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作者：山东天元装饰工程有限公司刘建林曹广胜
一
引言
当前，我国建筑能耗占全国总能耗的27.5%上，随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，这一比值将进一步提高，建筑已成为我国节能的重地。建筑遮阳作为一种有效的节能手段，长期以来是建筑师
建筑格栅具有遮阳、通风、美观及可塑性强的特性，许多建筑设计师大量使用格栅作为建筑外观与窗户外沿的遮蔽。现有技术下，建筑格栅的固定方式是：先于格栅上固定连接角码，再将连接角码用自攻钉固定于龙骨框架上。这样的做法会使自攻钉外露，不仅影响了建筑外观效果，而且自攻钉容易被腐蚀，时间久了自攻钉就会出现松动、退钉现象，建筑格栅就可能会掉落，存在安全隐患。
我公司针对该问题在经过充分调研、论证、以及在工地上的样板安装试用，研制出适用于不同规格、长度的新型建筑格栅的隐藏式固定系统。该固定系统是一种安全可靠、造型美观、能够降低成本的建筑格栅固定方式，解决了以往自攻钉外露的缺陷。研制新型建筑格栅的隐藏式固定系统突破了难以解决“露钉”的瓶颈，不仅美化了建筑格栅外观效果，还加强了建筑格栅固定系统的稳定性，极大地消除了安全隐患，推动了建筑格栅应用范畴，具有良好的社会意义。
二
方案的设计思想及论证
为了满足建筑格栅的外观效果和克服现有安装方式存在的安全隐患，本方案提供了一种建筑格栅的隐藏式固定系统，该技术结构简单、安装灵活，相比现有技术的做法，安全可靠，效果更佳。为解决这些技术问题，本研究目标通过以下技术方案的以解决：
一种建筑格栅的隐藏式固定系统，包括格栅龙骨框架（1）、格栅（2）及格栅连接件（5），其中所述格栅连接件（5）一端通过焊接固定于格栅龙骨框架（1）上，另一端通过一组螺栓（6）连接格栅（2）。
进一步地，所述格栅（2）侧面配有扣板（3），并且上、下两端各有一块盖板（4），所述扣板（3）一侧的两端各含有一凹口（31），所述盖板（4）为矩形板，并开有三个布置规则的圆孔，配有相应螺钉（41）。
进一步地，所述格栅（2）包括正视面板（21）、两块侧视面板（22）、内隔板（23）、封堵丝道（24）、凸起（25），所述内隔板（23）位于两块侧视面板（22）中部，与正视面板（21）、两块侧视面板（22）形成一个封闭空腔（26）和一个开敞空腔（27）。所述正视面板（21）居中有一条封堵丝道（24），所述两块侧视面板（22）位于开敞空腔（27）的部分各含有一条封堵丝道（24），于端部各有一凸起（25）。
进一步地，所述内隔板（23）的中部一侧凸向封闭空腔（26），另一侧居中呈对称设有两个凸型空腔（28）。
进一步地，所述扣板（3）的凹口（31）与格栅（2）的凸起（25）相配合，盖板（4）的三个圆孔与格栅（2）的三条封堵丝道（24）相适应。
进一步地，所述格栅连接件（5）包括矩形钢板（51）、圆钢（52），所述矩形钢板（51）一端与圆钢（52）焊接，另一端开有一组阵列分布的圆孔，所述矩形钢板（51）中部还开有一个小圆孔，与进行限位的自攻螺钉（7）相适应。
进一步地，所述格栅连接件（5）开有一组阵列分布的圆孔与格栅（2）中内隔板（23）的凸型空腔（28）相适应，并用一组螺栓（6）相连接。
进一步地，所述格栅连接件（5）与格栅（2）之间设有一绝缘垫片（8），所述绝缘垫片（8）开有与其相配合的若干圆孔。
进一步地，所述的螺栓（6）和自攻螺钉（7）材质为不锈钢，格栅（2）、扣板（3）、盖板（4）材质均为为铝合金，螺钉（41）为沉头螺钉。
图1建筑格栅的隐藏式固定系统的立体结构示意图
图2建筑格栅的隐藏式固定系统的正视图
图3建筑格栅的隐藏式固定系统的断面俯视图
图4建筑格栅的隐藏式固定系统中格栅2、扣板3的结构示意图
图5建筑格栅的隐藏式固定系统中盖板4的结构示意图
图6建筑格栅的隐藏式固定系统中格栅连接件5的结构示意图
综合以上方案设计、分析，一种建筑格栅的隐藏式固定系统是能够达到研究目标的。
三
研究内容、校核方法
建筑格栅自身及其隐藏式固定系统的设计和受力分析计算，依托工程实例，在最不利的荷载工况下进行了详细的受力计算分析，其分析过程采用了大型通用性有限元软件ANSYS，具体研究分析如下：
工程实例概况：青岛地区，本工程按A类地形考虑，计算点标高：24m。
3.1建筑格栅自身的研究分析
计算支撑结构时的风荷载标准值
wk=βgzμzμs1w0
=1.×1.×1.5×0.
=0.MPa
计算面板材料时的风荷载标准值
wk=βgzμzμs1w0
=1.×1.×1.5×0.
=0.MPa
垂直于格栅平面的分布水平地震作用标准值
qEk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ-]
qEk：垂直于格栅平面的分布水平地震作用标准值(MPa)；
βE：动力放大系数,取5.0；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.04；
Gk：格栅构件的重力荷载标准值(N)；
A：格栅构件的面积(mm2)；
平行于格栅平面的集中水平地震作用标准值
PEk=βEαmaxGk……5.3.5[JGJ-]
PEk：平行于格栅平面的集中水平地震作用标准值(N)；
βE：动力放大系数,取5.0；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.04；
Gk：格栅构件的重力荷载标准值(N)；
按照JGJ规范5.4节条文说明部分的规定，对于竖向格栅和与水平面夹角大于75度、小于90度的斜玻璃格栅，可不考虑竖向地震作用效应的计算和组合。
作用效应组合
荷载和作用效应按下式进行组合：
S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk…5.4.1[JGJ-]
上式中：
S：作用效应组合的设计值；
SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；
Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值；
γG、γw、γE：各效应的分项系数；
ψw、ψE：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。
上面的γG、γw、γE为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ-]规定如下：
进行格栅构件强度、连接件和预埋件承载力计算时：
重力荷载：γG：1.2；
风荷载：γw：1.4；
地震作用：γE：1.3；
进行挠度计算时；
重力荷载：γG：1.0；
风荷载：γw：1.0；
地震作用：可不做组合考虑；
上式中，风荷载的组合系数ψw为1.0；
地震作用的组合系数ψE为0.5；
建立ANSYS模型进行整体模拟分析。其模型及其网格划分、边界约束情况如图7所示。
图7整体及局部ANSYS模拟模型
建筑格栅模拟的强度、挠度计算结果如图8、图9所示。
图8ANSYS模拟的建筑格栅强度
图9ANSYS模拟的建筑格栅挠度
分析结果显示，建筑格栅的强度挠度均满足要求。
3.2隐藏式固定系统的研究分析
建立隐藏式固定系统的ANSYS模型进行整体模拟分析。其模型及其网格划分、边界约束情况如图10所示。
图10整体及局部ANSYS模拟模型
隐藏式固定系统模拟的强度、挠度计算结果如图11、图12所示。
图11ANSYS模拟的建筑格栅强度
图12ANSYS模拟的建筑格栅挠度
分析结果显示，隐藏式固定系统的强度、挠度均满足要求。
四
解决方案的技术创新
该技术创新点在于通过设计创新、结构分析给出了建筑格栅的隐藏式固定系统的具体形式，并通过了实践验证。相对于目前建筑格栅的固定方式会使螺钉外露，不仅影响了建筑外观效果，而且螺钉容易被腐蚀，存在安全隐患。本创新提供一种建筑格栅的固定系统来解决上述问题。一种建筑格栅的固定系统包括格栅龙骨框架、格栅及格栅连接件，所述格栅连接件一端通过固定于格栅龙骨框架上，另一端与格栅固定连接。所述格栅侧面配有扣板，并且上、下两端各有一块盖板。本实用新型能将固定格栅的所有连接件都隐藏于格栅内部，并且安全可靠；可以通过改变其封闭空腔的大小来提高自身力学性能，减少不必要的材料浪费；格栅固定于龙骨之上，不再受龙骨框架的影响，可倾斜任意角度安装，适应性强。
此外，建筑格栅形式可以有多种尺寸，如下图13所示：
图13建筑格栅形式种类
五
推广应用前景
在青岛邮轮母港客运中心项目中已经实施运用，本工程主体建筑外围的南、北立面大型钢结构支架中间同样布置了大面积铝合金格栅，如图14所示。
图14立面格栅效果图
由于本工程对该建筑立面格栅的外观可视效果要求十分严格，且格栅规格种类多、安装倾斜角度形式多样。采用了本技术方案的一种建筑格栅的隐藏式固定系统，效果极好，工程完成效果如图15所示，具有较好的推广前景。
图15青岛邮轮母港客运中心东南视角建筑格栅实景
注：本创新方案已成功申请国家专利，《一种建筑格栅的隐藏式固定系统》专利号：ZL.8
（文章版权归作者所有）
本文刊发在《幕墙设计》杂志年第一期点击下方封面图片查看该期内容
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