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钢框架玻璃幕墙给力建筑节能
2010年12月15日 阅读2529次

   随着国家节能减排战略的不断推进,占全社会总能耗30%的建筑节能越来越受到社会的广泛关注。建筑节能作为一个综合性很强的系统工程,它涉及到法规的实施、建筑的设计、材料的选用、节点的构造、加工与安装甚至用户的行为习惯。只有在每一个环节都保证了正确的方案和严格的实施,建筑节能才不仅仅是一些亮丽的概念和卖点,而是经得住实践考验的真正的节能建筑。

  钢框架玻璃幕墙作为玻璃幕墙系统里的一个特别领域,它适用于大跨度、大空间的建筑立面及采光顶。由于钢材有比铝合金更低的导热性能,可以通过型材的选用和节点的构造实现通透美观又节能环保的建筑外立面。此外,钢框架优良的耐火性能使节能的幕墙同时能安全防火,从而达到了功能与形式完美的统一。

  近年来,玻璃幕墙在建筑上的应用越来越广泛。作为在承担建筑外围护结构的同时又展示建筑形象的构件,玻璃幕墙如何节能常常成为关注的焦点。从技术上讲,玻璃幕墙的节能也是一个系统工程。除了正确选用在幕墙中所占面积最大的玻璃外,还需要有合适的支撑框架系统、紧固件、密封条、黏结剂及预埋件等,这些彼此相关的构件组成一个完整的系统。

  目前,中国幕墙的生产和应用已走在了世界的前列。而在实际工程当中,尽管也出现了不少优秀的作品,但迄今为止却还没有诞生出可以在国内或国际上可以普遍采用的幕墙系统。国内的常见做法是,针对具体项目,设计师和幕墙公司以“量身定作”的方式创造出一些幕墙节点,它们可能会很有特色,但由于工期、造价等多方面原因,这些节点难以与经过长期研发和试验出来的系统产品在性能上、综合指标上相比。它们要不被人简单复制,要不难以普及推广,这就成为了幕墙节能发展道路上的一道瓶颈。

  通常,一个能被称之为节能或低碳的建筑需要具备以下特征:在设计、生产和制作过程中消耗较少的资源;具有良好的性能,如强度、保温、防水和密封性;对环境没有污染和损害;使用的寿命长;可以回收并循环利用。

  我们所见到的玻璃幕墙大部分是铝合金为支撑构件的幕墙,钢框架的使用似乎并不多见。其实,在幕墙项目里,钢框架的使用在国际上由来已久,在国内也是一样,比如应用在大型的展会、车站、机场等公共建筑中。但这类建筑中多半采用工字钢、T型钢或U型钢,它们与钢结构一起形成一个力学支撑体系。这类钢基本上是热成型钢,或者称之为“粗钢”,它的成型机制决定了其外观造型粗犷有余而精细不够,与常见的铝合金型材相比精细度上相差甚远。

  而今,在欧洲所普遍采用的钢型材是由薄壁型钢卷材,经过冷弯和冷拔成型,并通过高频对焊而形成强度和精度都极高的无缝钢管,其外形多种多样,和铝合金型材一样精致美观。它的型材结构可采用焊接方式(这与国内常见的彩板开口型材或折弯钢板完全不一样),并有与之配套的一系列五金及密封配件,包括玻璃压板和装饰盖板等,这样构成一套完整的幕墙系统。它们经过了欧洲最为严格的测试,保温节能性能达到了很高的水平。钢型材通透美观、性能优异,不光保温节能,还有很高的安全性能,经常应用在大楼的裙楼外幕墙、门厅入口或是跨楼层的中庭空间等醒目部位。

  作为玻璃幕墙的一个特殊类别,钢框架与我们常见的铝合金比较,具有如下优势:
  一是钢材的强度(即弹性模量)是铝合金的3倍,可以用更细的型材承受更大的玻璃重量,玻璃尺度更大气,建筑立面更通透,尤其是在玻璃横向尺度大的时候,横梁尺寸更小。在一定空间跨度内,还可省掉一些幕墙的结构件。二是钢材的热膨胀系数仅为铝合金的58%,在钢型材与墙体的连结部位对变形要求更低,密封性能更容易保证。三是钢的热传导率仅为铝的32%,从材料本身来讲,钢框具有更低的U值(即Kjff),亦即更好的保温性能。

  幕墙如何节能,影响因素很多,除了正确选用好的中空玻璃,譬如采用low E中空玻璃、加惰性气体、选用暖边间隔条等以外,支撑玻璃和整个幕墙的框架系统往往是难度最大、构造最复杂,造型也是最丰富的一个构件。

  建筑的节能和建筑的安全往往是同时需要的,尤其是在公共建筑当中。譬如在有防火的地方,就需要设防火幕墙或门窗,并按消防的要求,提出相应等级的防火检测报告和产品。通常,保温节能的幕墙难以同时达到防火要求(以铝合金为框架的幕墙,不具备防火功能),而一般的防火幕墙又难以同时满足节能的构造要求。

  钢框架幕墙系统在保持其基本构造即保温性能不受改变的情况下,巧妙地将其中的普通五金配件 如密封胶条、绝缘钉、玻璃压板及支撑块等 用耐火的构件制成,再配以中空防火玻璃,在不改变幕墙任何外观的情况下,实现了节能与防火的完美统一。

  同样的道理,仅对五金配件进行局部的调整,配以相应的玻璃,就能让幕墙有防盗和防弹的功能,并保持外立面的通透和美观。在建筑立面当中,往往不同的位置有不同的功能,采用钢框架幕墙可以将不同功能的材料组合在一起,并保持统一的外观和完整的性能,这样就能使节能的幕墙也能满足多功能的使用要求。

  建筑业发展到今天,不光需要满足最基本的数量要求,还要满足高性能和高质量的要求。采用系统解决方案是幕墙门窗保温节能及可持续发展的一条有效途径。铝合金和钢框架两种框架系统在幕墙领域承担着不同职能和分工,相互补充、相互依赖。合理地选择材料,可以达到资源的节约和优化,从而为实现低碳社会尽到一份责任。




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