二十世紀(jì)后期世界建筑史上一個重大進(jìn)展就是玻璃材料從傳統(tǒng)定位于建筑構(gòu)件到現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,這是二十一世紀(jì)重要建筑材料和結(jié)構(gòu)發(fā)展方向。與此同時鋼結(jié)構(gòu)也從傳統(tǒng)的承重結(jié)構(gòu)向藝術(shù)鋼結(jié)構(gòu)拓展。新的玻璃裝配技術(shù)(膠縫連接、點式玻璃裝配)的出現(xiàn)沖破了傳統(tǒng)的夾持固定玻璃的方法。這三股發(fā)展潮流的匯合誕生了現(xiàn)代全玻璃建筑。它是集建筑藝術(shù)、建筑技術(shù)、建筑功能為一體的新型建筑。
重點討論點式玻璃裝配技術(shù)及其新拓展。點式玻璃裝配始于30年前補訂式裝配體系,以后發(fā)展了平式裝配體系,1986年又發(fā)展了球鉸連接裝配體系,這些體系就是普遍使用的固定式(活動式)浮頭(沉頭)連接件。隨著點式玻璃裝配技術(shù)廣泛應(yīng)用,以及新的建筑、結(jié)構(gòu)出現(xiàn),對點式玻璃裝配技術(shù)提出了新要求,這樣就有新的點式裝配技術(shù)出現(xiàn),并且使點式玻璃裝配技術(shù)使用有新領(lǐng)域并發(fā)展其配套技術(shù),現(xiàn)介紹如下:
1、無孔點式裝配。
補釘式(平式)裝配體系,要在玻璃四角開孔,將連接螺栓穿過孔洞,把玻璃固定,并安裝在鋼爪上。無孔點式裝配,玻璃上不打孔,而將T型連接板的凸脊伸在兩塊玻璃接縫中,在外側(cè)加上膠墊和蓋板將玻璃固定,它雙有兩種形式,即邊接縫裝配和角接裝配。連接縫裝配是在玻璃兩水平邊上各設(shè)兩個連接板,每塊連接板固定上下兩塊玻璃,一塊玻璃上有上、下兩組共四個固定點。角接裝配是在四塊玻璃連接處設(shè)連接板,每塊連接板固定四塊玻璃,這樣每塊玻璃四只角被固定。最近又開發(fā)出單索無孔點式裝配體系法(Minimum joint Glazing)。這個體系不采用雙層索桁架,而是在玻璃上、下(左、右)分格接縫位置設(shè)縱、橫交叉的鋼索(單索),在索交叉處用固定板與連接板固定在一起形成MJG體系(最小裝配法),這樣玻璃通過四角連接板固定在索網(wǎng)上,形成墻面。
2、點式裝配體系。
一般點式玻璃裝配系統(tǒng)是在桁架(桿件)上裝鋼爪,再在鋼爪上安裝固定式(活動式)連接件,再用浮頭(沉頭)螺栓將玻璃固定,所謂筒式點式裝配,是趨勢在桿件上焊兩上耳子,耳子打孔以代替鋼爪,玻璃用沉頭連接螺栓固定在耳子上,形成墻面(屋面)系統(tǒng)。還有一種用在雨蓬上的筒式裝配體系,它在玻璃四個角開孔(轉(zhuǎn)角處在尖部再開一個孔),將沉頭螺栓穿過玻璃開孔與拉桿連接,拉桿固定在墻面上,將玻璃掛起形成雨蓬,有過這只能用于風(fēng)荷載小的地區(qū),因為雨蓬在風(fēng)運動過程中會因吸力而向上運動,它完全靠玻璃自重平衡,當(dāng)風(fēng)吸力超過自重時,雨蓬可能會上翻破壞。
3、索系-明框幕墻組合體系。
當(dāng)明框幕墻用在跨度很大的建筑時,所用桿件(立柱)就會很粗大,有時不能采用單梁結(jié)構(gòu),而必須采用桁架?,F(xiàn)在采用索系-明框幕墻組合體系,明框幕墻后側(cè)設(shè)索桁架,索桁架的連系桿(撐桿)位于立柱與橫梁交接處與立柱連接。這樣明框幕墻用點連接將荷載傳給索桁架,索杵架成為主要受力結(jié)構(gòu)。立柱、橫梁僅隨玻璃邊長跨度的荷載,可以用較小斷面,由于索纖細(xì),索桁架顯得輕巧。 4、梯井點式裝配玻璃幕墻。
觀光電梯井玻璃橫分格處要設(shè)一道橫梁,橫梁固定在電梯井兩側(cè)主體結(jié)構(gòu)上,橫梁將玻璃托起,并將玻璃隨的荷載傳遞給主體結(jié)構(gòu)。這樣每隔1.5~2米就有一道橫梁,電梯在高速升降時,人面對這些橫梁就有眩暈的感覺。為了避免眩暈有些人不得不背向外側(cè),這樣就違背了觀光的初衷?,F(xiàn)在點式玻璃裝配應(yīng)用到觀光電梯井幕墻上,就使這個問題迎刃而解,觀光電梯正面的視角范圍內(nèi)一部分沒有橫梁,而兩側(cè)(人的視覺范圍以外)橫梁不會對觀光產(chǎn)生影響,這樣在電梯井兩側(cè)主體結(jié)構(gòu)上設(shè)懸挑梁,挑出長度一般不超越進(jìn)入人的視覺范圍。對懸挑梁設(shè)置有兩種方案,和中方案每一(二層)設(shè)一組懸挑梁,在懸挑梁上安裝立桿,在立桿上安裝鋼爪,玻璃安裝上鋼爪上,這樣當(dāng)中(在人的視覺范圍)一塊玻璃,從上到下就沒有橫向桿件分隔。還有一種方案按每一玻璃分格(玻璃高度)設(shè)一組懸挑梁,鋼爪直接安裝在懸挑梁上,在鋼爪上固定玻璃其效果是一樣的。
5、點式裝配玻璃樓梯踏步板與攔板。
玻璃作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件用作樓梯踏步板是樓梯結(jié)構(gòu)的一次革命,用點式裝配技術(shù)來安裝玻璃踏步板是最成功的方法,在樓梯鋼結(jié)構(gòu)上安裝I形鋼爪,再將玻璃踏步板用沉頭連接件將玻璃固定在鋼爪上,樓梯踏板就形成了。同時樓梯玻璃攔板也固定到安裝在欄桿柱上的I形鋼爪上,形成完整的全玻璃樓梯體系。
6、外露式錐形張拉索結(jié)構(gòu)玻璃采光頂。
錐形索桁架的頂點懸掛在懸挑梁上,從頂點向下散射若干榀索桁架形成三角(四角、五角、……、多角)錐。在索杵架內(nèi)側(cè)安裝鋼爪,在鋼爪下由沉頭螺栓固定玻璃,形成外露索系玻璃采光頂。
7、索(玻璃)一張拉膜結(jié)構(gòu)體系。
拉索與張拉膜結(jié)構(gòu)均屬張拉結(jié)構(gòu),兩者有張拉共性,因此二者可組合成一種新型索(玻璃)-張拉膜結(jié)構(gòu)體系。它有兩種形式,一種是單體索(玻璃)-張位膜結(jié)構(gòu),即錐體頂部為索(玻璃)采光頂,這一部分用于采光,同時其下部的環(huán)就是張拉膜結(jié)構(gòu)的上部固定環(huán),即張拉膜上部用環(huán)固定,下部分點張拉。還有一種群體式索(玻璃)-張拉膜體系。一組結(jié)構(gòu)體系中,一部分為張拉膜,一部分的閏索式玻璃采光頂。這樣在一個群體索(玻璃)-張拉膜結(jié)構(gòu)體系中,采光部分只占一部分,不致內(nèi)部光線過強。實際上是第6項拉索式全玻璃采光的變型結(jié)構(gòu)。
8、點式全玻璃幕墻上開窗與開門。
傳統(tǒng)的做法是在門洞處設(shè)鋼構(gòu)架,索桁架錨固定在門洞口鋼構(gòu)架上,再在鋼構(gòu)架上安裝門扇,達(dá)到開門的目的?,F(xiàn)在可以直接在玻璃墻面上開單扇小門和窗。門采用平開門,用點式鉸鏈連接,一邊鉸鏈用沉頭螺栓固定在門側(cè)墻面玻璃上,一邊用沉頭螺栓固定在玻璃門扇上,用抽芯將兩邊鉸鏈連接形門,但要注意采取防水措施即在幕墻玻璃門洞上方用膠接固定玻璃披水(披水此門洞每邊大100mm),使上方?jīng)]玻璃下排的水由披水排掉,不接觸門扇上邊縫隙。在門扇兩側(cè)接縫處打一三角膠縫將接縫封閉,這樣才能防止雨水從門邊接縫滲入室內(nèi)。窗采用上懸窗,用點式連接鉸鏈,一邊固定在窗上方墻面玻璃上,一邊固定在窗扇上,用抽芯連接形成窗,同樣在窗上方墻面玻璃設(shè)玻璃披水(用透明膠固定)披水兩邊各比窗洞大100mm。窗扇玻璃與幕墻玻璃接縫處注三角形膠縫,防止雨水滲入,其中下方膠縫最好要蓋住墻玻璃2-3mm,效果更好。
隨著新型建筑(結(jié)構(gòu))不斷涌現(xiàn),需要開發(fā)出更多類型點式玻璃裝配技術(shù),同時點式玻璃裝配技術(shù)的使用領(lǐng)域也會不斷拓展。