第1个回答 2020-07-04
[摘要] 由于当前在建筑内装饰中的相关要求不断提高，加大了整个工程的复杂程度，应用自紧式玻璃隔断边框技术能够较大程度上减少工程复杂度，进而提升工作效率，减少工程施工成本，为企业带来较大的经济效益的同时也能够带来较好的社会效益。
[关键词]自紧式；玻璃隔断边框技术；复杂度
Application of self tightening glass partition frame technology
Abstract:Due to the continuous improvement of the relevant requirements in building interior decoration, the complexity of the whole project is increased. The application of self tightening glass partition frame technology can greatly reduce the complexity of the project, and then improve the work efficiency and reduce the construction cost. It can bring greater economic benefits to enterprises and better social benefits at the same time.
Key words: Self tightening; glass partition frame technology; complexity
0引言
在当前建筑内装饰中，对内装饰现代感、通透感不断提高，尤其 是一些大型办公楼及写字楼，对室内隔断的装饰要求进一步提高，目前在玻璃隔断行业中，需要用到玻璃隔断边框，普遍的玻璃隔断边框在使用过程中对玻璃的固定操作过于复杂，从而使得工作效率大大降低。本实用新型解决的技术问题在于克服现有技术的操作复杂、工作效率低等缺陷，提供一种自紧式玻璃隔断边框。所述玻璃隔断边框具有操作简单、工作效率高等特点。
1工程概况
“528米、6084平方米、最高层净高18米、挑空3层无柱空间、 360度俯瞰……”，顶着多项“全球之最”光环的中国尊以刷新城市天际线的高度成为了北京的新地标。
本项目位于北京朝阳区CBD核心区，总建筑面积437000平方米，集多种配套服务功能于一体。是展现国家形象的北京第一高楼，同时也是首都的重量级工程，其对社会的影响力之大超乎想象。因此开工之初就受到了各方高度关注。
我司在中国尊项目中承建了会议层、最高观光层等核心区域，以及空中、地下大堂等重点区域，合同价总计4000余万。如此高标准的超高层建筑施工对亚厦来说尚属首次，具有里程碑的重要意义，项目部全员众志成城，誓把项目以最高标准圆满完成。
超高层建筑要承受侧向的风力。528m高度的中国尊，建筑顶端风速在30m/s以上，大楼产生的晃动是十分强烈的，所以保证玻璃隔断的安全性——不变形。就显得尤为重要。
2设定目标及目标可行性分析
2.1设定目标
根据验收规范要求，小组成员与公司技术人员以及玻璃边框厂商讨论之后，将活动目标设定为：超高层建筑超高大幅面玻璃隔断质量合格率由活动前的78.7%，提升到活动后的90%。
2.2目标可行性分析
2.2.1理论分析
材质：目前市场上，超高层建筑的玻璃边框普遍采用硬质的塑胶条，但是在建筑高达几百米的高空，温度比正常温度要高或者低很多，塑胶条很容易发生脆性破坏。所以小组决定采用耐高低温的硅橡胶来代替传统塑胶条。
结构：高中物理学中摩擦力产生条件三要素其中一条是接触面间有相对运动趋势。传统玻璃边框采用矩形的缓冲垫，经过一段时间后，塑胶产生塑性变形，与边框的运动趋势明显减弱，玻璃上传来的力无法快速稳定的传到边框化解，所以玻璃容易发生晃动碰撞玻璃边框，形成安全隐患。改进后的缓冲垫采用不倒翁型硅橡胶缓冲垫，在玻璃受到力作用时，具有弹性的硅橡胶缓冲垫受到挤压产生变形与边框的接触面积增加，根据力传递的方向自动适应边框内槽，缓解甚至消除应力从而保护边框不变形。
2.2.2经费保证
由于项目特殊，且公司重视四新技术，按照公司创新研发制度，QC小组成功申领5万元的研发经费，保证小组活动顺利开展。
2.2.3人员素质
小组成员中高级工程师2名，工程师5名，拥有丰富的理论知识与工程现场经验。同时工厂派出研发人员与我们一同进行研发，保证了研发的可落地实施性。
综上所述目标是可行的。
3提出方案并确定最佳方案
3.1总体研发方案
根据前期小组头脑风暴进行的理论分析，依据《GB/T 8478-2008 铝合金门窗》等相关规范要求，小组成员制定了“自紧式玻璃隔断边框研制”的需求分析表，见表1。
表1需求分析表
Table1 Demand analysis table
项目
技术需求
外侧可见部件
封闭边框且加强边框的承重力
承重部件
垂直方向能长久承受玻璃隔断的重力(1764N)
内部加固部件
水平方向能长久承重玻璃的挤压(250N)
内部可见部件
封闭边框且承受两侧玻璃来的水平力
自紧橡胶件
玻璃与边框柔性接触，带动两侧玻璃向内的趋势（阈值＜0.91）
确定了需求之后，小组成员进行了再一次的头脑风暴并且提出总体的初步造型和结构设计方案概念图1。
图1 自紧式玻璃边框结构方案设计概念
Fig.1 Design concept of self tightening glass frame structure
根据研发需求及玻璃边框整体设计思路，运用树图对玻璃边框各部分部件制定详细的方案，整理归纳如图2所示。
图 2 自紧式玻璃隔断边框研制总体
Fig.2 Development of self tightening glass partition frame
3.2方案分解并确定最佳方案
3.2.1外侧可见部件的选择
选择依据：尺寸宽度限定在30mm，与承重部件连接加强边框的承重力
选择最佳方案的条件：满足宽度≤30mm
选择方式：建模演示/产品调研
备选方案：
方案一：
连接形式L：造型卡扣连接
安装方式： 卡扣
方案二：
连接形式：螺钉连接
安装方式：旋转
分析：方案一能满足边框要求，与承重部件卡扣形成一个受力整体，且安装方式简单快捷，方案二旋转螺钉不方便不利于安装，不能满足条件。所以采用方案一。
结果：采用方案一
3.2.2承重部件的选择
选择依据：尺寸宽度限定在30mm，能承受玻璃带来的重力，与内部加固件稳定连接形成核心结构
选择最佳方案的条件：同时满足1.承重≥180kg；2.成本≤25元/米
选择方式：建模演示/成本计算/产品调研
备选方案：
方案一：
连接形式：造型卡扣连接
加工价格（元/米）：8
方案二：
连接形式：螺钉连接
加工价格（元/米）：4
分析：方案一和方案二都能满足承重要求，根据建模演示发现螺钉连接更为稳定，所以采用方案二。
结果：方案二被采用
小组成员根据（1）外侧可见部件的选择和（2）承重部件的选择，确定了外侧可见部件的造型和承重部件的造型方案见下图3。
图3 外侧可见部件和承重部件剖面图
Fig.3 Cross section of visible and load-bearing components on the outside
3.2.3内部加固部件的选择
选择依据：尺寸限定在45mm*27mm范围内，增加玻璃边框的整体承受力和稳定性，承受来自两侧玻璃带来的挤压
选择最佳方案的条件：同时满足1.满足尺寸限定；2.稳定承受两侧的玻璃的挤压
选择方式：建模演示/成本计算/工厂试验
备选方案：
方案一：
材料：铝合金
密度kg/m³：2.73×10³
方案二：
材料：钢材
密度kg/m³：7.85×10³
分析：方案一硬度高质量轻更适合用作内部核心加固部件，可以减轻建筑荷载；方案二造价太高且质量大，会增加建筑荷载，所以采用方案二更加合理
结果：方案一被采用
3.2.4内部可见部件的选择
选择依据：承受两侧玻璃带来的挤压，并且存在一定的空隙利于橡胶受力之后的形变释放，与整体结构稳定连接
选择最佳方案的条件：同时满足1.宽度≤80mm；2.承受两侧玻璃带来的挤压；3. 成本≤28元/米
选择方式：建模演示/成本计算/工程试验
备选方案：
方案一：
连接形式：造型卡扣连接
加工价格(元/米)：8
方案二：
连接形式：螺钉连接
加工价格(元/米)：6
方案三：
连接形式：受玻璃挤压自紧连接
加工价格(元/米)：4
分析：根据产品构造设想和建模演示，两侧玻璃对内侧的摩擦力会一直稳定存在，利用玻璃挤压形成力使内部可见部件与整体连接可行且经济，所以采用方案三。
结果：方案三被采用
小组成员根据（4）内部可见部件的选择和（3）内部加固部件的选择，确定了内部可见部件的造型和内部加固部件的造型方案见下图4。
图4 内部可见部件选择
Fig.4 Selection of internal visible parts
3.2.5自紧橡胶件的选择
选择依据：借鉴“滑动趋势”的力学概念改变玻璃与边框的受力形式，保证两侧玻璃向内挤压；忍耐高空气温变化
选择最佳方案的条件:同时满足以下条件1.尺寸限定在12mm*8mm之内；2.造型满足使玻璃向内挤压的功能
选择方式：建模演示/成本计算/工程试验
备选方案：
第一步：确定自紧橡胶件的造型
方案一：
造型：椭圆形
挤压方向：两边
方案二：
造型：直角三角形
挤压方向：内侧
方案三：
造型：直角三角形
挤压方向：内侧
分析：方案一两边都有“滑动趋势”，方案和方案三均满足两侧玻璃向内积压的特征，但是方案二的橡胶件受挤压之后，内部可见部件的造型空隙不能满足其形变释放量，所以选择可以满足其形变释放量的方案三。
结果：方案三被采用
第二步：确定自紧橡胶件的材质
方案:
材质:硅橡胶
特性:耐高低温
分析：硅橡胶性质稳定，柔韧性好，可以适应高低气温，所以采用方案一硅橡胶。
结果：被采用
小组成员根据（5）自紧橡胶件的选择，确定了自紧橡胶件的造型见下图5。
图5自紧橡胶件造型和玻璃“滑动趋势”示意图
Fig.5 Self tightening rubber parts modeling and glass "sliding trend" schematic diagram
3.3确定最佳方案
经过以上对比分析，小组确定了最佳方案，整理归纳如图所示6。
小组成员将方案造型进行了整合，最终得到最佳方案的总体造型图如图7所示。
图6最佳方案图
Fig.6 Best plan diagram
图7 自紧式玻璃隔断边框研制最佳方案剖面图
Fig.7 Profile of the best scheme for developing self tightening glass partition frame
4制定对策
4.1采用造型卡扣连接作为外侧可见部件的连接形式
目标：部件保证连接合格率100%
措施：1、加工图绘制；2、生产加工成型；3、效果验证
4.2采用螺钉连接承重部件的连接形式
目标：1、部件保证连接合格率100%；2、和外侧可见部件造型卡扣连接，承重能力大于等于180KG；
措施：1、工厂准备铝板材料；2、加工图绘制；3、生产加工成型；4、效果验证；
4.3采用凹字形的铝合金材料作为内部加固件材质
目标：1、保证连接合格率100%；2、与承重部件螺钉连接，形成边框的主要核心结构；3、能够承受两侧玻璃带来的挤压力大于等于250N；
措施：1、工厂准备铝合金板材料；2、加工图绘制；3、生产加工成型；4、效果验证；
4.4采用挤压自紧型内部可见部件
目标：保证连接合格率100%；
措施：1、工厂准备铝板材料；2、加工图绘制；3、生产加工成型；4、效果验证；
4.5采用不倒翁型自紧橡胶件
目标：1、借鉴“滑动趋势”的力学概念改变玻璃与边框的受力形式，保证两侧玻璃向内挤压；2、受玻璃挤压之后超出外侧可见部件空隙的阈值＜0.91；
措施：1、委托外部橡胶工厂进行生产加工；2、效果验证
4.6整体方案测试
目标：存在水平位移的情况下，玻璃隔断能长久的保持质量稳定，不出现边框变形，玻璃与边框出现缝隙的情况；
措施：1、委托外部橡胶工厂进行生产加工；2、效果验证
5对策实施
5.1外侧可见部件的对策实施
目标：外侧可见部件保证连接合格率100%；
措施1：工厂准备铝板材料；
措施2：加工图绘制；
措施3：生产加工成型
措施4：效果验证
实验目标检查：通过部件再次深化，绘制加工图进行生产加工。利用游标卡尺进行测量，测量结果最大偏差在±0.06mm，符合《GB/T 8478-2008 铝合金门窗》及工厂企标的要求。
5.2承重部件的对策实施
目标：1、部件保证连接合格率100%；
和外侧可见部件造型卡扣连接，承重能力大于等于180KG；
措施1：工厂准备铝板材料；
措施2：加工图绘制；
措施3：生产加工成型；
措施4：效果验证；
目标1
目标2
措施结果检验：通过部件再次深化，绘制加工图进行生产加工。利用游标卡尺进行测量，测量结果最大偏差在±0.06mm，符合《GB/T 8478-2008 铝合金门窗》及工厂企标的要求。承重部件与外侧可见部件的压力测试平均形变临界值2185.6N，能承受的玻璃重量223kg＞180kg（12mm厚，5m*1.2m的钢化玻璃重量）
5.3内部加固部件的对策实施
目标：1、部件保证连接合格率100%；2、与承重部件螺钉连接，形成边框的主要核心结构；3、能够承受两侧玻璃带来的挤压力大于等于250N；
措施1：厂铝板材料；
措施2：加工图绘制；
措施3：生产加工成型
措施4：效果验证
目标1
目标2
实施目标检查：通过部件再次深化，绘制加工图进行生产加工。利用游标卡尺进行测量，测量结果最大偏差在±0.04mm，符合《GB/T 8478-2008 铝合金门窗》及工厂企标的要求。内部加固部件测试平均形变临界值1863N，而玻璃在发生水平位移时产生的水平力只有max=120N，两侧为240N，所以内部加固部件符合要求。
5.4内部可见部件的对策实施
目标：保证部件壁厚100%符合尺寸
措施1：工厂准备1.5铝板材料；
措施2：加工图绘制；
措施3：生产加工成型
实施目标检查:通过部件再次深化，绘制加工图进行生产加工。利用游标卡尺进行测量，测量结果最大偏差在±0.06mm，符合《GB/T 8478-2008 铝合金门窗》及工厂企标的要求。
5.5自紧橡胶件的对策实施
目标：1、借鉴“滑动趋势”的力学概念改变玻璃与边框的受力形式，保证两侧玻璃向内挤压；2、受玻璃挤压之后超出外侧可见部件空隙的阈值＜0.91；
措施1：委托外部橡胶工厂进行生产加工；
措施2：效果验证；
目标1
目标2
实施目标检查:通过对自紧橡胶件的实物测试，玻璃静止状态下有一个向内侧的压力（21N），符合要求。且符合未超过外侧部件阈值0.91（超过0.91橡胶将会被空隙卡住，产生不可逆形变），符合要求。
5.6整体方案测试的对策实施
目标：存在水平位移的情况下，玻璃隔断能长久的保持质量稳定，不出现边框变形、玻璃与边框出现缝隙的情况；
5.6.1整体方案组装图绘制
5.6.2整体方案进行组装
5.6.3效果验证
实施目标检查：通过对整体方案进行的实物测试，边框合格率为97%＞90%（工厂企业标准出厂合格率），符合要求。
6效果检查
6.1目标值检查
目标值:超高层建筑超高大幅面玻璃隔断质量合格率由活动前的78.7%，提升到活动后的90%。
在项目工程中，安装使用四个月之后，我们对项目现场的玻璃边框进行了效果检查，统计结果如下表2.
表2 自紧式玻璃边框项目现场检查数据
Table2 Field inspection data of self tightening glass frame project
检查地点
检查样本
玻璃边框形变点数
现场玻璃边框使用合格率
东南侧
27
3
88.90%
西南侧
27
1
96.30%
东北侧
27
0
100.00%
西北侧
27
4
85.20%
总计
108
8
92.60%
现场使用合格率达到了公司企业标准，玻璃边框安装使用合格率达到92.6%大于目标值90%。
6.2经济效益
根据调研所得数据，未使用自紧式玻璃隔断边框的项目，在该细部的维修费用大致和成本相同，再往后维修费用越来越高。
自紧式玻璃边框单价为130元/米，样板房所用玻璃边框单价为89元/米。以十年的使用时间总长度710M计算：
表3 经济效益表
Table3 Economic benefit table
单位：元
类型
成本
维修费用
总计
（活动前）样板房玻璃边框
89*710=63190
63190
126380
（活动后）自紧式边框
130*710=92300
92300*10%=9230
101530
结论：自紧式边框相比样板房玻璃边框总计可省： 126380-101530=24850
6.3社会效益
通过该自紧式玻璃边框的研发，既保证了首都
重点工程的重点区域的重点部位的质量，完美诠释了亚厦选择完美的传统，同时又培养了一批具有创新意识的工程人，提升了公司在建筑装饰行业的影响力。
7总结
通过以上分析不难发现，自紧式玻璃隔断边框技术的应用可以较大程度上减少工程的负责度，高工作效率。与此同时，该技术的应用还可以节约工程成本，为企业带来较大的经济收益。
参考文献
[1] 黄朝富.浅谈隔墙隔断与玻璃幕墙装饰施工技术[J].法制与经济(中旬刊),2011(11):34.
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