“挂轴式”玻璃幕墙横梁连接系统技术知识详解!

联合幕墙社区2018-11-08 14:35:40


前言


目前在国内幕墙行业常见的铝合金骨架幕墙横梁连接形式主要分为以下两种:

1、角片连接;

2、销钉连接。


除去以上两种常见的幕墙横梁连接方式外,还有多种非主流的幕墙横梁连接形式,而这些结构形式由于诸多原因在行业内未得到广泛的应用。


在众多铝合金玻璃幕墙横梁连接形式中,还是角片连接系统为最经典的结构形式。在国内长期得到最为广泛的应用。一种幕墙横梁的连接系统要在行业内得到认可必须具备它的相应优点。比如角片连接系统,其优点为:结构形式简洁、受力合理、材料用量少、施工方便。


但是角片连接系统也有其弊端。目前常用的角片连接系统大致也可分为两种:

1、开腔横梁

2、闭腔横梁。开腔横梁施工方便,但其结构受力较差,型材用量较大;闭腔横梁材料用量较少,结构受力较好,但其施工难度较大(必须横竖龙骨同时安装)。


本文将介绍一种新型的铝合金骨架玻璃幕墙横梁连接方式——“挂轴式玻璃幕墙横梁连接系统” (见图1)。                              


(图1)


本系统由立柱、横梁、挂轴、卡件、自攻螺钉组成,结构形式简洁(见图2)。其主要优点为:既采用闭腔横梁,又可以采取先安装立柱后安装横梁的施工工艺。  

(图2)


本文将对 “挂轴式玻璃幕墙横梁连接系统”的安装工艺及其各方面的性能构造进行深入分析。

2 挂轴式玻璃幕墙横梁连接系统的安装实现过程


第一步:在立柱上横梁连接位置加工出上下两个孔,两孔关于分格中心线对称(见图3)。



(图3)

第二步:将立柱安装调试完毕。


第三步:将横梁置于其安装位置(见图4)。  


(图4)


第四步:将挂轴穿过立柱上的孔并穿入横梁的槽口中(见图5)。并将其中一根挂轴滑入立柱内(见图6)。

(图5)


(图6)


第五步:将下一根需要安装的横梁的槽口挂于凸出的挂轴上(见图7)。


(图7)


第六步:将另一根挂轴滑入横梁的另一槽口内(见图8)。  


(图8)


第七步:将卡件安装到位,使卡件与横梁共同形成一个封闭腔体将挂轴箍住(见图9)。


(图9)

最后使用两颗自攻钉将卡件在固定在横梁上,并且保证挂轴不会沿轴向移动(见图10、图11)。  


(图10)


     

(图11)

通过以上安装过程的描述可以看出,挂轴式玻璃幕墙横梁连接系统在结构的可行性上来讲是完全可以实现的,安装工艺简洁。而且实现了既采用闭腔横梁又可以采取先安装立柱后安装横梁的施工工艺。

3 挂轴式玻璃幕墙横梁连接系统特点

下面将对挂轴式玻璃幕墙横梁连接系统各方面的性能构造特点进行深入的分析。在分析此结构系统的特点同时简单的与角片连接系统做一个对比。


3.1构件种类及数量

除去横竖龙骨外挂轴式玻璃幕墙横梁连接系统的附件为:2根挂轴(铝型材2段)、4个卡件(铝型材4段)、8个不锈钢自攻钉(标件)。

闭腔角片连接所需的附件为:2套不锈钢螺栓组件(包括螺栓、弹垫、平垫、螺母)、2个角片(铝型材2段)。

开腔角片连接所需的附件为:2套不锈钢螺栓组件(包括螺栓、弹垫、平垫、螺母)、2个角片(铝型材2段)、横梁扣板(铝型材1段)。

结论:三种结构形式的附件虽有所不同但构造形式还算都比较简洁


3.2室内装饰效果

挂轴式玻璃幕墙横梁连接系统横梁为闭腔型材装饰效果好。

闭腔横梁角片系统的横梁为闭腔型材装饰效果好。

开腔角片连接系统的横梁为开腔型材并用扣板装饰,相对而言其装饰效果较差。


3.3结构体系受力情况

挂轴式连接系统横梁为闭腔型材,横梁力学性能较好。横梁的承力点靠近玻璃面板,承受玻璃重力产生的扭矩的性能较好。相比之下两个挂轴的间距较大,抗扭转性能较好。

闭腔横梁角片系统的横梁为闭腔型材,横梁力学性能较好。横梁的承力点距玻璃面板较远,承受玻璃重力产生的扭矩的性能较差。相比之下两个螺栓的间距较小,抗扭转性能较差。

开腔角片连接系统的横梁为开腔型材,横梁力学性能较差。横梁的承力点距玻璃面板较远,承受玻璃重力产生的扭矩的性能较差。相比之下两个螺栓的间距最小,抗扭转性能最差。


3.4连接附件受力情况

单根挂轴最大受剪承载力计算:挂轴截面形状为直径11.5的圆开一个缺口,受剪面积:s=96mm2;挂轴材质采用6063T6铝合金型材,最大受剪应力fa=81.2N/ mm2。


单根挂轴最大受剪承载力为:

F=s× fa

=96mm2×81.2N/ mm2

=7795.2 N

单根螺栓最大受剪承载力计算:横梁连接螺栓常采用M6的螺栓。截面受剪面积:s=20.1mm2;螺栓材质采用A2-70不锈钢,最大受剪应力暂按fa=180N/ mm2。

单根螺栓最大受剪承载力为:

F=s× fa

=20.1mm2×180N/ mm2

=3618 N

结论:由以上计算得出铝合金挂轴的力学性能远远超过M6不锈钢螺栓。一般情况M6的不锈钢螺栓已经完全满足受力要求了。所以铝合金挂轴与M6不锈钢螺栓均满足受力要求。


3.5横梁型材用量

挂轴式连接系统横梁为闭腔型材,所有材料均参与结构受力,所以材料用量少。

闭腔横梁角片系统的横梁为闭腔型材,所有材料均参与结构受力,所以材料用量少。

开腔角片连接系统的横梁为开腔型,型材截面力学性能较差(特别是开启扇框位置),所以需要较大的截面积,并且采用扣板装饰,所以其材料用量相对较多。


3.6连接系统的加工情况

挂轴式连接系统的加工形式为:1、下料2、立柱上加工两个挂轴孔3、卡件与横梁配钻四个自攻钉引孔。

闭腔角片连接系统的加工形式为:1、下料2、立柱上加工两个螺栓孔3、两个角片上分别加工两个螺栓孔。

开腔角片连接系统的加工形式为:1、下料2、立柱上加工两个螺栓孔3、两个角片上分别加工两个螺栓孔。


结论:三种结构形式的加工略有不同,暂且认为其加工量一样。


3.7连接系统的施工情况

挂轴式连接系统实现了既采用闭腔横梁又可以先安装调试完立柱后安装横梁的施工工艺,施工方便。

闭腔角片连接系统需要横梁和立柱同时安装,施工难度较大。

开腔角片连接系统由于采用的开启横梁的方式,所以可以实现了立柱先安装调试完成后再安装横梁,施工方便。


3.8附件材料成本

挂轴式连接系统的附件由几段铝型材(挂轴和压板)和8颗不锈钢自攻钉组成,造价便宜。

闭腔角片连接系统的附件由两个铝合金角片和两套不锈钢螺栓组件(包括螺栓、弹垫、平垫、螺母)组成,造价相对较贵。

开腔角片连接系统的附件由两个铝合金角片和两套不锈钢螺栓组件(包括螺栓、弹垫、平垫、螺母)组成,造价相对较贵。


对比总结表


挂轴式

闭腔角片式

开腔角片式

结构形式

附件种类及数量

简洁

简洁

简洁

横梁室内装饰效果

装饰效果好

装饰效果好

装饰效果较差

横梁受力情况

受力好

受力好

受力较差

连接附件受力情况

受力最好

受力好

受力好

横梁材料用量情况

材料用量少

材料用量少

材料用量较多

连接系统的加工量

加工量较少

加工量较少

加工量较少

连接系统的施工

安装方便

安装难度较大

安装方便

附件材料成本

造价便宜

造价相对较贵

造价相对较贵


通过以上性能构造的分析可以看出,挂轴式玻璃幕墙横梁连接系统在各方面表现优异。并且通过对比,挂轴式玻璃幕墙横梁连接系统性能构造略优于两种角片连接式系统。


结语


综上所述,铝合金骨架的挂轴式玻璃幕墙横梁连接系统在结构的可行性上来讲是完全可以实现的,安装工艺简便。而且实现了既采用闭腔横梁又可以采取先安装立柱后安装横梁的施工工艺。挂轴式玻璃幕墙横梁连接系统性能构造等各方面均表现优异。并且通过比较,其性能构造略优于两种角片连接式系统。


所以挂轴式玻璃幕墙横梁连接系统作为一种新型的玻璃幕墙横梁连接系统,在幕墙行业内有其相当的竞争力。


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