板塊與主桿件的連接設(shè)計(jì) 1.隱框幕墻板塊與主桿件的連接設(shè)計(jì) 隱框玻璃幕墻用硅酮結(jié)構(gòu)膠把玻璃和鋁附框粘接起來(lái),從外立面上看形成只有很窄膠縫的大面積玻璃鏡面,。玻璃和附框粘接后形成的板塊與主桿件在外側(cè)安裝有四種常見(jiàn)的連接方式即:1全壓板外裝式,;2外掛外裝式;3外頓外裝式,;4小單元式,。這四種連接方式各有不同特點(diǎn),在使用時(shí)應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際靈活應(yīng)用,。 圖19 與立柱壓板連接常見(jiàn)結(jié)構(gòu)示意圖 (1).不同連接方式的構(gòu)造及特點(diǎn) 全壓板外裝式通過(guò)螺栓,、螺釘或自攻釘在附框四周幾點(diǎn)用壓板將板塊附框連接到立柱和橫梁上(如圖19、21),。全壓板外裝式幕墻加工簡(jiǎn)單,,適應(yīng)性強(qiáng),,容易實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角、圓弧、異形及其它造型復(fù)雜的幕墻,。但其安裝時(shí),需將一圈壓板均緊固,較為費(fèi)時(shí)。且安裝時(shí)還需要有人扶持附框板塊,,以防板塊掉落,又較為費(fèi)工,。它的安裝質(zhì)量受現(xiàn)場(chǎng)施工人員影響較大,,如壓板的間距,螺紋連接的擰緊力很難做到一一檢測(cè),,而這兩項(xiàng)對(duì)幕墻的安全和質(zhì)量又是很重要的,。控制不好容易出現(xiàn)由于壓緊力不均而造成的安裝應(yīng)力,,出現(xiàn)玻璃的自爆現(xiàn)象,。更危險(xiǎn)的情況是在壓緊力不夠、緊固件質(zhì)量不好,、壓板和附框型材截面設(shè)計(jì)不合理等情況,,遇到較大負(fù)風(fēng)壓的作用下,板塊有可能被破壞(北京XXX工程的采光頂就因設(shè)計(jì)和施工不合理,,被大風(fēng)把玻璃板塊掀翻),。 外掛外裝式與立柱的連接和全壓板外裝式基本相同(如圖19)。而與橫梁則采用和小單元式幕墻橫梁相似或相同的結(jié)構(gòu),,安裝時(shí)將板塊附框的掛鉤掛插在橫梁插槽上,。例如圖22附框可見(jiàn),其橫梁下插槽的位置為避開(kāi)附框比小單元式幕墻橫梁的提高了一些,。外掛外裝式在制做橫梁彎弧的圓弧幕墻時(shí)較全壓板外裝式為困難,。這是由于板塊的掛鉤與橫梁上的插槽通長(zhǎng)配合,在彎弧時(shí)橫梁插槽和附框的掛鉤易發(fā)生變形,,它們的曲率易有差異,,這都會(huì)造成安裝時(shí)插入困難。但外掛外裝式安裝速度比全壓板外裝式要快,,在板塊掛好后不需要人員扶持,,節(jié)約人力。而且其采用上掛式安裝結(jié)構(gòu),,使板塊處于懸掛受拉狀態(tài),可避免因重力影響而產(chǎn)生的鋁板中部“鼓包”和玻璃變形失真的現(xiàn)象,。 外頓外裝式安裝時(shí)有些類似于推拉窗,,先將板塊上附框插槽斜插入在橫梁伸出的下牛腿上后,將板塊扶正放下,,下附框插槽座在橫梁伸出的上牛腿上(如圖23),,因此板塊的高度不能太小。外頓外裝式與立柱的連接也與全壓板外裝式基本相同(如圖19)。它制做圓弧幕墻和安裝速度上與外掛外裝式的特點(diǎn)接近,。以上兩種幕墻均同樣存在壓板的間距,,螺紋連接的擰緊力不好控制的問(wèn)題。 圖20與立柱插接常見(jiàn)結(jié)構(gòu)示意圖
圖22 外掛外裝式橫梁插接結(jié)構(gòu)示意圖 圖23 外頓外裝式橫梁插接結(jié)構(gòu)示意圖 圖24 小單元式橫梁插接結(jié)構(gòu)示意圖 小單元式板塊與橫梁和立柱的連接均是通過(guò)插接實(shí)現(xiàn)的,,安裝時(shí)將板塊上下附框的掛鉤置于橫梁的插槽口之上,,對(duì)好后放下,根據(jù)結(jié)構(gòu)左移或右移將板塊左右附框的掛鉤推入立柱的插槽口之內(nèi)(如圖21,、24),,之后安裝限位裝置,以防板塊從主桿件的插槽內(nèi)脫出,。小單元式幕墻靠主桿件本身定位,,一般采用上掛式安裝結(jié)構(gòu),完全取消了以往的壓板連接方式,,使得其有了一些其它連接方式無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì):安裝簡(jiǎn)便,,易于調(diào)整,很容易實(shí)現(xiàn)無(wú)序安裝,,安裝速度快,,施工周期短,維修和更換亦簡(jiǎn)單易行,;同時(shí)使連接由點(diǎn)接觸變?yōu)榫€接觸,,強(qiáng)度趨于更加合理,消除了人為因素產(chǎn)生的安全隱患,,更加安全可靠,;更容易控制幕墻的安裝質(zhì)量。這恐怕也是各大幕墻企業(yè)爭(zhēng)相推出自己的小單元幕墻系統(tǒng)的主要原因吧,。但小單元最大的問(wèn)題是:一是制造圓弧幕墻困難(其原因同外掛外裝式),;二是加工復(fù)雜,安裝和加工時(shí)有方向性,,否則將無(wú)法安裝,。即便這樣,小單元仍然不失為一種值得推薦和大力發(fā)展的幕墻系統(tǒng),。 另外還有一種很少采用的連接方式——外插外裝式,。它板塊與立柱采用和小單元式相同的插接結(jié)構(gòu)(參考圖24),而與橫梁則采用壓板來(lái)實(shí)現(xiàn)連接的(參考圖21),。一個(gè)好的幕墻系統(tǒng),,除了要保證必要的功能和性能外,還要適應(yīng)各種建筑立面,,能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的造型,,突出建筑的美感,。外插外裝式的優(yōu)點(diǎn)在于它不僅可以滿足以上要求,而且還可以作為輔助結(jié)構(gòu)配合小單元式結(jié)構(gòu),,實(shí)現(xiàn)在圓弧幕墻處的過(guò)渡,。所以這種幕墻結(jié)構(gòu),應(yīng)該得到重視和發(fā)展,。
表1 各種隱框幕墻連接方式的特點(diǎn)
(2).隱框幕墻板塊連接設(shè)計(jì)中的基本注意事項(xiàng) 這幾種連接方式雖然說(shuō)結(jié)構(gòu)有所不同,但還是存在著很多共同的注意事項(xiàng)和設(shè)計(jì)要點(diǎn),。 ①板塊浮動(dòng)式連接 可以說(shuō)浮動(dòng)式連接是幕墻設(shè)計(jì)最基本的一個(gè)原則,,作為板塊與桿件之間的連接也不例外。一個(gè)好的板塊連接結(jié)構(gòu)它應(yīng)該能夠同時(shí)滿足以下要求:對(duì)風(fēng)荷載有減振和緩沖作用,;在熱應(yīng)力作用下,,保證板塊的自由伸縮,不產(chǎn)生摩擦噪音,;在防震設(shè)計(jì)時(shí),,應(yīng)保證主桿件與板塊之間可以無(wú)阻礙的產(chǎn)生相對(duì)平面變形,即主桿件變位成菱形,,而板塊仍為長(zhǎng)方形,,以吸收地震作用。這就要求板塊附框與桿件之間,,一要設(shè)置設(shè)計(jì)合理的膠條,,二要在合適的部位留出合理的間隙。 a.如何設(shè)計(jì)附框與桿件之間的膠條 有些幕墻的結(jié)構(gòu)為了節(jié)約成本, 在附框與桿件之間不設(shè)置膠條 (以壓板式結(jié)構(gòu)最為常見(jiàn),如圖19-1),。應(yīng)該說(shuō)這是極其不合理的,,它存在著很多弊病: Ⅰ.沒(méi)有膠條減振,,風(fēng)荷載和地震作用直接傳遞到結(jié)構(gòu)膠,。這對(duì)結(jié)構(gòu)膠的使用壽命和安全性均很不利。 Ⅱ.阻礙板塊自由伸縮,,導(dǎo)致附框變形,,產(chǎn)生摩擦噪音。前文曾經(jīng)闡述的摩擦噪音產(chǎn)生的原因,,產(chǎn)生摩擦噪音的幾個(gè)條件在這種情況全具備了,。而且為了抵抗風(fēng)荷載和地震作用,緊固壓板的螺紋連接要保證相當(dāng)?shù)臄Q緊力,,這勢(shì)必造成了附框和桿件之間的摩擦力非常的大,,更易產(chǎn)生較大的摩擦噪音。開(kāi)放式結(jié)構(gòu)和金屬面板由于受室外溫度影響比較大,,這種情況更為嚴(yán)重,。 Ⅲ.喪失變形能力,在地震時(shí)易發(fā)生破損,。進(jìn)行防震設(shè)計(jì)有兩個(gè)思路:一是結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度防震,,二是結(jié)構(gòu)的變形防震。結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度防震主要依靠增加結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度,,來(lái)抵御地震的作用,,控制結(jié)構(gòu)的變形在允許的范圍內(nèi)。當(dāng)限于條件,,結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度不足以抵抗地震作用,,這時(shí)應(yīng)該在結(jié)構(gòu)不破壞的情況下,采用合理的措施,,增加結(jié)構(gòu)的變形能力,,來(lái)適應(yīng)地震波的沖擊,即為結(jié)構(gòu)的變形防震,。作為外維護(hù)結(jié)構(gòu)的幕墻,,受到設(shè)計(jì)、成本,、安裝和維修等多方面原因的制約,,采用結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度防震是不合理的。而浮動(dòng)式連接這一幕墻設(shè)計(jì)基本原則正是結(jié)構(gòu)的變形防震在實(shí)際中的應(yīng)用,。這種不使用膠條的壓板式結(jié)構(gòu),,連接牢固后喪失了變形能力,在強(qiáng)烈地震時(shí),,易在幕墻薄弱部位發(fā)生破壞,。 所以由以上可見(jiàn),在附框與桿件之間不設(shè)置膠條的危害有多大,,像這種省掉膠條的偷工減料的設(shè)計(jì)方法,,還是少用為妙。正像前文論述的那樣,,在這個(gè)位置設(shè)置膠條主要的作用是為了緩沖,、減震、降低摩擦噪音,。另外在大多數(shù)結(jié)構(gòu)里還起到第二道密封的作用,。除了保證膠條的正常使用功能外,還需要考慮膠條安裝,、運(yùn)輸?shù)姆奖慵耙欢ǖ氖褂媚晗?。所以不是有了膠條就萬(wàn)事大吉了,一個(gè)好的膠條設(shè)計(jì)涉及膠條的安裝方式,、位置,、形狀,、壓縮量等等諸多方面問(wèn)題。 (a).膠條安裝方式 膠條根據(jù)往型材上的安裝方法區(qū)分,,主要有穿入式和壓入式兩種方式,,至于膠條選用哪一種安裝方式,則需要根據(jù)實(shí)際要求而定,。穿入式膠條與型材結(jié)合緊密,,不容易脫落,型材結(jié)構(gòu)緊湊,,設(shè)計(jì)空心膠條時(shí)比較容易,。但穿入式膠條在更換時(shí)往往比壓入式困難的多,安裝時(shí)有次序要求,,不如壓入式膠條靈活(比較典型的例子是附框采用45°擠角組框時(shí),,應(yīng)先穿入膠條,而壓入式膠條則無(wú)此要求),所以設(shè)計(jì)穿入式膠條時(shí)應(yīng)特別注意它的位置,。如果像圖19-2所示膠條被安裝到附框表面,,會(huì)出現(xiàn)在板塊運(yùn)輸中,膠條被擠壓,,易產(chǎn)生永久變形,,影響膠條壽命和性能?;蛘咭部梢栽谶\(yùn)輸和貯存板塊時(shí)采用一些保護(hù)措施,,但這樣會(huì)額外增加成本。其實(shí)在設(shè)計(jì)中有很多類似的小的細(xì)節(jié),,應(yīng)當(dāng)引起注意,,很多時(shí)候往往是細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致設(shè)計(jì)失敗。當(dāng)可以選用或設(shè)計(jì)成本相當(dāng)?shù)牟煌慕Y(jié)構(gòu)時(shí),,我們?yōu)槭裁床皇褂米罾硐氲哪莻€(gè)結(jié)構(gòu)呢,?! 圖25 常見(jiàn)穿入式膠條主要尺寸及與型材槽口配合圖 設(shè)計(jì)穿入式膠條必須要在膠條底座和型材槽口之間留有合適的間隙,,以便安裝時(shí)輕松從型材一側(cè)穿入,,并根據(jù)膠條使用部位和功能保證其相對(duì)于槽口的穩(wěn)固狀態(tài)。其實(shí)我們不管是設(shè)計(jì)膠條還是型材都應(yīng)當(dāng)注意各尺寸之間比例適當(dāng),,本文圖中所給的一些尺寸是根據(jù)多年工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出的,,可以滿足上述要求(圖25-1是用于插接處的密封膠條, 圖25-2是板塊與桿件間減震膠條,圖25-3是開(kāi)啟扇處密封膠條),。 膠條的底座厚度尺寸取1.2~1.3mm較為合適,,太薄了底座強(qiáng)度不足。膠條25-1與型材有相對(duì)的摩擦運(yùn)動(dòng),,要求底座有更好的穩(wěn)定性,,所以它的底座厚度取1.5mm,。膠條底座的寬度也不能太小,否則容易造成膠條使用時(shí)脫出,,一般取底座厚度的3~4倍為宜,,所以取了4.5mm左右。因?yàn)榭臻g有限,,幕墻的密封膠條尺寸不會(huì)很大,所給底座尺寸較為適宜,。如果盲目增大膠條底座尺寸,,膠條的比例失調(diào),膠條和型材的材料和空間浪費(fèi)較多,,安裝膠條也不方便,。膠條25-2主要是正面壓縮變形來(lái)進(jìn)行減震和密封的,故它的頸部尺寸寬度取值2mm以保持穩(wěn)定性,,膠條25-3還需往復(fù)開(kāi)關(guān),,要求更高,故其頸部寬度尺寸取值2.2mm,。膠條25-1頸部尺寸寬度太小,,膠條容易倒伏,密封效果差,,太大膠條難以變形,,安裝困難,使用年限降低,,故其尺寸取值1.5mm左右較為合適,。膠條25-2和25-3的頸部高度設(shè)計(jì)各有不同特點(diǎn)。膠條25-2頸部高度為1.2mm,,端部的高度僅為0.6mm左右,,型材相應(yīng)部位為1mm,安裝時(shí)膠條變形展開(kāi),。這種設(shè)計(jì)即可保證安裝時(shí)膠條穿入自如,,又可以有相當(dāng)好的穩(wěn)定性。而膠條25-3采用頸部高度為1帶+0.2mm的公差來(lái)保證這一點(diǎn)的,。 膠條與型材的間隙A一般取0.2~0.3,,尺寸B取0.15~0.25(膠條頸部寬度尺寸與型材槽口肩部寬度尺寸也參照尺寸B的取值,膠條25-1可以適當(dāng)放寬),,即可保證穿入順滑,。本文中各尺寸和間隙均是以青島某公司產(chǎn)的三元乙丙膠條為例。 圖26 常見(jiàn)緊配合壓入式膠條主要尺寸及與型材槽口配合圖 壓入式膠條顧名思義,,需要施加一定的壓力,,利用膠條材質(zhì)較軟的特點(diǎn),,使膠條底座在壓入型材的槽口時(shí)發(fā)生一定的變形,可以通過(guò)型材的槽口,。在膠條安裝到位后,,底座恢復(fù)原來(lái)的形狀。壓入式膠條由于安裝較為靈活,、方便,,被廣泛的用于各種門(mén)窗幕墻系統(tǒng)上。 我們經(jīng)常使用的膠條是類似于圖26所示的那樣,,膠條與型材槽口配合緊密,,使用中膠條狀態(tài)穩(wěn)定不松動(dòng),故稱之為緊配合壓入式膠條,。它的底座頸寬尺寸一般略小于槽口肩部尺寸 ,,圖26中所取數(shù)值膠條頸寬2.9mm,槽口肩寬3mm,,這樣可避免膠條左右竄動(dòng),。它的底座寬度要比槽口寬度大一定的數(shù)值,保證膠條不脫落,,安裝容易,。圖26中膠條底座寬度取4.3mm,比型材槽口肩寬大了1.3 mm,,所以在膠條底座中設(shè)計(jì)了一個(gè)寬1.3 mm的空腔,,在膠條壓入時(shí)膠條底座向空腔內(nèi)變形,使膠條順利裝入槽口,。膠條底座中設(shè)置空腔后,,要保證剩余壁厚不要太薄,否則膠條底座的強(qiáng)度不夠,,容易脫出,,圖26中兩側(cè)壁厚取0.8 mm,底部取0.7~0.8 mm (底部的厚度也不宜太大,,如太大造成膠條安裝時(shí)這個(gè)部位變形困難,,影響整個(gè)膠條底座的進(jìn)入)。膠條底座設(shè)計(jì)了67°的傾角(此角度取60°~70°均可),,槽口配合部位可以設(shè)計(jì)成如圖26-2的 30°裝入傾角或圖26-3的取值合理的圓角,,這是為了安裝時(shí)可以導(dǎo)向、定位,,保證膠條順利裝入,。膠條頸部高度應(yīng)比槽口肩部高度大0.1~0.2 mm,這樣才能保證膠條底座壓入后很容易復(fù)位,圖26中槽口肩部高度取值1 mm,,頸部高度取值1.2±0.1 mm,。圖26中134°尺寸處不宜設(shè)計(jì)成平面(此角度取130°~150°均可),否則需增加頸部高度尺寸,,膠條裝入后易產(chǎn)生上下竄動(dòng),。圖26中膠條頸部與頭部之間的圓角0.3 mm是一個(gè)非常重要的細(xì)節(jié),并非可有可無(wú),。有此圓角,,一是有利于膠條底座向空腔內(nèi)變形,二是減少應(yīng)力集中,,提高膠條壽命,。 圖27 松配合壓入式膠條主要尺寸及與型材槽口配合圖 在工程實(shí)際當(dāng)中很多場(chǎng)合,膠條設(shè)置在很少拆卸的部位,,只承受正面壓縮變形,因有結(jié)構(gòu)上的限制,,輕易不會(huì)產(chǎn)生上下左右竄動(dòng),,這時(shí)也可采用如圖27所示的膠條和槽口的配合。這種膠條在裝入型材槽口時(shí),,膠條底座變形與頸部貼合在一起通過(guò)槽口肩部,,裝入后膠條底座復(fù)位。此類膠條最大的特點(diǎn)就是安裝時(shí)施加的壓力很小,,安裝迅捷,,由手指輕按,沿膠條安裝方向,,手指到哪里,,膠條就安裝到哪里。該膠條為了保證安裝快捷,,在各個(gè)部位預(yù)留了相當(dāng)?shù)拈g隙,,故稱之為松配合壓入式膠條。它的底座寬度與型材槽口寬度取值相同,,均為3.2 mm,,主要目的是為了防止膠條脫出,也可以增加一定的穩(wěn)定性,。膠條底座處頸寬取值為1mm,,加上底座厚度0.6 mm的2倍,恰好等于槽口肩部寬度尺寸2.2 mm,,使膠條底座變形后很容易通過(guò),。膠條頭部處頸寬取2 mm,可以控制與槽口肩部的間隙,減小膠條的左右竄動(dòng),。膠條底座設(shè)計(jì)成140°與槽口的圓角配合,,也是為了安裝時(shí)導(dǎo)向和定位,保證膠條順利裝入,。膠條底座高3.5mm是為了保證膠條底座變形后可以完全通過(guò)型材槽口的肩部,,這樣會(huì)出現(xiàn)膠條與槽口上下的間隙很大,需要在結(jié)構(gòu)上保證膠條不出現(xiàn)上下的竄動(dòng),。 以上所有的膠條尺寸僅是提供一種設(shè)計(jì)思路和理念以便參考,,具體使用還應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際來(lái)確定。 (b).膠條的形狀 膠條的安裝方式解決了膠條如何安裝的問(wèn)題,,而如何在不同的部位,,滿足不同的使用功能,則有賴于膠條頭部的形狀,。以下是板塊與桿件之間常用的幾種膠條: Ⅰ.平板式膠條,。平板式膠條一般表面有齒形槽,寬度與其接觸的附框面同寬,。它的主要優(yōu)點(diǎn)是在橫梁與立柱連接處容易實(shí)現(xiàn)密封交圈,,整體密封效果比較好,廣泛應(yīng)用于附框外露的全壓板外裝式結(jié)構(gòu),。但因其一般厚度只有2mm左右,,且是實(shí)心的,所以也有比較明顯的缺點(diǎn):提供的壓縮量和變形能力不足,,對(duì)風(fēng)荷載的緩沖作用有限,。另外為了保證附框與桿件的連接安全和密封性,需要螺紋連接提供相當(dāng)大的力將附框壓緊,。這勢(shì)必造成了附框與膠條之間的摩擦力太大,,限制了板塊和桿件的平面內(nèi)變形能力,這對(duì)有防震要求時(shí)結(jié)構(gòu)膠厚度的計(jì)算和設(shè)計(jì)不利,。采用平板式膠條的結(jié)構(gòu)只能說(shuō)是可動(dòng)式連接,,還達(dá)不到浮動(dòng)式連接。平板式膠條一般使用壓入式安裝,,也有個(gè)別像圖19-3那樣沒(méi)有膠條底座的,,但安裝非常不便。 Ⅱ.長(zhǎng)圓類空心膠條,。長(zhǎng)圓形空心膠條一般寬度是膠條頭部高度的1.5~2倍左右,,膠條壁厚1~2mm左右(如圖27-2)。它與型材之間的密封效果非常好,,不過(guò)在橫梁與立柱連接處實(shí)現(xiàn)密封交圈有一定難度,。它的一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)是有較大的壓縮量的同時(shí)又有較好的彈性(因?yàn)槟z條腔內(nèi)的空氣很難迅速排出),所以可以有效的緩沖風(fēng)荷載和地震作用的沖擊。并且膠條的上下兩側(cè)壁可以產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)移,,不會(huì)阻礙板塊與桿件之間的平面內(nèi)變形,。如果長(zhǎng)形型膠條采用實(shí)心,它會(huì)存在和平板式膠條一樣的缺點(diǎn):提供的壓縮量和變形能力不足,。長(zhǎng)圓形膠條也可以采用發(fā)泡技術(shù),,發(fā)泡膠條和空心膠條有相似的特點(diǎn)。但由于底座部分需要一定的硬度,,來(lái)保持膠條使用時(shí)穩(wěn)固,、不脫出,所以底座部分一般不發(fā)泡,。這樣膠條從模具中擠出時(shí)實(shí)心部分比發(fā)泡部分的擠出速度快很多,。為了保證膠條正常的形狀,需要在實(shí)心側(cè)進(jìn)行分流,,以降低實(shí)心部分的擠出速度,,造成整個(gè)膠條的成本增高。有時(shí)候長(zhǎng)形型空心膠條也可異化設(shè)計(jì)成如圖25-3那樣底部大頭部略小的饅頭形膠條(如圖25-3),,所以把它們統(tǒng)稱為長(zhǎng)圓類空心膠條,。 Ⅲ.傘蓋形空心膠條。傘蓋形空心膠條也可以稱為蘑菇形空心膠條,,和長(zhǎng)圓類空心膠條特點(diǎn)相近,,區(qū)別在于它的膠條頂部比長(zhǎng)圓類膠條小得多(如圖25-2) ,。在壓縮初始階段,,產(chǎn)生相同的壓縮量所需的壓力比長(zhǎng)圓類膠條要小。所以它的密封性不如長(zhǎng)圓類空心膠條,,但是有比較好的導(dǎo)向作用,,適用于附框插接安裝,有防震設(shè)計(jì)要求且對(duì)密封要求低的地方(如圖20-4),。 Ⅳ.枝條式膠條,。枝條式膠條,較多用于插接部位的摩擦式密封,。由于膠條可以擺動(dòng)變形,,所以其減震效果較好。 Ⅴ.U型膠條,。U型膠條只適用于小單元式幕墻,,一般整體發(fā)泡,通過(guò)套的辦法固定在副框結(jié)合部,。它的優(yōu)點(diǎn)是柔性結(jié)合,,受到風(fēng)荷載或變形時(shí)能夠吸收能量,減少噪聲。但安裝時(shí)難度大,,橡膠條容易扭曲或掉下,。如果產(chǎn)生平面變形,膠條容易脫出,,復(fù)位很困難,。 (c).膠條的壓縮量和頭部高度 實(shí)現(xiàn)板塊與桿件浮動(dòng)式連接的關(guān)鍵,一是膠條要有合適形狀,二是膠條要有合理的壓縮量和頭部高度,。在板塊安裝就位后,,膠條必須仍然留有相當(dāng)?shù)膲嚎s和變形能力,來(lái)吸收各種載荷和作用帶來(lái)的沖擊和變形,。膠條尤其是空心膠條,,需要一定的厚度來(lái)維持膠條形狀的穩(wěn)定性,所以膠條的極限壓縮狀態(tài)的頭部高度一般最小為2mm左右,。經(jīng)過(guò)綜合考慮,,板塊安裝后與桿件的間隙C取3~4mm較為合適,此時(shí)膠條能夠壓縮變形1~2mm(如圖19~24),。對(duì)于不起密封作用的膠條(如圖20-4,、24-4中的傘蓋形膠條),其頭部尺寸與間隙C取值相同為3mm即可,,留有1mm左右的壓縮量 ,。對(duì)于有密封要求的膠條,膠條頭部尺寸4~6mm為宜,,板塊安裝后,,膠條的變形應(yīng)為其總變形的一般左右。舉例說(shuō)明:如圖27-2膠條頭部高為4mm,,間隙C為3mm,,極限壓縮狀態(tài)尺寸2mm;如圖25-3膠條頭部高為6mm,,間隙C為4mm,,極限壓縮狀態(tài)尺寸2mm。應(yīng)該特別注意的是,,使用壓板的連接結(jié)構(gòu),,在壓板上應(yīng)設(shè)計(jì)兩條支撐腿(如圖19-2、3,、4)或者在桿件上對(duì)應(yīng)位置有凸起的平臺(tái)(如圖19-5)進(jìn)行定位,,確保壓板連接牢固后,間隙C的尺寸為3~4mm,。 b.如何設(shè)計(jì)附框與桿件之間的間隙 我們選擇了合適的膠條形狀,、壓縮量和頭部高度尺寸,,讓板塊與附框之間可以無(wú)阻礙地產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),是不是就可以說(shuō)是浮動(dòng)式連接了呢,?答案是否定的,。因?yàn)榻ㄖ锸茏哉瘛L(fēng)荷載和地震作用的影響引起的平面內(nèi)變形,,需要有一定的幅度,。如果有些部位的間隙,留的不合理的話,,仍然會(huì)阻礙平面變形,。對(duì)于隱框幕墻比較重要的幾個(gè)間隙是:附框與桿件之間安裝膠條的間隙C,桿件截面寬度方向安裝板塊的間隙,,板塊與板塊之間的間隙A,。 間隙C在上一節(jié)已有詳細(xì)論述,在此不再贅述,。而桿件截面寬度方向安裝板塊的間隙則相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn),,需要根據(jù)不同類型的連接構(gòu)造來(lái)定。 首先是對(duì)稱結(jié)構(gòu),,以壓板式連接為主(如圖19,、21、23),。它的幾個(gè)主要的間隙是:附框與壓板支撐腿或桿件凸臺(tái)部分的間隙E1,,附框與壓板之間的間隙E2,隱附框設(shè)計(jì)中附框與遮蓋飛邊之間的間隙E3,。板塊相對(duì)于桿件的最大變形活動(dòng)空間取決于這幾個(gè)間隙中的最小值,,所以結(jié)構(gòu)上允許的話,各間隙的取值越接近越好,。由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱,,板塊的最大變形活動(dòng)空間為最小間隙的2倍,,一般取10mm左右即可滿足絕大多數(shù)工程的需要(即E1,、E2、E3為5左右),。有些細(xì)節(jié)必須要注意,,如圖19-4、21-2那樣盡管各間隙預(yù)留合理,,但釘頭的位置與附框太接近,,板塊的最大變形活動(dòng)空間受它的制約大大減少。 其次是非對(duì)稱結(jié)構(gòu),,以小單元式側(cè)移插接為主(如圖20,、22,、24)。小單元式附框掛鉤與桿件的間隙D必須要大于板塊安裝時(shí)側(cè)移的距離,,也就是附框掛鉤與桿件插槽的搭接量,,才能把安裝進(jìn)去。由于型材在擠出,、安裝和加工中的誤差,,間隙D一般要比搭接量B大4~5mm為宜,同時(shí)間隙D也應(yīng)大于10mm,。另外,,不管是掛式還是座式插接,另一側(cè)的掛鉤和插槽之間應(yīng)該留有間隙,,以避免上下兩個(gè)板塊的重量壓在一個(gè)橫梁上,。該間隙G最小不小于1mm,具體尺寸還要根據(jù)板塊的尺寸和實(shí)際應(yīng)用而定,,但是G也不宜于太大,,取到3~4mm一般就足夠了。對(duì)于小單元式結(jié)構(gòu),,如非必要,,應(yīng)該盡量不要采用如圖24-1所示的座式插接。 板塊與板塊之間的間隙A需要更多的考慮安裝的方便,,不管是使用壓板還是小單元插接,,一般取15mm左右即可滿足。也有特殊的構(gòu)造如圖23,,要求板塊間隙不小于18mm,。綜合考慮幕墻外視的美觀和成本等因素,間隙A也不宜太大,,故取15~20是較為合理的,。這個(gè)間隙的大小足可以滿足平面內(nèi)變形的空間要求和板塊的熱脹冷縮的要求。 如果工程中有板塊超高,、超大,,或建筑主體使用鋼結(jié)構(gòu)的情況,可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定和設(shè)計(jì)各部位的間隙,。 ②合理的搭接量 為了保證連接的可靠,,附框和桿件之間必須要有足夠的搭接量(如圖19~24中尺寸B)。有這樣幾個(gè)因素影響著最小搭接量:1幕墻立框時(shí)存在安裝偏差,;2板塊存在加工和組裝誤差,;3夏天安裝幕墻,冬天附框會(huì)有冷縮現(xiàn)象,;4各種荷載作用于面板,,面板撓曲變形,,會(huì)帶動(dòng)附框外移。如果搭接量太小,,在較大風(fēng)荷載作用下,,容易造成附框脫出,引發(fā)質(zhì)量事故,。而搭接量太大會(huì)增加型材截面寬度或者是減小為保證平面內(nèi)變形所留的間隙,。根據(jù)工程中的經(jīng)驗(yàn)和理論上的計(jì)算,小單元插接的搭接量取7~8較為合適,,壓板式連接的搭接量取7mm左右較為合適,。另外一定要保證連接部位型材有足夠厚度以避免局部變形。圖19-5所示的壓板式連接結(jié)構(gòu)比較巧妙,,它的壓板和附框均有相對(duì)應(yīng)的一定高度的凸起,,這樣面板撓曲變形,帶動(dòng)附框外移時(shí)就會(huì)被掛住,,確保附框不會(huì)脫出,,鋁板類幕墻的附框建議使用。除此類結(jié)構(gòu)之外,,如有超長(zhǎng),、超大的板塊,還應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行搭接量的計(jì)算和設(shè)計(jì),。 ③板塊的限位 板塊與桿件之間采用浮動(dòng)式連接后,,產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力就會(huì)很小,這就要求必須有可靠的防滑,、防脫措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)的安全,。尤其是地震時(shí)一定要防止板塊整體平移,讓板塊與桿件在平面內(nèi)變形時(shí)產(chǎn)生菱形變位(如圖28),,應(yīng)當(dāng)合理地設(shè)置好限位裝置來(lái)保證這一點(diǎn),,讓桿件與板塊之間產(chǎn)生相對(duì)擺動(dòng)。
圖28 平面內(nèi)變形時(shí)桿件和板塊相對(duì)位置示意圖 有的結(jié)構(gòu)不設(shè)置任何限位裝置,,只依賴于密封膠本身的粘接力和彈性來(lái)限位(如圖19-5,20-1),。密封膠在拉伸和壓縮狀態(tài)下都有特別好的變形能力,對(duì)于類似圖19-5這樣壓板式連接有飛邊結(jié)構(gòu)來(lái)講,,是非常好的減震方法,,因?yàn)槊芊饽z附著在型材和玻璃之間,,在平面變形后密封膠會(huì)帶動(dòng)玻璃復(fù)位,。而類似圖20-1這樣的小單元結(jié)構(gòu),只是附著在玻璃之間密封膠,,在強(qiáng)震中無(wú)法阻止板塊的整體平移,,僅僅使用密封膠來(lái)對(duì)板塊進(jìn)行限位是不可靠的,。小單元式比較常見(jiàn)的辦法就是向在板塊安裝到位后,用自攻釘緊固一個(gè)限位塊卡住板塊(如圖20-3),。限位塊的材質(zhì)可以是塑料或橡膠的,,硬度在HA70~80之間比較合適。這樣可以避免因限位塊太軟出現(xiàn)的板塊左右竄動(dòng),,又可避免因安裝誤差,、熱脹冷縮等原因造成限位塊處的附框變形。由于需要在板塊安裝到位后,,鉆孔安裝自攻釘,,難免在安裝過(guò)程中出現(xiàn)鋁面板的劃傷和玻璃面板的損壞的現(xiàn)象。這里還有一個(gè)最為簡(jiǎn)便易行的限位辦法:使用嵌入式膠條(如圖20-4),。它在膠條和立柱的上設(shè)有互相配合的齒槽,,在板塊安裝到位后,將膠條壓入,,并被立柱上的齒槽卡住,。它安全可靠,安裝迅捷,,拆卸自如,,可以不帶電鉆和螺絲刀,實(shí)現(xiàn)整幅幕墻的面板安裝,。 使用壓板式連接的橫梁應(yīng)該設(shè)有一個(gè)小凸臺(tái)或其他結(jié)構(gòu),,托住板塊下附框,以避免板塊下沉,。掛接結(jié)構(gòu)的橫梁和附框要保證一定的插接深度(即搭接量,,不小于7mm),主要依賴自身結(jié)構(gòu)和板塊的自重防止板塊脫出。不可以只留很小的插接深度,,依賴在板塊上部設(shè)置限位塊來(lái)限位,,這樣板塊與桿件之間將不能產(chǎn)生相對(duì)擺動(dòng),這樣在地震中容易造成破壞,。 (3).隱附框設(shè)計(jì) 我們最為常見(jiàn)的隱框幕墻一般都是在室內(nèi)側(cè)附框可見(jiàn)的結(jié)構(gòu),。這種結(jié)構(gòu)的幕墻在中國(guó)使用多年,經(jīng)過(guò)不斷完善,,技術(shù)上比較成熟,,但到目前為止它的一些固有的缺點(diǎn)和弊病一直也沒(méi)有解決。針對(duì)附框可見(jiàn)結(jié)構(gòu)存在的美觀性差,,易滲漏等缺點(diǎn),,有的設(shè)計(jì)師尋求突破,在桿件兩側(cè)設(shè)計(jì)了遮擋飛邊,,使附框隱藏在飛邊后(如圖20-4),。這種隱附框結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)理念上是一次重大的飛躍,,帶來(lái)了一些附框可見(jiàn)結(jié)構(gòu)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)(圖19-5和圖23所示的結(jié)構(gòu)雖然也是隱附框設(shè)計(jì),但它是通過(guò)后安裝裝飾扣板來(lái)實(shí)現(xiàn)的,,與型材桿件不是一體,,不在討論之列)。 ①美觀性 附框可見(jiàn)結(jié)構(gòu)存在附框與桿件和附框與玻璃兩道接縫,,而隱附框結(jié)構(gòu)只有桿件和玻璃一道接縫,。很多附框可見(jiàn)結(jié)構(gòu)中本應(yīng)在同一平面內(nèi)的附框內(nèi)表面和桿件表面,由于存在立框安裝誤差和附框加工,、組裝誤差,,會(huì)出現(xiàn)很大的臺(tái)階。有的橫梁與板塊的接縫里的灰塵和雜物很難被清理干凈(如圖21-2,、3,,22,24-2),。而隱附框結(jié)構(gòu)室內(nèi)視外表裝飾面渾然一體,,在美觀性上是附框可見(jiàn)結(jié)構(gòu)無(wú)法可比的。另外隱附框結(jié)構(gòu)對(duì)半隱框的處理同樣也是很出色的,。 ②密封組合方式 使用以密封膠為主的濕法密封的最大優(yōu)點(diǎn)是密封連續(xù),,在保證打膠質(zhì)量的前提下,密封效果特別好,。其次是可以拉伸,、壓縮雙向變形,有效的吸收和緩沖各種荷載的作用,。密封膠密封的主要缺點(diǎn)是:打膠受現(xiàn)場(chǎng)施工條件和氣候的制約,;打膠時(shí)容易污染裝飾表面;打膠的質(zhì)量不穩(wěn)定,,依賴于現(xiàn)場(chǎng)施工人員的操作水平,。 使用以膠條為主的干法密封的很多特點(diǎn)則恰好相反。它在施工中不受各種現(xiàn)場(chǎng)條件和氣候的制約,,安裝后外表整潔美觀,。但是在型材交接的部位,由于安裝和加工等原因,,經(jīng)常會(huì)有接差,,造成密封不嚴(yán)。在這個(gè)位置膠條一般也是斷開(kāi)的,,處理得不好,,會(huì)造成密封不交圈。所以當(dāng)以使用密封膠條為主進(jìn)行密封時(shí),通常都需要有導(dǎo)排水的結(jié)構(gòu)和措施,,膠條的各項(xiàng)參數(shù)要設(shè)計(jì)合理,,這對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員要求是非常高的,。 附框可見(jiàn)結(jié)構(gòu)一般在幕墻外側(cè)板塊之間的接縫打密封膠,,為第一道密封,在附框和桿件之間設(shè)有膠條為第二道密封,,即外濕內(nèi)干,。隱附框結(jié)構(gòu)外側(cè)板塊之間的接縫和桿件與玻璃之間的間隙可以打膠,也可以使用膠條,,即有四種密封組合方式:外濕內(nèi)干,、內(nèi)外均濕法密封;外干內(nèi)濕,、內(nèi)外均干法密封(其中后兩種就是開(kāi)放式幕墻),。隱附框結(jié)構(gòu)可以選擇的密封組合方式較多,能夠更好的滿足建筑設(shè)計(jì)師對(duì)幕墻功能和飾面的選擇,。 外側(cè)打膠作為主密封有很多弊?。?/span> Ⅰ.打膠時(shí)需要使用吊籃或腳手架,在幕墻安裝過(guò)程中是要有使用費(fèi)用和時(shí)間要求的,。工期很緊的時(shí)候,,有時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)施工條件并不好的條件下,也不得不進(jìn)行了打膠工作,,往往是容易留下漏水隱患,。 Ⅱ.幕墻外部的嵌縫膠工作環(huán)境惡劣,要經(jīng)受風(fēng)吹,、雨淋,、日曬和環(huán)境污染,以及不同季節(jié)和每天的溫差變化,,壽命遠(yuǎn)不如在室內(nèi)側(cè),,使用一定年限后,容易出現(xiàn)開(kāi)裂,,也會(huì)留下漏水隱患,。 Ⅲ.外側(cè)打膠的幕墻一般不設(shè)置導(dǎo)排水結(jié)構(gòu),幕墻空腔內(nèi)互相連通,,一旦膠縫漏水,,就會(huì)四處流淌。所以當(dāng)外側(cè)打膠,,內(nèi)側(cè)使用膠條進(jìn)行密封時(shí),,由于內(nèi)側(cè)往往會(huì)有很多的密封薄弱點(diǎn),水會(huì)從一處或多處發(fā)生滲漏。而且這種外打膠,、內(nèi)膠條的幕墻結(jié)構(gòu)漏水后,,很難進(jìn)行補(bǔ)救處理,也很難找到真正的漏點(diǎn),。 曾經(jīng)有人說(shuō)過(guò):“中國(guó)是個(gè)幕墻生產(chǎn)大國(guó),,更是個(gè)幕墻漏水大國(guó)?!逼涓镜脑蛘侵袊?guó)目前所使用的幕墻結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)還使用這種外濕內(nèi)干密封組合的附框可見(jiàn)結(jié)構(gòu),。 隱附框結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)就是可以選擇在室內(nèi)側(cè)打膠作為主密封。室內(nèi)側(cè)打膠是在板塊安裝好后在室內(nèi)側(cè)進(jìn)行的,,施工條件和施工單位時(shí)間上有更充分的便利,,打膠的質(zhì)量容易保證。由于膠縫是室內(nèi)側(cè)可見(jiàn)的裝飾表面,,必須保證膠縫均勻,、光滑,所以它要求打膠人員有非常好的操作水平,,這也有效的提高了打膠的質(zhì)量,。室內(nèi)的工作條件比較優(yōu)越,對(duì)密封膠的使用壽命和性能會(huì)更有利,。室內(nèi)側(cè)打膠是以單個(gè)板塊為單位進(jìn)行密封的,,即便是出現(xiàn)了滲漏,也很容易發(fā)現(xiàn)滲漏點(diǎn),,可以很方便的進(jìn)行補(bǔ)救處理,。 隱附框內(nèi)打膠設(shè)計(jì)可以在板塊接縫打密封膠,形成內(nèi)外側(cè)完全密封,,此時(shí)幕墻底部應(yīng)設(shè)有排水結(jié)構(gòu),,以利于滲漏或是結(jié)露水的排出。也可以在板塊接縫設(shè)置密封膠條,,形成開(kāi)放式結(jié)構(gòu),。由于隱附框結(jié)構(gòu)存在飛邊,在設(shè)計(jì)開(kāi)放式幕墻時(shí)更容易實(shí)現(xiàn),。尤其是它可以實(shí)現(xiàn)一般幕墻結(jié)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)的一個(gè)難題:以密封保溫為主的玻璃幕墻(保溫暖墻)和以裝飾美觀,、通風(fēng)換氣為主的鋁板幕墻(裝飾冷墻)的自由交接。關(guān)于開(kāi)放式幕墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和構(gòu)造,,會(huì)在下文中詳細(xì)闡述,,在此不再贅述。 ③防水構(gòu)造 隱附框結(jié)構(gòu)的遮擋飛邊除了起到美觀的作用,,本身也是一個(gè)很好的防水構(gòu)造,。一般來(lái)說(shuō)附框可見(jiàn)結(jié)構(gòu)的幕墻,,當(dāng)外側(cè)密封失效時(shí)水可能通過(guò)以下幾個(gè)部位滲漏入室內(nèi): 首先是附框接角處。出現(xiàn)滲漏往往是因?yàn)樾筒慕佑|的部位沒(méi)有涂密封膠或是涂膠質(zhì)量不夠理想,。也有可能是附框組裝后,,未與玻璃合片前,運(yùn)輸和搬運(yùn)過(guò)程中,,造成附框接角處松動(dòng),。 二是橫梁與立柱連接部位的密封膠條的對(duì)接處。有的小單元幕墻附框類似圖24-1和24-3,,水會(huì)直接從附框上流入與桿件的間隙,。而其他的附框因?yàn)橛胁?,水順著槽流向兩?cè),,水在向下流淌的過(guò)程中發(fā)生滴濺,也會(huì)進(jìn)入附框與桿件的間隙,。最終正像在密封組合方式關(guān)于膠條密封的一段中論述的那樣,,就容易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。 水的滲漏必須具有三個(gè)要素:即必須有水,、縫隙,、某種將水穿過(guò)縫隙的力。同樣如果這三要素去其一,,則滲漏就不可能發(fā)生,,這是阻止雨水滲漏的關(guān)鍵所在。隱附框結(jié)構(gòu)內(nèi)打膠設(shè)計(jì)可以比外打膠更有效和長(zhǎng)久的把縫隙完全密封住,。隱附框結(jié)構(gòu)的飛邊恰好可以接住滲入的水,,降低水的流量,可以避免滲漏的發(fā)生或減少滲漏量,。隱附框結(jié)構(gòu)桿件與附框之間膠條將幕墻的空腔分割成兩個(gè)氣室,,利用多腔減壓,降低縫隙兩側(cè)的壓力差,。 ④加工性 隱附框結(jié)構(gòu)由于有遮擋飛邊,,在安裝時(shí)可能會(huì)存在與固定板塊附框和開(kāi)啟扇框干涉的問(wèn)題。如果希望固定板塊附框不與飛邊干涉,,可以像圖29那樣,,四根附框與玻璃之間各自單獨(dú)灌注結(jié)構(gòu)膠。但是正常的情況下,,為了灌注結(jié)構(gòu)膠方便和玻璃板塊的整體強(qiáng)度,,一般還是會(huì)將附框組裝成一體的,需要將部分飛邊加工掉,,這增加了工廠內(nèi)的加工量,。開(kāi)啟扇框的設(shè)計(jì)可以有兩種思路(如圖30):前一種不帶飛翅的不與飛邊干涉,減少加工量,但是室內(nèi)側(cè)是膠條密封的結(jié)構(gòu),,需要在開(kāi)啟四周的主桿件上安裝通長(zhǎng)的角鋁,,以利于打密封膠;后一種帶飛翅的結(jié)構(gòu),,雖然說(shuō)需要將開(kāi)啟四周的飛邊加工掉,,但是這種做法受力更好,在開(kāi)啟扇框需要設(shè)計(jì)成隔熱型材的時(shí)候容易實(shí)現(xiàn),。如果需要加工掉飛邊應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)(如圖31): Ⅰ.固定板塊立柱連接橫梁處的豁口尺寸應(yīng)和橫梁寬度減去上下飛邊后的尺寸相等,。安裝開(kāi)啟扇框的橫梁飛邊均應(yīng)加工掉,立柱的加工尺寸是上橫梁的上飛邊內(nèi)側(cè)到下橫梁下飛邊內(nèi)側(cè)的尺寸,。 Ⅱ.加工可以采用銑削或者沖切,,在沒(méi)有加工中心或其他數(shù)控設(shè)備的情況下,銑削速度較慢,,采用沖切是一個(gè)兼顧生產(chǎn)率和設(shè)備成本的好辦法,。但是當(dāng)分格較大時(shí),開(kāi)啟扇框周邊的飛邊加工采用沖切是很難一次落料完成的,。 Ⅲ.安裝開(kāi)啟扇框的上下橫梁也可以考慮單獨(dú)開(kāi)模,,以節(jié)約加工時(shí)間及成本。
圖31 隱附框飛邊加工示意圖 ⑤型材截面寬度 由于隱附框結(jié)構(gòu)由于飛邊的存在,,其桿件的截面寬度一般要比相同類型的幕墻寬5~15mm,。這是因?yàn)闂U件飛邊厚度最小要少于1.5mm以維持一定的強(qiáng)度,避免正常運(yùn)輸安裝過(guò)程中飛邊出現(xiàn)彎曲變形,,一般應(yīng)該取2mm以上且不大于桿件型材的壁厚,。除此之外飛邊和附框之間還有留些間隙以適應(yīng)加工和安裝的誤差,如果是小單元式幕墻還有額外考慮安裝時(shí)平移所需的空間,,綜合考慮取寬5~15mm為宜,。從感覺(jué)上隱附框結(jié)構(gòu)可能很廢料,經(jīng)濟(jì)性不好,,但實(shí)際情況并非如此,。幕墻桿件截面寬度不一定是越小越好,除了考慮經(jīng)濟(jì)性和結(jié)構(gòu)上的因素外,,還必須要考慮幕墻的美觀,。從美學(xué)角度,斷面的長(zhǎng)寬比為2:1左右時(shí)裝飾效果最好(一般應(yīng)取1/0.618~1/0.382,,圓整后即為1.5~2.5),。如果長(zhǎng)寬比太大,看上去過(guò)于纖細(xì),,給人一種不穩(wěn)定和不安全感,;長(zhǎng)寬比太小,,看上去會(huì)比較笨拙,視覺(jué)效果不好,。在工程實(shí)際中常用的立柱規(guī)格以125~180mm最為常見(jiàn),,所以斷面寬度一般以60~70mm最為常見(jiàn)。而隱附框結(jié)構(gòu)的截面寬度設(shè)計(jì)合理可以控制在在65~80mm之間,,這個(gè)差別不是很大的,。 ⑥噴涂 隨著時(shí)代的發(fā)展,人們對(duì)于幕墻的裝飾效果要求越來(lái)越高,,作為幕墻的支撐體系的鋁構(gòu)件表面也不再僅僅是陽(yáng)極氧化處理,,更多的采用了粉末、氟炭噴涂技術(shù),,以提高裝飾性和耐久性,。但是作為隱框幕墻來(lái)講,附框與玻璃之間是用結(jié)構(gòu)膠來(lái)粘接的,,如果附框表面噴涂處理將會(huì)影響結(jié)構(gòu)膠與附框的粘接性,,危及安全,。根本原因在于噴涂層與型材的附著力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如結(jié)構(gòu)膠與型材的粘接力,,不能夠滿足實(shí)際應(yīng)用時(shí)抵抗載荷的需求,所以噴涂層即便是與結(jié)構(gòu)膠相容也是不可以的,。附框可見(jiàn)的情況下,,附框必須特殊處理,保證與結(jié)構(gòu)膠粘接的位置為氧化層,。通常用以下幾個(gè)方法處理: Ⅰ.附框噴涂后將結(jié)構(gòu)膠粘接面的涂層打磨掉,,但這個(gè)方法傷及鋁合金基材,盡量不要采用。 Ⅱ.結(jié)構(gòu)膠粘接面粘貼保護(hù)膜(可以選擇貼一次耐高溫的膜或是貼多次普通的膜),。 Ⅲ.將附框設(shè)計(jì)成分體式,,與結(jié)構(gòu)膠粘接的部分正常氧化處理。 不過(guò)不管采用哪種處理方法,,都將會(huì)增加成本和工序,。而隱附框結(jié)構(gòu)的附框隱藏在飛邊后,附框正常氧化處理即可(開(kāi)啟部位除外),,在設(shè)計(jì),、生產(chǎn)和安裝過(guò)程中簡(jiǎn)便易行。 ⑦防盜 規(guī)范要求玻璃板塊便于更換,,這樣可以避免現(xiàn)場(chǎng)灌注結(jié)構(gòu)膠的不利因素,。但是我們通常使用的隱框幕墻結(jié)構(gòu)一般都是外側(cè)可拆卸結(jié)構(gòu),這樣勢(shì)必會(huì)存在一個(gè)防盜的問(wèn)題,,如果有人從外側(cè)把玻璃拆掉,,進(jìn)入室內(nèi)怎么辦,?而使用隱附框內(nèi)打膠設(shè)計(jì)就是這樣一個(gè)可以兩全其美的解決之道,它必須先在室內(nèi)側(cè)用刀片將密封膠割開(kāi),,才能在外側(cè)進(jìn)行拆卸,。如果直接從外側(cè)拆卸的話,密封膠會(huì)牢牢的粘住玻璃,。盡管密封膠沒(méi)有結(jié)構(gòu)膠那樣的粘接強(qiáng)度,,它的粘接力也是非人力所能夠企及的。 以上就是對(duì)普通的附框可見(jiàn)結(jié)構(gòu)和隱附框結(jié)構(gòu)的一些性能和特點(diǎn)的對(duì)比,。隱附框結(jié)構(gòu)雖然目前使用還比較少,,但是憑借其優(yōu)良的性能,應(yīng)該會(huì)有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用的,。 (4).附框的設(shè)計(jì) 附框是面板和主桿件之間的連接體,,與面板和主桿件之間有很多種連接方法,也是幕墻實(shí)現(xiàn)某些功能的關(guān)鍵,,所以附框的形式具有多樣性和復(fù)雜性,,簡(jiǎn)單對(duì)其分類如下: Ⅰ.按有無(wú)腔體,可分為有腔附框和無(wú)腔附框,。 Ⅱ.按組框方式分為90°接角附框和45°接角附框,。 Ⅲ.按安裝面材,可分為玻璃附框,、鋁板附框和石材附框,。 Ⅳ.按粘結(jié)中空玻璃的方式,可分為平齊片附框和大小片附框,。 Ⅴ.按保溫分非普通附框和隔熱附框,。 ①附框的組裝 前文曾經(jīng)論述過(guò)附框最好組成一體后再灌注結(jié)構(gòu)膠,至于附框組裝方法采用90°接角自攻釘連接和45°擠角連接都是可以的,。如果采用90°接角自攻釘連接的附框,,無(wú)論是有腔附框還是無(wú)腔附框,都應(yīng)該留有設(shè)計(jì)合理的用來(lái)連接自攻釘?shù)凝X槽,,這種連接形式比較適用于小單元式等采用插接安裝的幕墻,。圖32所示就是兩種比較典型的齒槽設(shè)計(jì)形式,采用圓形槽口的連接強(qiáng)度好一點(diǎn),,采用方形槽口擰入容易些,。不管使用哪一種齒槽,其中齒槽的開(kāi)口寬度A,、齒槽的內(nèi)腔寬度或內(nèi)徑B,、齒槽的壁厚C等幾個(gè)取值都應(yīng)該適當(dāng)。齒槽的開(kāi)口寬度A取自攻釘內(nèi)徑的最小允許值即可,,取值過(guò)大容易造成自攻釘從槽口內(nèi)脫出,,太小有容易造成模具此處的強(qiáng)度不足,,型材擠出時(shí)易將模具擠壞。齒槽的內(nèi)腔寬度或內(nèi)徑B的取值參考緊固件手冊(cè)即可,,太大了連接強(qiáng)度不夠,,太小了自攻釘擰入困難。由于齒槽是開(kāi)口,,安裝自攻釘后齒槽或多或少都是要脹開(kāi)一點(diǎn)的,,所以齒槽的壁厚建議取不小于自攻釘公稱直徑的0.4倍為宜,以避免齒槽強(qiáng)度不足,,安裝自攻釘時(shí)變形太大,,造成自攻釘脫出。如果連接處受力較大時(shí),,取值還應(yīng)適當(dāng)增大,。當(dāng)然,以上是連接正常承力情況下的取值,,而附框與玻璃之間的結(jié)構(gòu)膠固化后,,主要就是結(jié)構(gòu)膠承力,所以設(shè)計(jì)附框時(shí),,齒槽尺寸取值可以略為放寬,。 圖32 用于安裝自攻釘齒槽示意圖 圖33 45°對(duì)接組角示意圖 如果采用45°擠角連接,應(yīng)該使用有腔附框,,它比較適用于對(duì)稱結(jié)構(gòu)的幕墻連接形式的附框組裝(如圖19-3和圖21-3所示全壓板外裝式),,也可以用于外形較為接近的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的幕墻連接形式的附框組裝(如圖20-1和圖24-1、圖20-2和圖24-2,,所示的小單元式)。45°擠角連接是把一個(gè)角碼插入切成45°的兩根型材的型腔內(nèi),,用擠角機(jī)將型材壁擠入角碼的凹槽,,將兩根型材連接的組裝方法(如圖33-1),組裝后的強(qiáng)度好,質(zhì)量容易控制,。這種有腔附框也適宜組裝三角形,、不規(guī)則四邊形等異形板塊。使用無(wú)腔附框也可以實(shí)現(xiàn)45°對(duì)接組角,,但須用抽芯鉚釘或其他緊固件將角鋁和兩側(cè)附框連接牢固,,組裝質(zhì)量要差很多,正常不推薦使用,,不過(guò)它非常適合用于半隱框幕墻(如圖33-2),。這類無(wú)齒無(wú)腔的附框如圖20-4和圖24-4所示用于小單元式幕墻是不合適的,無(wú)論是90°還是45°對(duì)接組角都十分困難,。 ②用于中空玻璃的附框 早期幕墻多是單層玻璃,,后來(lái)廣泛使用中空玻璃,,用的附框形式和單玻是一樣的,因?yàn)檫@種附框中空玻璃內(nèi)外片的尺寸一樣,,故稱為平齊片玻璃附框,。附框室內(nèi)可見(jiàn)的話,應(yīng)該有一點(diǎn)飛邊,,避免雙面膠帶的黑邊太寬,,影響美觀。采用平齊片附框的鍍膜玻璃幕墻做結(jié)構(gòu)膠的相容性試驗(yàn)時(shí),,需要做兩次,。大小片附框的誕生,也正是與此有關(guān):因?yàn)槟硞€(gè)工程工期太緊,,沒(méi)有足夠的時(shí)間去做兩次相容性試驗(yàn),,于是采用了階梯式的附框,直接將外片玻璃和附框用結(jié)構(gòu)膠粘接起來(lái),,因其內(nèi)片尺寸小于外片,,故稱為大小片玻璃附框。當(dāng)時(shí)中空玻璃之間即A處,,用的仍然是結(jié)構(gòu)膠(如圖34-2),。后來(lái)有人提出外片玻璃與附框粘接牢固,內(nèi)片玻璃夾在外片玻璃和附框之間,,中空玻璃之間的結(jié)構(gòu)膠能不能用聚硫膠替代以節(jié)約成本,,根據(jù)這個(gè)思路附框最終定稿圖34-3的形式。這種設(shè)計(jì)方法基本滿足了工程中對(duì)連接強(qiáng)度,、使用性能和壽命的要求,,又節(jié)約了成本,一經(jīng)使用就迅速推廣開(kāi)來(lái),。 圖34 大小片玻璃附框的產(chǎn)生示意圖 但是由于A處聚硫膠不耐紫外線,,在陽(yáng)光暴曬下用不了一個(gè)月就失效,所以有些細(xì)節(jié)必須注意,,才能保證使用中的安全和性能,。B處的雙面膠帶是為了對(duì)內(nèi)側(cè)的玻璃限位用的,它的厚度最好不小于4mm,,這樣對(duì)減震有利些,。有的公司因?yàn)橛写穗p面膠帶在安裝中空玻璃的時(shí)候很麻煩,把限制結(jié)構(gòu)膠寬度的雙面膠帶拉長(zhǎng)了一點(diǎn),,保證外視效果(如圖35-1),。應(yīng)該說(shuō)這樣做是不合理的,聚硫膠失效后就起不到粘接和限位作用了,,內(nèi)片玻璃容易下墜,,平面變形時(shí)也容易出現(xiàn)內(nèi)側(cè)玻璃側(cè)面撞擊附框,。其實(shí),為了避免安裝困難可以讓內(nèi)片玻璃的尺寸和雙面膠帶均留負(fù)差,,讓玻璃和膠帶有一點(diǎn)間隙即可,。有的公司覺(jué)得C處密封膠的內(nèi)視效果不好,用了膠條代替,,這也不是不太好的方法(如圖35-2),,盡管這樣處理后確實(shí)更美觀了。中空玻璃第一道密封熱溶丁基膠的密封性能非常好,,但它沒(méi)有多少粘接強(qiáng)度,,所以外面使用聚硫膠和硅酮結(jié)構(gòu)膠作第二道密封,也是為了把兩片玻璃粘接住,。如果聚硫膠失效,,這一層薄薄的丁基膠抵御不了風(fēng)荷載和熱應(yīng)力的作用,會(huì)降低中空玻璃的使用壽命的,。所以需要在此處打密封膠輔助補(bǔ)強(qiáng)聚硫膠,,更可以起到密封作用,保證萬(wàn)無(wú)一失,。也有的公司把D處的雙面膠帶去掉,,全部打密封膠(如圖35-3)。這也不是十分妥當(dāng):密封膠有著優(yōu)良的變形能力,,在承受正風(fēng)壓時(shí)不像雙面膠帶可以起到支撐的作用,。D處的雙面膠帶的厚度太薄對(duì)減震不利,太厚又不美觀,,一般取3~5mm左右比較合適,,寬度不小于厚度即可。當(dāng)然,,以上分析是基于A處使用聚硫膠的分析,,如果使用結(jié)構(gòu)膠,圖35的幾個(gè)方案都是可行的,,其中圖35-2的方法外觀美觀,非常值得推薦 大小片玻璃附框雖然節(jié)約成本,、結(jié)構(gòu)緊湊,,但是有幾點(diǎn)是遜于平齊片玻璃附框的:一是透光面積小,也就是說(shuō)黑邊要大一點(diǎn),,在玻璃比較通透時(shí)的裝飾效果差些,;二是當(dāng)中空玻璃的厚度有所變化時(shí),需要每3mm左右開(kāi)一種新規(guī)格的附框,,并且也不適合單片玻璃,,而平齊片玻璃附框則沒(méi)有這些問(wèn)題,;三是合片時(shí)操作難度比平齊片大。 圖35 常見(jiàn)大小片玻璃附框結(jié)構(gòu)示意圖 ③附框與玻璃托板 102-2003要求隱框和橫向半隱框玻璃幕墻在玻璃的下端宜設(shè)置鋁合金或不銹鋼托板,。如果安裝托板的話,,最好在設(shè)計(jì)附框時(shí)就考慮如何方便安裝玻璃托板。安裝托板有側(cè)向安裝(如圖36)和底部安裝(圖24-1,、2,、3)兩種方式。底部連接一般只能用于有腔附框,,而側(cè)向連接不管附框是有腔還是無(wú)腔都可以適用,。但如圖36-1所示的連接方式,只能先安裝托板,,會(huì)造成灌注結(jié)構(gòu)膠困難,,應(yīng)當(dāng)避免使用。壓板式連接由于壓板和托板都是分段下的,,一般不會(huì)存在干涉的問(wèn)題,。但是如果下面是開(kāi)啟扇需要在托板上設(shè)置膠條做披水的話,托板必須通長(zhǎng)設(shè)置,,不管哪一種安裝方式必須保證不與其他部位干涉,。從受力的角度上講,圖24-2和36-3的托板比較合理,。如果玻璃真的能夠?qū)ΣA喊瀹a(chǎn)生較大偏心壓力的話,,這兩種托板結(jié)構(gòu)(類似的結(jié)構(gòu)很多,本文就不一一列舉了)可以平衡偏心壓力產(chǎn)生的力矩,,讓連接用的自攻釘?shù)染o固件僅承受玻璃產(chǎn)生的壓力,。 當(dāng)然,也可以如圖37所示考慮在橫梁上安裝托板,。圖37-2的安裝方式相對(duì)來(lái)說(shuō)更合理一點(diǎn),,不僅托板是變截面的型材,受力合理,,而且往橫梁上安裝時(shí),,定位也很容易。而如圖37-1的安裝方式,,在玻璃板塊比較重時(shí),,由于力臂較長(zhǎng),要求用做托板的角鋁有足夠的壁厚,,避免發(fā)生較大的變形,,并且角鋁在往橫梁上安裝時(shí),容易出現(xiàn)定位偏差,造成玻璃板塊傾斜,。 托條的大小,、具體要求、連接形式,,要把幕墻分格,、重量、外力作用等很多因素要考慮進(jìn)去,,根據(jù)工程本身的特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)和使用,。 圖36 附框側(cè)向安裝玻璃托板示意圖 圖37 橫梁上安裝玻璃托板示意圖 ④可噴涂附框 在此在重申前文已闡述過(guò)的一點(diǎn):噴涂層與型材的附著力不夠,即便是與結(jié)構(gòu)膠相容,,鋁材噴涂面也是絕對(duì)不允許粘接結(jié)構(gòu)膠的! 可噴涂附框?qū)嶋H上是由兩個(gè)可分體的附框組合而成的,,粘接結(jié)構(gòu)膠的型材為正常的氧化材,組裝時(shí)采用穿入或外扣的辦法(如圖38所示),。正常而言組裝的結(jié)構(gòu)不及一體的好,,如果確實(shí)有必要使用可噴涂附框的情況下,可以選擇如圖38-3,、4,、5的設(shè)計(jì)方案。圖38-1仍有噴涂面與結(jié)構(gòu)膠接觸,,如按照正常計(jì)算的結(jié)構(gòu)膠寬度偏于不安全,。圖38-2采用側(cè)向穿入的方法,整個(gè)附框的受力不好,。圖38-3雖然使用了自攻釘,,但粘接結(jié)構(gòu)膠的主要受力的一側(cè)有掛鉤限位承力,而且自攻釘一側(cè)也有雙面膠帶限位防脫,,應(yīng)無(wú)大礙,。圖38-4則完全使用了穿入的方法,只要型材保證足夠厚度和搭接量,,安全性是有保障的,。但是前四種方案采用的穿入式組裝方法,荷載要在兩種型材之間傳遞,,正常情況下仍需要自攻釘緊固,,避免因穿入間隙而帶來(lái)的竄動(dòng)。圖38-5使用了外扣式安裝,,荷載單獨(dú)由氧化型材承擔(dān),,不在兩部分附框之間傳遞,受力最為合理,,但粘接結(jié)構(gòu)膠的寬度受一定的限制。 圖38 常見(jiàn)可噴涂附框示意圖 (5).開(kāi)放式幕墻及保溫設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的幕墻是在板塊之間的接縫,采用打密封膠濕法施工工藝來(lái)保證水密性能和氣密性能,。雖然眾多的工程經(jīng)驗(yàn)表明該工藝具有安裝方便,,施工簡(jiǎn)單的特點(diǎn),但是也存在著如前文密封組合方式一節(jié)中論述的缺點(diǎn),。除此之外,,硅酮密封膠在使用中會(huì)析出硅油,使得接縫易蓄積灰塵,,污染幕墻表面,。對(duì)此最好的解決方法是在接縫處使用干法密封,一般情況下要設(shè)計(jì)成開(kāi)放式幕墻,。但開(kāi)放式幕墻絕不是簡(jiǎn)單的將密封膠換成膠條就可以了,,它的整個(gè)密封原理和設(shè)計(jì)方法都是有別與傳統(tǒng)幕墻的。 ①等壓密封原理及其防水構(gòu)造 傳統(tǒng)的幕墻濕法密封是一種完全密封方法,,把隱框幕墻的面板間隙完完全全的密封住,,這種密封方法是在出現(xiàn)了硅酮耐侯密封膠之后才得以在幕墻上大面積推廣的。而開(kāi)放式幕墻采用的是等壓密封原理,,它的最大特點(diǎn)就是在面板間縫隙敞開(kāi)或是使用膠條密封并留有開(kāi)口,,用來(lái)平衡等壓腔和室外的氣壓。等壓原理,,實(shí)際是雨幕和壓力平衡體系共同作用的密封原理,。如圖39所示,外側(cè)的雨幕主要是阻止雨水的重力,、表面張力和毛細(xì)滲漏,。在風(fēng)雨天氣里,當(dāng)風(fēng)雨同時(shí)吹來(lái)時(shí),,雨幕將風(fēng)和水分開(kāi),,風(fēng)通過(guò)開(kāi)口進(jìn)入等壓腔,使等壓腔里的空氣壓力與外面風(fēng)壓相等,。即使開(kāi)口部位有雨水,,這雨水在自身重力作用下只能向下淌,而不會(huì)流進(jìn)室內(nèi),,這就是等壓密封原理(又稱空氣密封原理),。其實(shí)等壓密封原理并不像某位“專家”闡述成雨幕原理時(shí)那樣復(fù)雜,簡(jiǎn)而言之,,就是在密封接縫外側(cè)增加一層擋雨面層,,以保證雨水淋不到密封接縫。由于雨幕的存在,,大大改善接縫處密封材料的工作條件,,延長(zhǎng)密封材料的使用壽命,。而這層雨幕,即可以是玻璃,、石材,、鋁板,也可以是膠條,、型材,。 但實(shí)際上圖39所示的只是一種理想的狀態(tài),實(shí)際上是很難做到的,。幕墻外壁上的壓力是由風(fēng)速引起,,而風(fēng)速是動(dòng)態(tài)變化的,這種由陣風(fēng)帶來(lái)的風(fēng)壓變化,,將會(huì)使等壓腔內(nèi)壓力和室外壓力不等,,引起等壓腔和室外的空氣流通,來(lái)平衡壓力差,。另外一方面,,風(fēng)壓在幕墻外表的分布也是不平衡的,風(fēng)壓隨高度增加,,有時(shí)幕墻外表面也有局部(邊角,、頂部)呈負(fù)風(fēng)壓狀態(tài)。當(dāng)兩個(gè)開(kāi)口處風(fēng)壓不等時(shí),,空氣就會(huì)產(chǎn)生由壓力較大一側(cè)向較低一側(cè)的流通,。雨水總是沿著壓力降方向滲入,由室外向室內(nèi)的空氣流通就有可能將雨水帶入等壓腔,。因此必須采用合理的導(dǎo)排水和密封的構(gòu)造,,減少進(jìn)入等壓腔內(nèi)的雨水,并能夠?qū)⑵浼皶r(shí)排出至室外,。 當(dāng)室外風(fēng)壓大于等壓腔內(nèi)壓時(shí)室外空氣進(jìn)入等壓腔,,小于等壓腔內(nèi)壓時(shí)等壓腔空氣流出等壓腔。等壓腔內(nèi)壓和室外風(fēng)壓只是在局部時(shí)間點(diǎn)上存在等壓,,等壓腔內(nèi)壓跟隨室外風(fēng)壓變化而變化,,并且是滯后于風(fēng)壓變化的。說(shuō)等壓,,實(shí)際上是等壓腔內(nèi)壓與室外風(fēng)壓趨于相等的趨勢(shì),。正是由于等壓腔的這個(gè)特點(diǎn),它是室內(nèi)外較大壓力差的一個(gè)很好的緩沖,,減少陣風(fēng)峰值的影響,,可以降低密封接縫處內(nèi)外的壓力差,進(jìn)一步減少了滲漏的可能,。要取得很好的密封效果,,等壓腔的體積和雨幕上開(kāi)口面積的比值λ就必須合適(λ=V/S,V等壓腔體積,,S開(kāi)口面積)。λ的值過(guò)小,,雖然可以使等壓腔內(nèi)壓力比較快的隨風(fēng)壓變化,,更接近于室外,但是減少等壓腔體積會(huì)使密封接縫離開(kāi)口處更近,,增大開(kāi)口面積更為不利,會(huì)使更多的雨水進(jìn)入等壓腔,,這樣均增加了雨水滲入的可能性,。λ值過(guò)大,雖然可以降低密封接縫處內(nèi)外的壓力差,,但是增加了進(jìn)入等壓腔雨水排出的難度,,使等壓腔在一定時(shí)間內(nèi)積水,同樣會(huì)增加滲漏的可能性,。所以開(kāi)口面積和等壓腔體積必須適當(dāng),,應(yīng)該適應(yīng)工程本身和所在地氣候的特點(diǎn),就目前來(lái)說(shuō),,這一點(diǎn)還是比較依賴于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)的,。所以,對(duì)此很有必要多做一些理論上的研究和實(shí)驗(yàn),,以更好的指導(dǎo)實(shí)際工程設(shè)計(jì)工作,。 等壓腔的大面積貫通,一方面像前面提到的那樣容易引起等壓腔內(nèi)的氣體流通,,使更多的雨水進(jìn)入等壓腔,,另一方面會(huì)造成進(jìn)入等壓腔內(nèi)的雨水在下落過(guò)程中越積越多。所以應(yīng)該根據(jù)情況把等壓腔分割成不同的氣室,,使每個(gè)氣室成為獨(dú)立的小等壓腔,,這樣有利于等壓腔內(nèi)氣壓的平衡,減少雨水的滲入量和下落過(guò)程中的聚積,。其中,,帶一定排水坡度或是階梯形的橫向分隔尤其重要,根據(jù)情況一層或若干層必須設(shè)置,,它除了起分割氣室的作用外,,還是必要的排水構(gòu)造,可以將本等壓腔單元內(nèi)滲入的雨水排出(如圖40),。由于各種原因的限制,,任何密封材料都不能確保百分之百的不滲漏,即便是使用密封膠的密封接縫,,排水分隔也是有必要的,。 圖39 等壓密封原理示意圖 圖40 等壓密封構(gòu)造示意圖一 圖41 等壓密封構(gòu)造示意圖二 無(wú)附框壓板式隱框幕墻 |
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