异形幕墙、钢结构一体化设计结构及施工技法

技术领域

本发明涉及幕墙、钢结构设计及施工技术领域，具体涉及异形幕墙、钢结构一体化设计结构及施工技法。

背景技术

随着人们的审美标准逐渐提高，在建筑设计中，通常都会在屋顶或墙面或独立或组合设计艺术造型的异形幕墙，而且随着建筑的发展，异形的幕墙造型越来越复杂。幕墙的做法通常是在传统的钢结构上再通过安装幕墙龙骨等加固件，然后在将幕墙安装在龙骨上。

如中国专利CN201520388764.2公开的异形采光顶玻璃附框结构中，它包括用以连接异形采光顶玻璃的铝合金附框和用以固定所述铝合金附框的铝合金压块，所述铝合金附框的上部与异形采光顶玻璃固定连接，铝合金附框的下部设置有弧形连接件，该弧形连接件的端部设置有剖面结构为圆形的圆柱形连接部，铝合金附框的圆柱形连接部置于龙骨表面，并通过铝合金压块压紧固定。

采用如上方法后，增加了幕墙龙骨材料，增加了建筑材料，同时也降低了空间利用率，同时该设计仅适用较少面的连接，不方便处理凸角和凹角的设计。

为此，我们提出异形幕墙、钢结构一体化设计结构及施工技法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有幕墙技术的局限与不足，本发明提供了异形幕墙、钢结构一体化设计结构及施工技法，填补了现有的异形建筑中幕墙和主体建筑分开设计及施工的不足，设计创意合理，造型轻薄紧凑，解决了现有的异形钢结构和幕墙设计中需要添加大量加固龙骨等其他加固材料，导致建筑空间利用率大幅降低且浪费建材的问题。本发明通过巧妙的结构组合，将幕墙和钢结构一体化设计，节省了龙骨等额外的结构材料，将幕墙直接固定在钢结构外表面，减少了建筑材料，提高了建筑空间利用率，而且在对于凸角和凹角设计时会更灵活。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

异形幕墙、钢结构一体化设计结构及施工技法，包括多个圆钢管组成的折板造型，每三根圆管组成一个三角面，再由不同数量的三角面组成立体折板造型，圆钢管汇交节点处通过球形或变形毂节点连接。三角面区域内有方矩管组成的网状分格，相邻的多根方矩管组成的网状分格上均设置有相对应的幕墙面层，幕墙面层与方矩管之间设置有附框，附框通过固定螺栓固定在方矩管表面，附框靠近幕墙面层的周边有结构密封胶和双面胶带；相邻的两个幕墙面层之间有耐候结构密封胶密封粘接，且呈倾斜的幕墙面层的下端侧壁上装有防止幕墙面层滑动的金属托条，金属托条固定在附框上。

进一步的，所述球形节点为空心球节点或毂节点。

进一步的，相邻的多个方矩管之间形成三角形网格，且幕墙面层与三角面及方矩管三角形网格对应。根据实际项目条件，分格可分为四边形或多边形。

进一步的，所述附框与方矩管之间还设有防腐隔离垫，金属托条与幕墙面层的连接处连接有橡胶垫。

进一步的，所述幕墙面层为钢化夹胶玻璃、中空玻璃、钢化夹胶中空玻璃、点驳式玻璃、隔热金属板、天然石材、人造石、光伏等幕墙中的一种或几种组合。

进一步的，位于同一个平面相邻的两个所述幕墙面层之间还连接有第一耐候结构密封胶和泡沫棒。

进一步的，位于最低点的多个幕墙面层之间形成凹角节点，多个幕墙面层靠近凹角节点处的一侧均通过同一个第二耐候结构密封胶进行连接。

进一步的，位于最高点的多个幕墙面层之间形成凸角节点，多个幕墙面层位于凸角节点处的上方连接有通长的防水盖板，多个幕墙面层位于凸角节点处的侧壁下方连接有同一个第三耐候结构密封胶。

进一步的，位于底部边缘的多根圆钢管的汇交节点处下端均连接有箱型立柱，箱型立柱通过焊接固定在球形节点的下端。

进一步的，异形幕墙、钢结构一体化设计施工技法，包括如下步骤：

步骤一：绘制结构图纸，确定各类结构件位置、型号和连接关系；

步骤二：以其中一个结构件的某个交点作为假定的坐标原点，建立空间坐标关系，然后确定各类型结构件的坐标定位，通过坐标定位将每根杆件进行编号；

步骤三：按照坐标位置和部件编号，将多个圆钢管通过球形节点连接在一起，然后在将相应的网格状方矩管结构固定在圆钢管组成的三角形内，且与圆钢管表面平齐；

步骤四：然后通过附框、固定螺栓、结构密封胶和双面胶带将幕墙面层固定在方矩管外表面，从而实现将幕墙面层固定在方矩管外表面，完成幕墙、钢结构一体化设计及施工技法设计。

(三)有益效果

本发明实施例提供了异形幕墙、钢结构一体化设计结构及施工技法。具备以下有益效果：

1、本发明通过巧妙的结构组合，将幕墙和钢结构一体化设计，节省了幕墙龙骨等额外的结构材料，将幕墙直接固定在钢结构外表面，减少了建筑材料，提高了建筑空间利用率。

2、通过将幕墙面层随三角面及方矩管三角形网格分割成若干对应的三角形，能够方便布局，同时也更容易灵活的应对凸角和凹角设计及施工。根据实际项目条件，分格可分为四边形或更多边形。

3、通过针对凸角和凹角节点的特殊设计，能够提高整体幕墙面层的密封性能。

4、通过采用不同的幕墙结构设计处理，能够有效实现多重建筑功能。

5、通过采用局部坐标法定位编号的方式，能够使得各个部件位置定位更加精确，整个建筑造型更加精密、更加符合建筑艺术造型。

附图说明

图1为本发明结构俯视图；

图2为本发明结构单元构件数字编号俯视图；

图3为图2中A处局部放大示意图；

图4为本发明中倾斜部位幕墙面层连接节点图；

图5为本发明中凹角部位幕墙面层连接节点图；

图6为本发明中凸角部位幕墙面层连接节点图；

图7为本发明球形节点与箱型柱的连接节点图。

图中：圆钢管1、方矩管2、幕墙面层3、第一耐候结构密封胶31、泡沫棒32、金属托条33、橡胶垫34、球形节点4、箱型柱5、附框6、固定螺栓61、防腐隔离垫片62、结构密封胶63、双面胶带64、第二耐候结构密封胶7、第三耐候结构密封胶71、防水盖板8。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参照附图1-7，异形幕墙、钢结构一体化设计结构及施工技法，包括多个圆钢管1，多个圆钢管1分别处于不同的三角面，相邻的多个圆钢管1的节点处通过球形节点4进行连接，球形节点4为空心球节点或毂节点，相邻的多个圆钢管1之间围成的区域内焊接有多个方矩管组成的三角形网格2，多个方矩管2首尾连接，且方矩管2与圆钢管1固定后焊接在一起，相邻的多根方矩管2之间围成的三角形上均设置有相对应的钢化夹胶中空玻璃，钢化夹胶中空玻璃与三角面及方矩管三角形网格之间设置有附框6，附框6通过固定螺栓61固定在方矩管2表面，且附框6与方矩管2之间还设有防腐隔离垫片62，起到防腐隔离的效果，附框6靠近钢化夹胶中空玻璃的一端连接有结构密封胶63和双面胶带64；位于同一个平面相邻的两个钢化夹胶中空玻璃之间连接有第一耐候结构密封胶31和泡沫棒32，且呈倾斜设置的钢化夹胶中空玻璃下端侧壁上抵触有金属托条33，金属托条33固定在附框6上，且金属托条33与钢化夹胶中空玻璃连接处连接有橡胶垫34，提高连接隔震效果。

位于最低点的多个钢化夹胶中空玻璃之间形成凹角节点，多个钢化夹胶中空玻璃靠近凹角节点处的一侧均通过同一个第二耐候结构密封胶7密封粘接，密封性能好。

位于最高点的多个钢化夹胶中空玻璃之间形成凸角节点，多个钢化夹胶中空玻璃位于凸角节点处的上方连接有通长的防水盖板8，多个钢化夹胶中空玻璃位于凸角节点处的钢化夹胶中空玻璃背面连接有同一个第三耐候结构密封胶71，提高幕墙面层粘接、防水、隔震效果。

位于底部边缘的多根圆钢管1汇交的节点处下端均连接有箱型柱5，箱型柱5通过焊接固定在球形节点4的下端，对整个立体折板造型进行支撑。

实施例2

异形幕墙、钢结构一体化设计结构及施工技法，包括多个圆钢管1，多个圆钢管1分别处于不同的三角面，相邻的多个圆钢管1的节点处通过球形节点4进行连接，球形节点4为空心球节点或毂节点，相邻的多个圆钢管1之间围成的区域内焊接有多个方矩管组成的三角形网格2，多个方矩管2首尾连接，且方矩管2与圆钢管1固定后焊接在一起，相邻的多根方矩管2之间围成的三角形区域上均设置有相对应的隔热金属板，隔热金属板与三角面及方矩管三角形网格之间或设置有附框6，附框6通过固定螺栓61固定在方矩管2表面，且附框6与方矩管2之间还设有防腐隔离垫片62，起到防腐隔离的效果；位于同一个平面相邻的两个隔热金属板之间连接有第一耐候结构密封胶31和泡沫棒32。

位于最低点的多个金属板之间形成凹角节点，多个隔热金属板靠近凹角节点处的一侧均通过同一个第二耐候结构密封胶7进行连接，密封性能好。

位于最高点的多个隔热金属板之间形成凸角节点，多个隔热金属板位于凸角节点处的上方连接有通长的防水盖板8，多个隔热金属板位于凸角节点处的侧壁下端连接有同一个第三耐候结构密封胶71，提高幕墙面层粘接及隔震效果。

位于边缘的多个圆钢管1的汇交节点处下端均连接有箱型柱5，箱型柱5通过焊接固定在球形节点4的下端，对整个立体折板造型进行支撑。

实施例3

异形幕墙、钢结构一体化设计及施工工艺，包括多个圆钢管1，多个圆钢管1分别处于不同的三角面，相邻的多个圆钢管1的节点处通过球形节点4进行连接，球形节点4为空心球节点或毂节点，相邻的多个圆钢管1之间围成的区域内焊接有多根方矩管组成的三角形网格2，多根方矩管2首尾连接，且方矩管2与圆钢管1固定后焊接在一起，相邻的多根方矩管2之间围成的三角形区域上均设置有相对应的幕墙石材，幕墙石材与三角面及方矩管三角形网格之间或设置有附框6，附框6通过固定螺栓61固定在方矩管2表面，且附框6与方矩管2之间还设有防腐垫片62，起到防腐隔离的效果；位于同一个平面相邻的两个幕墙石材之间连接有第一耐候结构密封胶31和泡沫棒32，且呈倾斜设置的幕墙石材的下端侧壁上抵触有金属托条33或石材金属挂件，金属托条33或石材金属挂件固定在附框6上，且金属托条33或石材金属挂件与幕墙石材的连接处连接有橡胶垫34，提高连接隔震效果。

位于最低点的多个幕墙石材之间形成凹角节点，多个幕墙石材靠近凹角节点处的一侧均通过同一个第二耐候结构密封胶7进行连接，密封性能完好。

位于最高点的多个幕墙石材之间形成凸角节点，多个幕墙石材位于凸角节点处的上方连接有通长的防水盖板8，多个幕墙石材位于凸角节点处的侧壁下端连接有同一个第三耐候结构密封胶71，提高幕墙面层粘接、防水、隔震效果。

位于底部边缘的多根圆钢管1汇交的节点处下端均连接有箱型柱5，箱型柱5通过焊接固定在球形节点4的下端，对整个立体折板造型进行支撑。

实施例4

异形幕墙、钢结构一体化设计及施工工艺，包括多个圆钢管1，多个圆钢管1分别处于不同的三角面，相邻的多个圆钢管1的节点处通过球形节点4进行连接，球形节点4为空心球节点或毂节点，相邻的多根圆钢管1之间围成的区域内焊接有多根方矩管组成的三角形网格2，多根方矩管2首尾连接，且方矩管2与圆钢管1固定后焊接在一起，相邻的多根方矩管2之间围成的三角形区域上均设置有相对应的光伏板，光伏板与三角面及方矩管三角形网格之间设置有附框6，附框6通过固定螺栓61固定在方矩管2表面，且附框6与方矩管2之间还设有防腐隔离垫片62，起到防腐隔离的效果，附框6靠近光伏板的一端连接有结构密封胶63和双面胶带64。

位于同一个平面相邻的两个光伏板之间连接有第一耐候结构密封胶31和泡沫棒32，且呈倾斜设置的光伏板的下端侧壁上抵触有金属托条33，金属托条33固定在附框6上，且金属托条33与光伏板的连接处连接有橡胶垫34，提高幕墙面层粘接、防水、隔震效果。

位于最低点的多个光伏板之间形成凹角节点，多个光伏板靠近凹角节点处的一侧均通过同一个第二耐候结构密封胶7进行连接，密封性能好。

位于最高点的多个光伏板之间形成凸角节点，多个光伏板位于凸角节点处的上方连接有通长的防水盖板8，多个光伏板位于凸角节点处的侧壁下端连接有同一个第三耐候结构密封胶71，提高幕墙面层粘接、防水、隔震效果。

位于边缘的多个圆钢管1的节点处下端均连接有箱型柱5，箱型柱5通过焊接固定在球形节点4的下端，对整个立体折板造型进行支撑。

实施例5

异形幕墙、钢结构一体化施工技法包括如下步骤：

步骤一：绘制结构图纸，确定各类结构件位置、型号和连接关系；

步骤二：以其中一个结构件的某个交点作为假定坐标原点，建立空间坐标关系，然后确定各类型结构件交点的坐标定位点，通过坐标定位点将每根杆件进行编号；

步骤三：按照节点坐标定位点和杆件编号，将多个圆钢管1通过球形节点4连接在一起，然后在将相应的网格状方矩管结构2固定在圆钢管1组成的三角形内，且与圆钢管表面平齐；

步骤四：然后通过附框6、固定螺栓61、密封结构胶63和双面胶带64和将幕墙面层3固定在三角面及方矩管三角形网格外表面，从而实现将幕墙面层3固定在方矩管2外表面，避免额外增加幕墙的独立框架，设计创意合理，造型轻薄、紧凑，既节约了建材又提高了建筑空间利用率。本发明异形幕墙、钢结构一体化设计结构及施工技法适用范围广泛，完全能涵盖玻璃、金属、石材等幕墙设计及施工，设计创意合理，造型轻薄、紧凑，既节约了建材又提高了建筑空间利用率，经济效果显著。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。