包括荷载计算、立柱型材选用、立柱强度计算、立柱刚度计算、立柱抗剪计算）；
传统平面隐框幕墙，其结构受力传递特点为：荷载→玻璃→横向次龙骨→竖向主龙骨→结构预埋件→主体结构；其中，竖向主龙骨的端头通过相邻楼层中的预埋件与主体结构连接，形成经典的简支梁受力结构；
本发明之蜂窝状的外凸型不规则幕墙，由于其存在多条斜向平面相交的相贯线（参见图10-1），相贯线位于相邻楼层的临空处，竖向主龙骨无法直接把力传导到主体结构上，因此，本幕墙需要在相贯线处增加钢桁架梁，从而能够使得相贯线处两侧的竖向龙骨将荷载传递到桁架上，然后再通过桁架梁的两端传递到主体结构上（参见图10-2，如H桁架两端头固定于12、14层的楼层上），相较于传统受力体系，多出来的桁架梁相当于一个受力过渡结构；相贯线处幕墙结构受力特点为：荷载→玻璃→横向次龙骨→竖向主龙骨→桁架梁→结构预埋件→主体结构；
其次，通过受力计算，取消立柱，打破横平竖直的一般结构受力形式，通过将竖梁沿着直角坐标系的Y轴布置、横梁沿着直角坐标系的X轴布置，有效保证幕墙体系的承载能力；最后设计出蜂窝状的外凸型不规则幕墙的外形（参见图10-2、图11、图12），然后再进入下段的施工。
它具有能降低施工难度，缩短工期；施工技术成熟；幕墙密闭性好、拼缝大小均匀、过渡平滑、立面平整度高；使用铝制方通、单板等产品，满足抗拉、抗剪强度要求，自重轻，拼装式施工，提高施工速度、节约施工经费等优点；解决了目前异形玻璃幕墙选材难、材料尺寸多样、施工工艺复杂、施工管理繁琐等问题。
由于方法不是本专利申请保护范围，其具体步骤此处不再赘述。
Claims (4)
1.一种玻璃幕墙单体，其特征在于：该玻璃幕墙单体是由m块标准玻璃（1）以及n块非标准玻璃（2）和结构边框线（3）组合构成，每块标准玻璃（1）的形状为矩形或正方形，结构边框线（3）为正六边形或矩形或梯形，n块非标准玻璃（2）位于m块标准玻璃（1）外围与结构边框线（3）构成的空隙之间，m、n的取值范围是：m、n为4～12之间的偶数。
2.根据权利要求1所述的玻璃幕墙单体，其特征在于：该玻璃幕墙单体是由4块标准玻璃Ⅰ（11）以及4块非标准玻璃Ⅰ（21）和结构边框线Ⅰ（31）组合构成，标准玻璃Ⅰ（11）的形状为矩形，所述的边框线Ⅰ（31）为正六边形，所述的非标准玻璃Ⅰ（21）为两直角边分别与标准玻璃Ⅰ（11）的两边相等的直角三角形Ⅰ（21），即：1/2标准玻璃Ⅰ（11）。
3.根据权利要求1所述的玻璃幕墙单体，其特征在于：该玻璃幕墙单体是由m块标准玻璃Ⅱ（12）以及n块非标准玻璃Ⅱ（22）与结构边框线Ⅱ（32）、结构边框线Ⅲ（33）或结构边框线Ⅳ（34）组合构成，标准玻璃Ⅱ（12）的形状为正方形，所述的结构边框线Ⅱ（32）、结构边框线Ⅲ（33）或结构边框线Ⅳ（34）分别为正六边形、矩形或梯形，所述的非标准玻璃Ⅱ（22）为规则或不规则形状。
4.一种蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构，其特征在于：该蜂窝状的外凸型不规则幕墙是由P块玻璃幕墙组件组合构成；使用时，将平面不等大三角形玻璃幕墙两两延等边连接，形成蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构；P的取值范围是：p为大于3的整数；
所述玻璃幕墙组件包括正六边形幕墙组件（A）、三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅰ（B）、三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅱ（C）；
所述正六边形幕墙组件（A）、三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅰ（B）以及三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅱ（C）均是由权利要求1所述的玻璃幕墙单体以及龙骨构成；
正六边形幕墙组件（A）是由权利要求1所述的P块正六边形玻璃幕墙单体构成；
三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅰ（B）是由不规则三角形型钢龙骨41以及权利要求1所述的P块正六边形玻璃幕墙单体构成；
三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅱ（C）是由等边三角形型钢龙骨42以及权利要求1所述的P块正六边形玻璃幕墙单体构成；
边长不等大的三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅰ（B）与三角形蜂巢状玻璃幕墙面组件Ⅱ（C）两两延等边连接，形成宛如钻石的蜂窝状的外凸型不规则幕墙整体结构。
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