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摘要：幕墻和鋁合金窗都具有美觀、耐用、性能好的優點，因此，建筑外立面采用幕墻或鋁合金窗的工程項目越來越多。幕墻和鋁合金窗的形式多種多樣，本文結合工程實際案例，對一種介于玻璃幕墻和鋁合金窗之間的洞口式幕墻窗系統的優缺點、物理性能、構造節點設計、工程施工特點等進行分析，并介紹其在工程項目中的應用。
關鍵詞：洞口式幕墻窗系統的概念、構造節點、工程應用
隨著建筑行業的發展，建設方及建筑師對建筑外觀的要求越來越高，大部分現代高層建筑為實現美觀與功能的完美結合，都采用了玻璃幕墻。對于既有建筑特別是多層高層廠房和大型公寓的改建，為實現外觀和性能的升級，一種介于玻璃幕墻和鋁合金窗之間的“洞口式幕墻窗系統”無疑是很好的選擇。對于住建部建標[2015]38號所限制使用玻璃幕墻的部分建筑，為保證圍護結構的安全性、使用功能、外觀效果等，采用洞口式幕墻窗是一種有效的辦法。本文結合實際工程案例，對洞口式幕墻窗系統進行分析，介紹該系統的設計、物理性能要求、構造節點、施工安裝方式，以及洞口式幕墻窗系統在一些工程中的應用情況。
一、洞口式幕墻窗的概念
與建筑幕墻的定義不同，洞口式幕墻窗不跨層、安裝鑲嵌于洞口之中，四周邊或上下邊與洞口的連接方式類似普通鋁合金窗，但其玻璃面板（詞條“玻璃面板”由行業大百科提供）的安裝方式、開啟窗節點構造形式等與幕墻類似，比普通鋁合金窗具有更好的抗風壓性能，水密性和氣密性也更好。這種安裝在洞口內具有幕墻構造體系的窗墻系統，在國外通常稱為window wall，意思是“窗墻”，本文稱“洞口式幕墻窗系統”。
二、洞口式幕墻窗系統的幾種類型及構造節點
1、拼樘組合式
該類型也稱為聯排式，是由各單元通過中挺拼接而成，如下圖所示：
圖一拼樘組合式洞口幕墻窗系統立面大樣
圖二拼樘組合式洞口幕墻窗系統節點圖
2、構件式
該系統的構造節點與構件式幕墻類似，由鋁合金立柱將帶形窗洞進行分格，再安裝鋁合金橫梁（詞條“橫梁”由行業大百科提供），形成框格，然后安裝玻璃面板，如下圖所示：
圖三構件式洞口幕墻窗系統立面大樣
圖四構件式洞口幕墻窗系統節點圖
3、單元式
該系統是在洞口上下邊安裝鋁合金底座，將工廠加工組裝好的單元板塊運抵施工現場后，采用吊裝的方法，將單元板塊插接安裝在底座上，如下圖所示：
圖五單元式洞口幕墻窗系統立面大樣
圖六單元式洞口幕墻窗系統節點圖
三、洞口式幕墻窗在改建項目中的應用
該工程位于強臺風地區，是既有建筑改建項目，原為大型公寓和集體宿舍，改建為高級酒店，建筑高度約70米，對外圍護結構有較高的性能要求，外立面主要有石材幕墻、鋁板幕墻、塔樓洞口式幕墻窗等，由于洞口過高、過大，性能要求高，采用了單元式洞口幕墻窗系統。本工程改建前、后外觀效果如下圖所示：
圖七改造前外立面
圖八改造后外立面
1、洞口式幕墻窗節點設計
幕墻窗系統不僅僅是一種簡單的裝飾性維護結構，它也是建筑的一個有機組成部分。本項目洞口寬度普遍在7000mm左右，高度2800mm，由于分格尺寸大，地處強臺風地區，性能要求高，采用傳統鋁合金窗難以滿足要求，而且傳統鋁合金窗外觀也不符合建設方和建筑師對高級酒店大氣豪華、高品質的要求，經過多方深入分析研究，采用了洞口式幕墻窗系統，很好地融入到了建筑外立面之中。
該項目固定玻璃橫向分格為1975mm，開啟扇寬度為1150mm，高度為1300mm，采用單元式幕墻窗系統，與單元式幕墻類似，公母立柱為插接形式，三道膠條形成塵密線、水密線、氣密線，有效阻擋來自室外的灰塵與雨水，能夠滿足防水、氣密、節能的要求。玻璃使用硅酮結構膠固定在鋁合金框架上，玻璃外側采用鋁合金扣條，保證玻璃的安全性能，開啟扇的護邊與固定玻璃采用同樣的扣條形式，保持外觀的一致性。
圖九立面大樣
圖十幕墻窗標準豎剖節點
上端采用通長底座預先固定在主體結構（詞條“主體結構”由行業大百科提供）上，幕墻窗單元安裝就位后，再用螺釘（詞條“螺釘”由行業大百科提供）鎖緊扣條，形成C型固定槽口將幕墻窗單元扣住，鋁合金上橫之間有插芯連接。下端的鋁合金底座承托整個幕墻窗的重力，同時與上端的鋁合金上橫料共同承受風荷載，下橫梁與起底橫梁之間采用插接形式，也有三道密封線，有效保證幕墻窗系統的密封性能。
圖十一
起底橫梁上部水槽接縫處設置板鋁板或膠皮，通過密封膠粘貼在型材表面上，使起底橫梁形成一道完整的密封，起底橫梁前端位置與膠條交錯開排水孔，從而使公母立柱等壓腔內的雨水落入水槽后，通過排水孔排到室外。
圖十二
2、洞口式幕墻窗優缺點分析
洞口式幕墻窗系統優點主要是：將大洞口分割成數個單元，所有單元在加工廠組裝完成，與傳統構件式相比，將絕大部分的工序留在了加工廠，避免了現場施工質量控制難、安裝成本高的難題，有助于提高施工質量、縮短施工工期;板塊間采用對插接縫，更能適應外力變形，提高抗震性能;幕墻窗板塊間采用密封膠條防水，減少了施工現場施打密封膠的工序。
幕墻窗系統有一些缺點：普通鋁合金窗型在各家型材廠一般都有現成模具，可隨時加工生產，幕墻窗系統使用的型材種類較多，需要開模，增加費用且周期較長;幕墻窗系統一般都需要根據各個工程進行設計，性能需要通過試驗去驗證，對設計及施工技術有較高的要求;另外，幕墻窗系統的型材截面（詞條“截面”由行業大百科提供）一般都比傳統鋁合金窗型大，成本較高。
3、洞口式幕墻窗物理性能分析
由于本項目窗墻系統采用了單元式幕墻構造系統，單元之間以及與主體結構四周都采用插接的方式，防水體系采用密封+疏導+排水結合的方式，且型材截面尺寸較大、壁厚較厚，物理性能較好。
抗風壓性能達到3級，如圖所示：
圖十三建筑幕墻抗風壓性能分級表
氣密性能達到建筑幕墻要求的3級，比外窗氣密性能6級高，
圖十四建筑幕墻氣密性能分級表
圖十五外窗氣密性能分級表
幕墻窗系統平面內變形性能優于傳統的外窗，傳統鋁合金外窗四周采用金屬（詞條“金屬”由行業大百科提供）固定件固定在主體結構上，而幕墻窗系統四周采用插接式構造，使幕墻窗與主體結構之間有更好的變形能力，以適應主體結構的各種變形，即使本項目采用了大尺寸的板塊，但其平面內變形性能完全能夠滿足主體結構的變形要求。
圖十六幕墻窗與主體結構連接構造 圖十七傳統窗與主體結構連接構造
本項目的水密設計采用多道密封，合理的排水的方式，有著較好的水密性能，達到建筑幕墻要求的3級。
圖十八幕墻窗水密性能分級表
四、洞口式幕墻窗系統在醫院建筑中的應用
1、某醫院住院樓的初步設計方案：
圖十九某醫院住院樓效果圖
圖二十某醫院住院樓節點圖
2、某醫院住院樓的初步設計方案：
圖二十一某醫院住院樓效果圖
圖二十二某醫院住院樓節點圖
由于醫院建筑一般層高較高，洞口尺寸較大，分格尺寸也較大，項目地處沿海強臺風多發區，對幕墻窗系統的性能要求很高，用普通的鋁合金窗難以達到要求，建標[2015]38號又限制使用玻璃幕墻，因此采用了洞口式幕墻窗系統。
五、結語
洞口式幕墻窗系統有著普通鋁合金窗型不具備的優越性能，在建筑外圍護結構中已經得到了越來越多的應用，特別是既有大型公寓和高層廠房等改建項目，以及建標[2015]38號限制使用玻璃幕墻的部分建筑，為保證結構的安全性、使用功能、外觀效果，采用截面尺寸更大、連接更可靠、玻璃面板安裝更牢固、開啟窗更安全、有更好的水密性和氣密性、更加節能的洞口式幕墻窗系統，顯然是更好的選擇。只要在項目的設計及施工中，抓住技術要點，把握設計源頭，控制關鍵工序，充分發揮幕墻窗系統的優勢，為建筑提供更多更好的選擇，這種外形美觀、性能優良的窗墻系統將廣泛地應用于更多形式的建筑中。
參考文獻
[1] 《幕墻工程防雨水滲漏措施》閉思廉著
[2] 《建筑幕墻抗震構造設計》王寶閉思廉著
