簡介
目前，業界在帷幕牆的設計和施工上存在一種誤解，無論是鋁質還是石材帷幕牆，其外露表面單元板之間的間隙，都塗有耐候性矽酮密封膠，而且越緊密越好。如果不塗膠，就會被認為偷工減料，這種觀念在中國帷幕牆發展至今，已在一些業主甚至許多帷幕牆技術人員的腦海中形成。導致標準規範品質差、產品水準低、製造商偷工減料、安裝時 鋁質帷幕牆 向外變形。雖然有建築師和顧問要求帷幕牆採用開放式接縫系統，但由於施工廠商的施工技術、施工成本等原因，往往難以實施或實施效果不理想，當然，也有業主發現開放接縫後，例如北方天氣污染較為嚴重，縫隙間有很多灰塵，也有縫隙間的防水措施在設計和施工上不是很合理，導致嚴重的滲漏，後期還是要進行整改。因此，開放式接縫系統尚未得到真正的廣泛應用。
帷幕牆系統的種類
在德國等已開發國家，帷幕牆產品的結構設計非常嚴謹，他們經過多年的技術討論和實踐總結，將帷幕牆產品分為兩大類，一類是保溫牆系統，另一類是裝飾性冷牆系統。介紹如下：
保溫牆系統
定義:
顧名思義，這種牆的主要功能是保溫，即室內外牆之間的熱交換具有一定的阻擋作用，例如內外兩側為鋁板或其他金屬板，中間為聚氨酯、聚苯乙烯或岩棉等保溫材料的複合保溫牆；再如，建築外圍護結構採用隱框玻璃帷幕牆、全玻璃帷幕牆、點駁接玻璃帷幕牆。這些牆就像澆築的混凝土和磚砌牆一樣，室內外之間的隔斷只是一個遮蔽帶，不允許室內外空氣在這個遮蔽帶中對流，因此從工藝上必須對帷幕牆上可能導致空氣滲入的所有縫隙進行密封，並確保永久密封的使用壽命！
裝飾性冷牆系統
定義:
這種冷牆具有兩個作用，一是突出建築效果，二是防止雨水對建築表面的沖刷腐蝕，提高建築的耐久性。大部分材料來自鋁、石材、玻璃等材料，大部分用於建築物非輕型結構的外表面；從施工要求來看，與建築結構保持一定的間隔，利用等壓設計原理防止雨水滲漏，在板之間留出空氣交換通道，以保持帷幕牆與建築結構之間的間隔內的露水乾燥並容易排出。與現代開放式熱通道帷幕牆相比，實際上從原理上講，是在原來的保溫牆帷幕牆外部增加了一個裝飾性冷牆系統。
不當應用問題:
如果裝飾性冷牆系統按照保溫牆的施工方式，即將圖2裝飾性冷牆的所有通道都用密封膠封閉，將會給客廳帶來以下隱患：
- 因冷凝而腐蝕：無論是外層的鋁材還是石材，存在阻隔層勢必會因溫差而產生冷凝，帷幕牆連接處會產生腐蝕，特別是兩種不同金屬連接處，由於兩種不同金屬之間的電位差，會在露水中增強電化學腐蝕，導致帷幕牆的結構鬆弛並降低使用壽命。
2.煙囪效應：特別是外層鋁材或石板背面塗有防腐漆，板本身是不透水的，板的所有縫隙都被堵塞，如果板與牆壁的間隔大於40mm，就會產生煙囪效應，使零件之間的基礎水分蒸騰，加速間隔內的水分濃度增加，那麼如果保溫層的防潮層沒有緊密閉合，就會導致保溫材料因水分飽和而失去保溫效果。
3.室內濕氣問題：有些工程由於經濟因素，既要花錢擁有良好的外表面，又不能花費更多，在土木工程結構的外側有保溫層和防水層，帷幕牆和牆體結構之間的間隔中的水分，由於鋁材或石材表面塗有防腐劑，非常緻密（縫隙之間進行了膠處理），無法揮發到室外，只能通過混凝土體或磚牆滲透到室內。室內側的高檔住宅牆壁通常增加一層夾板，滲透的室內濕氣無法蒸發，特別是廚房和不常打開倉庫的濕度，當節日過後春陽升起時，會產生難以進入鼻子的霉味，嚴重破壞客廳的環境衛生。
4.牆體基礎損壞：大量露水沉積在地基外觀並滲入牆壁，會導致牆壁的熱阻降低，牆壁地基過早粉化，縮短使用壽命。
中國現況
我國目前在建築上的使用 鋁質帷幕牆 大多數的建築效果主要是烘烤，並與玻璃進行合理的搭配，呈現出乾淨挺拔或莊嚴雄偉的現代建築造型藝術效果，這種鋁幕牆產品從結構的設計和施工都被歸類為裝飾性冷牆系統。但事實上，我們現在有一棟建築的 鋁質帷幕牆 和如何？從產品結構設計和安裝過程來看，超過 90% 是用於保溫牆系統的。從近距離觀察，面板之間的縫隙塗有耐候密封膠，水平不均勻，垂直不直，表面不光滑，再加上密封膠矽油沉澱吸附灰塵更多，幕牆表面髒污且難看。在北方至少有 30% 的 鋁幕牆板 向外變形，特別是使用金屬氟碳漆噴塗面板，面板略有不平，會有很大的反差，從遠處看整體鋁幕牆表面如微風吹拂的湖水漣漪，非常難看，嚴重影響建築的優雅性。
鋁幕牆變形的原因
我認為在我們目前的情況下，立即禁止將鋁、石材幕牆的保溫牆系統應用於建築上，作為結構牆的裝飾部件，這是非常困難的。主要原因是國家行業標準《JGJ133-2001 金屬與石材幕牆工程技術規範》具有誤導性，市場低價競爭，工期極不合理等因素，在 JGJ133 規範中沒有明確什麼是保持牆壁的溫暖，什麼是裝飾性冷牆。另一個原因是鋁、石材冷牆系統產品結構的乾式密封與目前的保溫幕牆產品結構不同，從未將現有的鋁、石材幕牆的嵌入式耐候膠去除到裝飾性冷牆中，這對改進過程有技術上的理解。我認為在編制鋁、石材幕牆產品標準和編制這兩種產品時應解決標準圖集，但 鋁質帷幕牆 新建築外觀變形影響太大，且極低的幕牆技術難以滿足國際先進技術，需要立即整改。
鋁幕牆 面板為什麼會變形？作者認為主要有以下幾個因素：
1.缺少側肋和中間肋：板材中沒有側肋和中間肋，變形是由於風壓和空氣上升力造成的。這種變形現象發生在使用鋁塑複合板作為幕牆面板時。建築業主為了省錢，選擇了不正規的製造商。製造商為了獲得更高的利潤，什麼邊緣的肋，肋都不使用。鋁複合板摺疊成一個盒子，直接用螺絲固定在框架上，面板間隙塗抹膠水，即使完成。這種幕牆板的強度根本不夠，板在正負風壓的作用下產生疲勞撓度變形，從而使板表面尺寸增大。反映出幕牆陽光照射的一面更為突出，由於施工過程是以保溫牆的形式，將板的間隙全部用膠水嚴密封閉，板與牆體結構之間的空氣在陽光作用下升溫，板在空氣的作用下，由於向上的力而導致向外變形和變形。
2.由於固定連接產生的熱應力：板材與幕牆的結構框架固定，熱應力無法釋放而產生變形。鋁幕牆 在季節性溫差較大的地區，在早春和秋末氣溫較低的季節，陽光照射的熱效應非常強烈，特別是顏色較深的鋁板升溫，鋁板在不同的溫度下，每公尺長度的熱膨脹值更大！幕牆框架內部，陽光的影響較弱，鋁板和框架的最大溫差可達 80 ℃ 以上，在鋁板尺寸較大時，會產生較大的線性膨脹差。如果幕牆面板結構採用摺疊邊緣，鋁板將用螺絲固定在框架結構中（見圖 3），將導致鋁板面板的熱應力無法釋放，迫使面板屈服，在空氣的作用下產生向外變形現象。這種變形現象顯示出相當大，特別是幕牆框架內部的鋁板使用鋼型材（「鋼型材」一詞由行業百科全書提供），因為鋁的熱膨脹係數通常是鋼的兩倍，因此相同尺寸的板的撓度將是表格值的兩倍。我發現一些製造商在固定板的角碼上，沿板的長或寬方向將固定板的螺絲孔加工成長孔（見圖 4），但板在安裝後仍然存在變形現象，並且這種連接不符合幕牆的面內變形要求。
3.面板和側肋組裝應力變形：一些製造商為了解決鋁板板的熱應力變形，特別是當面板使用鋁塑複合板時，在單元板的周邊使用一圈側肋框架，從生產過程來看，是將面板在刨床上按照面板摺疊尺寸刨槽摺疊成一個盒子。另一條線是將側肋型材截斷並組裝成側肋框架，根據面板的所需尺寸。然後將側肋框架裝入盒狀面板中，並用抽芯鉚釘將兩個主體固定。在工作現場經常發現，由於面板刨槽摺疊邊緣偏差，側肋型材組裝成框架偏差，兩個主體在匹配時經常出現盒子太小或板摺疊邊緣尺寸太大的情況（如圖 5 所示）。為了保護進度，沒有材料，經常強制組裝，導致板上產生組裝應力，要么側肋變形，要么板受壓變形。這種板在溫度和空氣膨脹力的作用下產生向外變形現象。
鋁製幕牆變形的處理方法
幕牆產品設計應遵循最基本的原則，除了確保強度外，無論是結構框架或表面裝飾，都應嵌入結構設計的主體中，絕不允許產生熱應力。若產生熱應力，將導致變形和零件損壞。為了達到非熱應力的效果，配合件應留有一定的間隙，設計師必須選用恰當的結構或密封材料，以確保產品的氣密性和防水性。這是幕牆設計成功的關鍵。
- 鋁製幕牆板與框架的懸浮連接自中國大陸改革開放以來，各方面都在快速變化，尤其是建築行業，但也伴隨著之前的快速發展。新建築如春天般蓬勃，且越來越高。為了滿足超高層幕牆的使用需求，在結構上：一是不能產生熱應力，二是為了滿足超高層建築（行業百科提供的“超高層建築”一詞）在自振和風荷載（行業百科提供的“風荷載”一詞）作用下振幅增加所引起的幕牆面內變形要求，在抗震設計中，根據不同類型的建築結構彈性計算位移控制值為設計值的三倍。例如，在抗震區域，有一座框架結構的超高層建築，層高為3.4米，幕牆的位移必須符合25.5毫米的要求。這要求幕牆板在結構框架浮動連接的前提下，滿足強度要求，這兩種圖示僅是板材連接的一種形式，在產品設計中可以設計多種結構。但無論何種結構形式，設計原則是板材連接結構必須能夠吸收由於溫差產生的熱應力以及抗震中的面內變形要求。
- 消除鋁製幕牆板的組裝應力鋁合金幕牆板若未加側肋，採用焊接、鉚釘或直接在板上沖壓成型的角碼（見圖4），為角碼的固定螺孔開設長孔，但仍無法解決由熱應力引起的變形問題。若工程中板數較多、板子尺寸差異較大，因板子最大熱膨脹是由於長寬尺寸不同所致，並非沿著板子長寬方向變化，而是依照三角函數的正切值變化，無法用每個板子每個角碼的周長來計算，電腦會根據板子位置的角碼來判斷膨脹方向，並在每個角碼的對角孔依此方向製作。另一個因素是固定板子的螺絲必須緊固，若是無邊肋的鋁板，折邊的強度非常弱，難以將熱應力傳遞到角碼，因此角碼會因溫差而產生蠕變以吸收熱膨脹。因此，在角碼上開設長孔的方法無法解決鋁板變形的問題。為了避免鋁板變形，板子與框架結構必須採用浮動連接。為將熱應力傳遞到板子折邊的邊肋，必須在折邊上加設側肋進行加固，建議使用3mm厚的單層鋁板，在季節性溫差較大的區域也應設置側肋進行加固。為確保鋁板折邊不產生圖3所示的組裝應力，並提升鋁板塊的生產品質，側肋框架應設計為可調整長度和寬度的結構。從公差與配合的術語來看，折疊成箱形的板子尺寸以參考孔為基準，透過側肋框架的膨脹與收縮來配合折邊，四個角的側肋框架部分採用插接連接（見圖VIII 3節點）。側肋框架的水平與垂直杆端部留有2mm的間隙，箱體長寬的調整範圍為4mm，足以吸收板子折邊與框架組裝的偏差，避免圖V中因不當而影響品質的現象。此可伸縮側肋框架不僅加強熱應力傳導，也能吸收由於側肋在面板中產生的小溫差引起的熱應力變形，從而消除鋁板變形，確保鋁幕牆的整體平整度。
- 鋁製幕牆板浮動連接加強肋條有大約三種方法可以將鋁製幕牆板的加強中肋與板材連接（見圖九）：結構膠粘合、超強膠帶、植入螺絲並焊接，共同特點是中肋與板材固定，大多數中肋的兩端與側肋框架固定。板材直接暴露在陽光下，加強肋在板內，尤其在經過一層膠粘隔離後，由於溫差引起的熱應力，限制了板沿加強肋軸向的膨脹。如果加強肋的兩端與框架肋固定，則限制了板沿加強肋徑向的膨脹，容易造成膠粘劑和連接件的剪切損壞，降低耐久性。鋁製幕牆板的加強肋與板材連接，採用圖八1、2節點的方式，安裝順序為先用核心鉚釘或自攻螺絲將加強肋端部的角碼與側肋框架固定，再由上而下將加強肋插入固定角碼，然後沿加強肋長度每三分之一處用高強度膠粘合膠粘貼壓板，將加強肋壓緊。注意，加強中肋的上部與壓板之間應留有2mm的間隙，加強中肋的端部與角碼之間也必須留有2mm的間隙，板材與中肋之間採用懸浮連接結構，不會產生熱應力，即達到加固作用，確保板材平整。加強中心肋的設計:
- 形狀要求有利於露水凝結向下滾動，達到y軸最大慣性矩的時刻。
- 剛度的計算單跨中心肋在正向風壓下，計算為受到梯形荷載的簡支梁；在負向風壓下，則計算為受到三個均勻分佈集中力的簡支梁，其挫曲不應大於中心肋跨度的1/300。
- 形狀要求有助於露水流下，具有足夠的剛性
- 粘合膠黏劑國內NJ-1系列高強度粘接膠黏劑
- 性能拉伸強度34N/mm2（金屬對金屬粘接）。剪切強度36N/mm2（金屬對金屬粘接）。固化溫度低於20℃時，15-50分鐘；高於20℃時，1-20分鐘，需2-3小時達到最大強度。
- 對JGJ133-2001的修正案：對於金屬板幕牆，以下技術規範的條款應予修訂：
- 5.4.5：金屬板應沿周邊用螺絲、梁柱固定，螺絲直徑不得少於4mm，螺絲數量應根據經計算確定的抗風荷載和抗震作用的板材數量。
- 6.4.3：單層鋁板的加工應符合第3條的以下規定
- 單層鋁板的固定角碼應符合設計要求。固定角碼可以焊接、鉚接或直接在鋁板上壓模，並應準確定位且易於調整。固定牢固。
- 單層鋁板的固定角碼應符合設計要求，且固定角碼可以焊接、鉚接或壓模；
