深圳中航幕墙工程有限公司 广东省深圳市 518110
摘要：全玻幕墙的吊挂系统在建筑设计中经常出现在酒店、写字楼、大型场馆和高层建筑的大堂、共享空间及裙楼等位置。全玻幕墙由于其视觉通透，采光好，受到众多建筑师的青睐，成为建筑外立面极佳的表现形式。吊挂系统常规选用成品金属吊夹将玻璃悬吊在主体结构上，但是实际工程中有些特殊情况不方便采用成品金属吊夹，而是采用不锈钢连接形式将玻璃悬吊在主体结构上，本文将通过实际案例对这种情况进行探讨。
关键词：吊挂系统，吊夹，安全玻璃
一、案例分析
1.1案例简介
我司承建的项目主入口采用全玻幕墙的吊挂系统，全玻幕墙高度为9m，宽度为2.5m。面板玻璃采用12mm+2.28PVB+12mm钢化超白玻璃，肋玻璃采用15mm+2.28PVB+15mm钢化超白玻璃。
1.2具体说明
1.2.1顶部连接（钢件连接）
常规吊挂系统顶部采用成品不锈钢吊夹连接，由于不锈钢吊夹只能承受重力，无法承受水平荷载，因此需要在顶部焊接角钢龙骨，用于限制水平位置。
在南沙项目中由于面板自重较大（面板重1382kg，肋玻璃重346kg），如果采用成品吊夹形式，无法保证吊夹均匀分布，容易造成玻璃受力不均匀，产生自爆。另外面板自重无法传递给吊夹，导致面板受压变形，有安全隐患。
图1 南沙项目中吊夹厂家推荐方案(未采用)
如上图1所示，图中是吊夹厂家推荐方案，按成本最优原则，吊夹DY42承重7000N，DY41承重4000N，吊夹总承重15000N，而面板重量为13820N，因此吊夹承重满足要求。但是四支吊夹明显分布不均匀(吊夹间距分别为625,490,270)，很容易使玻璃受力不均匀产生裂缝，因此本工程没有采用此种方案。
本工程为安装方便，也为了使玻璃受力均匀，不产生开裂，采用10mm厚不锈钢连接件代替成品吊夹。这样吊夹钢构也得到简化，本工程吊夹钢构采用口100x6的钢方通代替5号角钢龙骨。
本工程的10mm厚焊接钢连接件在设计时充分考虑了现场的实际情况。考虑现场操作误差及安装偏差，钢连接件可以分为上下两部分外加12mm厚不锈钢折弯钢板。上端钢连接件与主体钢构通过M20的螺栓连接。上下两部分的钢连接件采用M12螺栓连接，上端钢连接件调节左右安装偏差，下端钢连接件调节前后安装偏差。上下连接件安装完成后再用M12螺栓固定12mm厚不锈钢折弯钢板，12mm厚折弯钢板用于限制面板玻璃的位移。面玻璃与肋玻璃的连接件形式相同。
1.2.2底部连接
常规全玻幕墙的底部固定是玻璃直接插入底部U形槽中，但是这种形式用于玻璃高度不超过7m的全玻幕墙，因为此种形式是玻璃长期受压，存在安全隐患。
由于南沙项目玻璃分格较大（2.5mx9m），因此玻璃自重较大，采用常规方式玻璃容易受压变形，因此本工程面玻璃及肋玻璃下端与镀锌钢槽底部胶皮间留20mm空隙，保证玻璃不受压力。
设计时考虑玻璃面板热胀冷缩的间隙。面玻璃及肋玻璃下端与镀锌钢槽底部间20mm的计算依据如下：
△L+δ≤C
式中△L——温度变化引起的玻璃伸长变形量（mm）
δ——玻璃加工误差
C——玻璃与垫块间预留的间隙（mm），并不应小于10mm。
△L=L（α1-α2）△T
式中△T——年温度变化值，可取80°
α1——玻璃的线膨胀系数
α2——支撑构件或主体结构材料的线膨胀系数。
L——玻璃面板的长度（mm）
△L=2500|（0.9x10-5-1.8x10-5）|x80=1.8
△L+δ=1.8+5=6.5≤20满足要求。
1.2.3环氧树脂胶粘接性说明
面玻璃和肋玻璃与钢连接件间用无纺布隔开，并且用环氧树脂胶填充。通过玻璃与钢板间粘接环氧树脂胶来传递弯矩和剪力，形成等强连接。用环氧树脂胶的剪切力支撑玻璃重量，将玻璃吊起。另外在玻璃与钢板间也用M16的螺栓固定。但是此位置螺栓不承受玻璃重力，只是施加环氧树脂胶需要的接触压力。
本工程采用的是SL3334强力环氧胶，根据厂家的技术报告，此类产品的剪切强度在20MPa（2x107N/m2）左右。
本工程中面板产生的剪切力τ=G/4A
式中G——单块玻璃的重量（N）
A——钢连接件与玻璃的接触面积（m2）
τ=13820N/4x300x130x10-6m2=8.8x104N/m2＜2x107N/m2满足要求
根据环氧树脂胶的说明书可以看出，环氧树脂胶粘接后只需要施加0.01-0.05MPa的接触压力，此压力可以由M16的螺栓压紧获得，为保证螺栓正好施加0.01-0.05MPa的压力，可以采用扭矩扳手拧紧螺栓。
1.2.4玻璃面板开孔处安全性说明
本工程虽然环氧树脂胶的剪切强度已经满足要求，但是考虑极限情况，如果环氧树脂胶不产生剪切应力，那么需要用螺栓来承受面板的重力。面板玻璃为12mm+2.28PVB+12mm超白钢化夹胶玻璃，分格为2.5m*9m，面板重量为1382kg。面板玻璃与钢连接件采用M16螺栓连接。玻璃开4个?22圆孔，孔内穿3mm厚尼龙管，使螺栓与玻璃达到柔性连接，避免硬接触。
面板钢连接件承受玻璃自重，因此面板玻璃开孔处，玻璃与螺栓接触面上的局部支承应力可以采用下式验算：
σG=G/4bt≤[fgb]
式中σG——玻璃与螺栓接触面上的局部支撑应力（N/mm2）；
G——单块玻璃的重量（N）；
b——玻璃孔径；
t——玻璃厚度；
[fgb]——面板玻璃的边缘强度设计值（N/mm2）。
σG=13824/(4x22x24)=6.5≤41.3满足要求
1.2.5肋玻璃开孔处安全性说明
肋玻璃与面板玻璃情况类似，虽然环氧树脂胶的剪切强度已经满足要求，但是考虑极限情况，如果环氧树脂胶不产生剪切应力，那么需要用螺栓来承受面板的重力及水平力。本工程肋玻璃为15mm+2.28PVB+15mm超白钢化玻璃，并做了均质处理。肋玻璃尺寸为0.5m*9m。肋玻璃重量为346kg。肋玻璃与顶部钢连接件采用M16螺栓连接。经过结构计算，肋玻璃顶部开3个?22圆孔，孔内穿3mm厚尼龙管，使螺栓与玻璃达到柔性连接，避免硬接触。肋玻璃不仅承受肋玻璃自重，还承受面板传递的水平荷载，肋玻璃顶部采用支座连接，受力模型可以简化为简支梁。力学模型图如下：
图2 肋玻璃受力模型
玻璃与螺栓接触面上的局部支承应力可以采用下式验算：
σb=（σw2+σG2）1/2/bt≤[fgb]
式中σb——玻璃与接驳件接触面上的局部支撑应力（N/mm2）；
σw——肋玻璃承受的水平荷载
σG——肋玻璃承受的竖向荷载
b——玻璃孔径；
t——玻璃厚度；
σw=ql/2=1.856x2.5x9/2=20.88KN
σG=25.6x0.5x9x30x10-3=3.456KN
σb=32N/mm2≤50.4/mm2满足要求。
全玻幕墙的吊挂系统在实际工程中应用很多，做法比较成熟，也有很多相关的标准图册及标准规范。但是每一个工程都有自身独特的地方，有些情况不适合采用成品不锈钢吊夹，采用钢连接件的形式替代成品不锈钢吊夹也是可行的。
参考文献
[1]建筑结构荷载规范.广东:中国建筑工业出版社,2014.
[2]建筑玻璃应用技术规程.北京:中国建筑工业出版社,2015.
论文作者:王征
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年5期
论文发表时间:2019/7/13
标签：玻璃论文; 螺栓论文; 面板论文; 环氧树脂论文; 连接件论文; 幕墙论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2019年5期论文;