陶管幕墙的应用研究及启示

了解更多幕墙理论、软件操作等总结

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(有点意思,学习学习!)

幕墙项目中陶板及陶管的使用

可以帮助建筑表达特定的外立面效果

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01.

引 言

幕墙作为建筑的外维护结构,从诞生伊始仅仅作为建筑外承重墙的替代物,让建筑更为美观的单一功能发展到现在,越来越向多元纵深探索。内在彰显建筑个性,凸出建筑地位;外在与城市环境和谐共处,让建筑物内外交互更为自在。

幕墙早已跳脱出了建筑的范畴,被赋予越来越多的时代特征,用各异的姿态诠释多彩的建筑性格,热情跳跃,抑或沉稳内敛;自由洒脱,也可以委婉动人。

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陶制品的诞生则给建筑物着上了一件文化的长衫,不管是陶瓷板,陶土板还是陶管,在这种最为接近自然的材料的烘托下,仿佛褪去了建筑物置身尘世的浮华,让一切慢下来,好像她有很多故事要说给你听。

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02.

工程材料

中国是陶瓷的发源地。制陶烧陶工艺在中国,有着源远流长的历史。从秦砖汉瓦时代的亭台楼阁,到今天现代建筑中的陶土构件;无论是美学,抑或功能。

陶,作为承载文明的一个具象,已然从原始的“制品”转化为艺术的“作品”。陶,被当代建筑师发现之后,越来越多的应用到标新立异的城市建筑体中。

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△杭州东原·印未来生活体验中心,陶构件

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△仪征综合体育馆,陶棍

2.1 陶产品类别

陶应用于幕墙的产品一般分为陶板和陶管

外表面处理方式有如下几类:

自然面、釉面、砂面、槽面以及仿古做旧

另外丰富的颜色

也为建筑师提供了更大的选择空间

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△陶板颜色分类

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△表面处理方式

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△陶板断面形式

2.2 陶产品物化性能与应用优势

陶板取材于天然陶土,生产过程不产生废气,污水,废渣,比普通陶瓷节水百分之五十以上,能耗较低,属于绿色环保的建筑材料。另外,陶板自身很多优良的物化性能也决定了其作为幕墙外表皮材料的出色表现。

物化性能参数

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由上表可以看出,较轻的自重降低了陶板幕墙的施工难度及安全隐患;较强的抗冻性和耐腐蚀性能以及自洁性很大程度上降低了材料的维护保养成本;

另外,较高的防火等级和热阻,较强的隔音性能以及非常低的放射性都决定了陶板成为一种绿色、环保且低能耗的绝佳外立面材料的潜力。

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那么从建筑效果,结构适用性

以及施工便捷性上来讲

陶板幕墙和其他幕墙对比又有哪些优势呢

不同非透明幕墙系统对比

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由上表可见,相比石材幕墙,陶板幕墙自重轻,工厂预留槽口,施工更为便捷;色差小,自洁性强,外观效果更容易得到长久的保证。

相比铝板幕墙,不褪色,不易污染,而且保温性能强,更符合绿色建筑的整体趋势;对比瓷板幕墙,陶板幕墙则拥有更为便捷的挂接方式,更好的隔音性能,更低的材料破损率。

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03.

工程技术解析

3.1 陶管产品及其单元构造

本文以陶管幕墙的既有项目为例作重点分析

该项目外立面采用白色釉面陶管

每三根独立的陶管通过连接件

端头组件以及沉头自攻钉组成一个陶管单元

然后挂接到龙骨体系上去

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因陶棍为脆性材料,在清洗、施工过程中外力等其它外部因素作用下,有可能出现破碎、整根脱落的情况,因此陶棍内壁内衬防爆膜,腔内增加通长设置的铝合金芯管。

端部通过铝合金高强挂件系统与索连接,铝合金芯管端部与陶棍内部通过EPDM柔性连接,这样主受力构件为铝合金芯管,而陶棍仅为装饰材料,即使出现破损,也能够有效避免整根脱落的潜在危险。

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△陶管各组件

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△陶管单元

3.2 陶管挂接体系解析

3.2.1 陶管幕墙外观与挂接样式

由图可见本项目外立面实为双层幕墙,内侧为铝板幕墙,中间为检修栈道,外侧为陶管幕墙。

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△拉索陶管幕墙标准横剖             △内外侧幕墙实景

外立面陶管系统采用拉索作为结构受力构件,有利于外观效果的完整性,同时索为柔性结构便于找形。陶棍三根一组,错缝排布,由于陶管幕墙所在立面为双曲抛物面,所以从下到上间距从40—100mm渐变,每几层变化一次,保证立面上陶管曲线排布流畅。

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△陶管幕墙挂接样板

3.2.2 拉索结构

拉索作为陶管幕墙的龙骨体系,自身固定在从主体钢结构外挑的环向钢梁上。

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△拉索安装施工

为合理利用拉索,最大化其利用率,结构设计考虑运用φ16不锈钢拉索,并且每四层作为一个张拉段,上下设置调节端,其他中间层为滑移支座,控制水平受力及立面找型,此方案可节省3/4的调节端,节约成本,张拉费用也降低。

拉索固定端布置在张拉段的底层和顶层,为了控制拉索的整体水平挠度可对预加应力进行控制和调节;中间楼层作为滑动支座,不承担竖向力,在张拉调节完毕,陶管挂接安装妥当后进行最后的锁紧固定。

拉索的选择需要通过计算配合,并考虑边界条件。本案拉索幕墙作为最外侧陶管幕墙的受力构件,仅需考虑幕墙体系的初始预拉力、自重、水平风荷载以及地震荷载,竖向活荷载,还有温度荷载。

拉索结构不需要考虑主体出挑钢结构变形对它的影响。另外边界条件上,每隔四层对拉索设置竖向位移的约束,其余楼层仅约束水平位移。

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△陶管幕墙区域分布 / 陶管幕墙计算模型

3.2.3 陶管的挂接

每三个陶管组成一个陶管单元,通过连接件等组件组合而成,最外侧的连接件上有两个挂孔。而每根拉索在与陶管单元拼缝对应的地方都有一个槽型的卡件,槽型的卡件对穿两根挂接螺栓和一根限位螺栓。

拉索全部施工完成后,再将每一个陶管单元挂到两根挂接螺栓上,并由中间M5的不锈钢螺栓进行限位,避免陶管单位的脱落。

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△挂接螺栓与限位螺栓正面与背面

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△陶管端头挂件                      △陶管挂接节点

3.2.4 陶管转角连接

幕墙转角的处理没有采用开模的带弯折造型的陶管,而是用型材作为转接过渡。

两侧的陶管单元分别与转角型材之间做了一个类似于合页的连接件,可以适应任意角度的弯折造型。

这个巧妙的手段避免了为适应不同角度的转折,花费大量成本用不同的模具加工折弯型一体陶管的做法。

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△转角过渡型材

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△转角陶管单位端头特殊角码 / 类合页转接件

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△转角室外看面 / 转角室内看面

04.

总结

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国内建筑幕墙经历30多年的发展,已建立起了国家行业标准体系,并完成了巨量工程实践,同时与建筑设计一体化程度大幅提升,但其性能和品质提高空间依然很大。未来,随着陶管幕墙工程设计个性化比例的提高,越来越多的工程涉及新技术、新材料和新工艺的变革和发展,预计建筑工程产值将继续增长。


公众号: 幕匠周记 | 作者: 幕友 | 发布时间: 2023-03-04 06:00:00 | 文章地址: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1MDU0MDQzMQ==&mid=2247494210&idx=1&sn=5bc490d6ac75e7ed30e91a48c83ab241&chksm=e81975783b2e19455821e731bb0fab86cf2ecedce14c9fc667da9da0df291a6a3e48ee05035a&scene=27#wechat_redirect

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