玻璃幕墻開啟扇鎖點(diǎn)/鎖座結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)研究

梁李軍

廣州江河幕墻系統(tǒng)工程有限公司 廣東 廣州 511340

1 玻璃幕墻開啟扇現(xiàn)狀簡介

幕墻開啟扇承載著建筑室內(nèi)外交流的重要作用，直接影響著建筑通風(fēng)、保溫、節(jié)能及建筑效果。最常用的開啟扇形式為外開上懸開啟扇，隨著幕墻行業(yè)的發(fā)展，外開上懸開啟扇先后出現(xiàn)了摩擦鉸鏈、掛鉤及頂置合頁3種連接方式。

早期的幕墻門窗扇不大，用的是摩擦鉸鏈，即使窗扇沒有鎖閉，遇到大風(fēng)吹落的概率也很小，當(dāng)下的建筑師為了追求通透，大氣，要求玻璃幕墻的分格越來越大，幕墻開啟扇也隨著越來越大，面積達(dá)到3m2以上的窗扇比比皆是。加上采用中空玻璃，甚至采用中空夾膠玻璃，每個(gè)窗扇重量達(dá)100多公斤。傳統(tǒng)的摩擦鉸鏈已經(jīng)不能承受如此之重，而受限于窗框裝配空間及美觀影響，難以配置大規(guī)格、高承載力的幕墻五金件。

掛鉤及頂置合頁式由于自重直接由上橫梁承擔(dān)，能夠解決承受開啟扇較大自重問題。但隨之而來，窗扇墜落事件頻發(fā)。其中發(fā)生最多的就是窗扇沒有鎖閉，被大風(fēng)吹落。

為防止脫落，一般在窗扇上端安裝一個(gè)固定裝置，阻止發(fā)生向上位移，或者設(shè)置細(xì)鋼絲繩/鏈條，在窗扇將要掉落的時(shí)候拽住它。這些防脫措施安裝工序復(fù)雜，施工難度大，在很多工程中容易被施工人員遺漏，造成很大的安全隱患，仍然無法完全解決墜扇問題。近些年來，有越來越多的建筑選取了內(nèi)開啟扇的方案。內(nèi)開啟扇由于開啟方向是朝室內(nèi)側(cè)，所以不會有掉扇的憂慮，但同樣也有著其缺點(diǎn)，如侵占室內(nèi)空間、水密/氣密性能偏弱等[1]。

2 開啟扇鎖點(diǎn)/鎖座受力特性分析

在大風(fēng)作用下，未鎖閉開啟扇容易墜落，已鎖閉開啟扇墜落事件也時(shí)有發(fā)生。究其原因，主要是鎖點(diǎn)/鎖座系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的。

鎖點(diǎn)數(shù)的確定應(yīng)根據(jù)開啟扇尺寸及鎖點(diǎn)、鎖座受力能力確定，通常是按下列公式計(jì)算：

式中：n—鎖點(diǎn)的個(gè)數(shù)，取不小于計(jì)算值的自然數(shù)

Wk—風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

S—開啟扇面積

fa—單個(gè)鎖點(diǎn)允許使用的剪切力，取實(shí)際鎖點(diǎn)承載力值計(jì)算。

實(shí)際上，該計(jì)算方法是不正確的，它假設(shè)開啟扇是一個(gè)完全剛體，所布置的鎖點(diǎn)均勻承受整個(gè)開啟扇面積風(fēng)壓，但是開啟扇平面外是無法實(shí)現(xiàn)完全剛體的，荷載傳遞分配如示意圖（圖1），負(fù)責(zé)區(qū)域1的鎖點(diǎn)承受的荷載明顯比負(fù)責(zé)區(qū)域2的鎖點(diǎn)要大不少，同時(shí)，由于需要布置滑撐、執(zhí)手、轉(zhuǎn)角器等五金件，鎖點(diǎn)布置也不可能實(shí)現(xiàn)均勻設(shè)置，勢必存在不等距情況。如此一來，按上述公式計(jì)算出來的鎖點(diǎn)總數(shù)是滿足的，但某個(gè)或某幾個(gè)鎖點(diǎn)受力會大于其允許承載力，鎖點(diǎn)破壞從而導(dǎo)致窗扇脫落。開啟扇鎖閉是通過執(zhí)手撥動傳動桿/傳動器，將鎖點(diǎn)移動到鎖座位置搭接，由鎖座來實(shí)現(xiàn)約束開啟扇的往外運(yùn)動。所以保證鎖點(diǎn)與鎖座的有效搭接很關(guān)鍵[2]。主要有以下幾點(diǎn)：

①開啟扇鎖緊時(shí)，鎖點(diǎn)與鎖座中心應(yīng)在同一中心線上；有足夠的搭接量；鎖緊力適中，保證兩者搭接緊密的同時(shí)兼顧鎖閉靈活、不費(fèi)力；②多點(diǎn)鎖系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)同時(shí)受力，則鎖閉時(shí)一定要保證每個(gè)點(diǎn)搭接松緊度一致[3]；③開啟扇面積大于1.0m^2時(shí)應(yīng)設(shè)置多點(diǎn)鎖，鎖點(diǎn)布置根據(jù)受力計(jì)算確定，鎖點(diǎn)間距宜不大于500mm。

圖2 鎖點(diǎn)數(shù)量附件配置示意圖

3 其他對于開啟扇鎖點(diǎn)/鎖座受力的影響因素

①開啟扇扇料與玻璃面板間的黏結(jié)應(yīng)使用硅酮結(jié)構(gòu)膠；全結(jié)構(gòu)膠黏結(jié)，玻璃面板作為扇料組件的面內(nèi)支撐，可以提供很大的面內(nèi)剛度，能夠有效約束扇料受大風(fēng)壓時(shí)的扭轉(zhuǎn)變形，對于保證鎖點(diǎn)/鎖座的有效搭接起到極大作用；②合頁式或者無法布置傳動桿的開啟扇某條邊，采用中間鎖點(diǎn)/鎖座時(shí)，一定要注意設(shè)計(jì)之初就需要保證足夠的搭接量；③固定鎖點(diǎn)/鎖座的局部位置型材厚度偏小，導(dǎo)致受荷載時(shí)發(fā)生變形[4]。

4 結(jié)束語

進(jìn)一步的，僅從技術(shù)角度完善開啟扇設(shè)計(jì)仍然不是萬無一失，同樣需要從規(guī)范、從源頭上進(jìn)行相關(guān)約束?！巴L(fēng)換氣用幕墻開啟扇宜采用內(nèi)開窗及上懸外開窗等開啟形式。開啟扇的面積應(yīng)不大于1.8m2，開啟角度宜不大于30゜，開啟間距宜不大于300mm，開啟距離應(yīng)設(shè)置安全限位裝置?！?/p>