Các bộ phận gắn trên tường rèm: Hướng dẫn kết cấu, vận hành và nội thất

Các bộ phận nhúng trên tường rèm thực sự làm gì

Các bộ phận nhúng đóng vai trò là giao diện cơ học giữa hai hệ thống hoạt động rất khác nhau: khung kết cấu bê tông hoặc thép di chuyển chậm dưới tải trọng dài hạn và bức tường rèm bằng kính và nhôm giãn nở, co lại và lệch hướng nhanh chóng theo nhiệt độ và gió. Phần nhúng phải đáp ứng cả hai trong khi truyền tải được xác định một cách rõ ràng.

Bốn đường dẫn tải chính thông qua một bộ phận được nhúng là:

• Chuyển tải chết: Trọng lượng bản thân của tấm rèm - thông thường 25 đến 50 kg/m2 đối với hệ thống kính và nhôm - được đưa theo chiều dọc thông qua neo nhúng trở lại cạnh tấm hoặc mặt cột.
• Truyền tải gió: Áp lực gió dương và âm trên mặt tiền tạo ra lực trong và ngoài mặt phẳng. Trong các ứng dụng nhà cao tầng, áp lực gió thiết kế thường đạt tới 2,0 đến 4,0 kPa về các góc và cạnh của tòa nhà.
• Chỗ ở tải trọng địa chấn: Trong vùng địa chấn, các bộ phận nhúng phải cho phép trôi dạt giữa các tầng - thường là ±25 mm đến ±50 mm chuyển động tương đối giữa các tầng - mà không làm gãy mỏ neo hoặc khung tường rèm.
• Phụ cấp chuyển động nhiệt: Nhôm nở ra ở 23 × 10⁻⁶ /°C , gần gấp đôi tỷ lệ của bê tông. Trên chiều cao bảng điều khiển 10 mét trên phạm vi nhiệt độ 60°C, tức là chuyển động vi sai 13,8 mm mà các kết nối nhúng phải phù hợp thông qua các lỗ có rãnh hoặc hệ thống giá đỡ có thể điều chỉnh.

Tường rèm có kết cấu không? Hiểu sự khác biệt

Một bức tường rèm thông thường là phi cấu trúc theo định nghĩa: nó trải dài giữa các tầng, chịu trọng lượng của chính nó, chống lại áp lực gió và truyền những tải trọng đó đến khung tòa nhà - nhưng nó không chịu tải trọng sàn, tải trọng mái hoặc trọng lượng của các bộ phận khác của tòa nhà. Đây là đặc điểm xác định giúp phân biệt bức tường rèm với mặt tiền chịu lực hoặc tường kính kết cấu.

Tuy nhiên, dòng mờ trong hai trường hợp:

• Kết cấu vách kính trong xây dựng nhà thấp tầng: Các tòa nhà thương mại một tầng đôi khi sử dụng các thanh chắn tường rèm làm thành phần chịu lực ngang chính dọc theo một mặt tiền, đặc biệt khi khoang cấu trúc được lắp kính hoàn toàn. Trong những trường hợp này, các thanh giằng và các kết nối phần nhúng của chúng được thiết kế để truyền tải trọng ngang vào nền móng.
• Hệ thống kính kết cấu cố định điểm: Hệ thống kính tấm vá và lưới cáp được sử dụng trong các mái vòm và mái vòm sẽ truyền tải trọng qua kính đến khung chu vi hoặc cáp căng. Đây là những tấm kính có cấu trúc kỹ thuật, không phải những bức tường rèm, nhưng chúng có chung logic neo được nhúng tại các điểm hỗ trợ.

Đối với các bức tường rèm nhiều tầng tiêu chuẩn trên các tòa tháp thương mại, các bộ phận nhúng được thiết kế chỉ để chịu tải mặt tiền. Kỹ sư kết cấu xác định hình dạng và vị trí của bộ phận nhúng; kỹ sư tường rèm thiết kế giá đỡ kết nối với nó.

Tường rèm có thể hoạt động được không?

Có — nhưng các phần có thể hoạt động là các tính năng ở cấp bảng điều khiển, không phải các tính năng ở cấp hệ thống. Một bức tường rèm được làm bằng thanh hoặc đơn vị tiêu chuẩn cung cấp lớp vỏ cố định, kín thời tiết. Trong phong bì đó, các bảng riêng lẻ có thể kết hợp:

• Các lỗ thông hơi ở cửa sổ treo phía trên hoặc treo bên (khu vực mở điển hình: 0,3 đến 1,2 mét vuông mỗi lỗ thông hơi)
• Cửa sổ nghiêng và quay để bảo trì ở mặt tiền nhà cao tầng
• Các lỗ thông hơi ở phễu treo phía dưới mang lại chiến lược thông gió tự nhiên trong hệ thống tường rèm hai lớp
• Các tấm cửa chớp có động cơ được tích hợp vào lớp vỏ ngoài của hệ thống mặt tiền đôi

Các bộ phận được nhúng không bị ảnh hưởng bởi việc các tấm có thể hoạt động được hay cố định - vị trí neo được xác định bởi lưới cấu trúc chứ không phải loại tấm. Những thay đổi về kích thước của thanh ngang: các tấm có thể hoạt động tạo ra tải trọng tĩnh bổ sung từ phần cứng (bản lề, bộ điều khiển, cơ cấu khóa) mà thanh ngang và giá đỡ tường rèm phải mang.

Tường rèm có thể được sử dụng cho các ứng dụng nội thất không?

Các ứng dụng tường rèm nội thất phổ biến trong các tòa nhà thương mại, bán lẻ và tổ chức lớn. Hệ thống dạng thanh hoặc hệ thống đơn vị tương tự được sử dụng trên mặt tiền bên ngoài có thể được lắp đặt trên các ranh giới bên trong để tạo ra:

• Phòng hội nghị và văn phòng điều hành có vách kính ở các tầng có không gian mở
• Tường ngăn giữa các tầng sử dụng và khoảng trống lưu thông
• Các bức tường đặc trưng ở sảnh và mặt tiền cửa hàng bán lẻ nội bộ ở sân bay, trung tâm mua sắm và trung tâm chuyển tuyến
• Màn chắn bằng kính bên trong chống cháy (hệ thống tường rèm chống cháy đạt tới EI 120 - Xếp hạng tính toàn vẹn và cách nhiệt trong 120 phút)

Việc lắp đặt bên trong thường sử dụng các bộ phận nhúng nhẹ hơn so với các ứng dụng bên ngoài vì tải trọng gió được loại bỏ. Tải trọng chi phối trở thành trọng lượng chết và tải trọng tác động/tải trọng ngẫu nhiên được quy định bởi quy chuẩn xây dựng cho các vách ngăn bên trong - thường là tải trọng điểm nằm ngang của 0,5 đến 1,5 kN áp dụng ở độ cao 1,1 m so với mặt sàn. Các điều khoản về trôi dạt địa chấn vẫn được áp dụng trong các vùng địa chấn, ngay cả đối với các bức tường bên trong.

Các loại bộ phận gắn trên tường rèm và tiêu chí lựa chọn của chúng

Loại bộ phận nhúng chính xác phụ thuộc vào nền kết cấu, cường độ tải và phạm vi điều chỉnh cần thiết. Bốn loại chính:

Các kênh đúc sẵn mang lại sự kết hợp tốt nhất giữa khả năng chịu tải và khả năng điều chỉnh tại chỗ cho các bức tường rèm đơn vị cao tầng, nơi các vị trí giá đỡ phải được tinh chỉnh sau khi khung bê tông đã được khảo sát. Các hạt dao đúc sẵn được ưu tiên sử dụng trong các môi trường do nhà máy kiểm soát, nơi có thể giữ được dung sai vị trí ở mức ±2 mm , chặt chẽ hơn ±5 đến ±10mm điển hình của bê tông đúc tại chỗ.

Yêu cầu kỹ thuật kết cấu cho các bộ phận nhúng

Các bộ phận nhúng cho tường rèm được thiết kế theo sự kết hợp giữa tiêu chuẩn kỹ thuật mặt tiền và tiêu chuẩn neo bê tông. Các tài liệu tham khảo thiết kế chính trong thực tế hiện nay bao gồm:

• ACI 318 Phụ lục D/ACI 318-19 Chương 17: Quản lý thiết kế neo bê tông trong thực tế ở Bắc Mỹ. Bao gồm các chế độ phá vỡ bê tông, kéo và phá vỡ mặt bên.
• ETAG 001 / EAD 330232: Hướng dẫn phê duyệt kỹ thuật của Châu Âu đối với neo kim loại. Bắt buộc đối với các neo có dấu CE được sử dụng trong các dự án ở Châu Âu.
• AAMA 501.6/AAMA TIR-A11: Các phương pháp thử nghiệm của Hiệp hội các nhà sản xuất kiến trúc Hoa Kỳ đối với các kết nối neo tường rèm, bao gồm mô phỏng trôi dạt địa chấn.
• EN 1992-4 (Eurocode 2, Phần 4): Tiêu chuẩn thiết kế Eurocode để gắn chặt vào bê tông, thống nhất giữa các loại neo lắp đặt sau và đúc sẵn kể từ năm 2018.

Phần nhúng được thiết kế chính xác bao gồm khoảng cách cạnh tối thiểu là 6× đường kính neo từ bất kỳ cạnh bê tông nào và khoảng cách tối thiểu của 3× đường kính neo giữa các neo liền kề trong một nhóm. Việc vi phạm các mức tối thiểu này sẽ gây ra các yếu tố giảm mạnh có thể làm giảm công suất cho phép từ 40% trở lên.

Dung sai lắp đặt và phối hợp với khung kết cấu

Độ chính xác vị trí của các bộ phận nhúng của bức tường rèm là rất quan trọng vì hệ thống giá đỡ rèm treo tường có phạm vi điều chỉnh hữu hạn - thường là ±20 mm theo ba trục cho khung neo điều chỉnh ba chiều tiêu chuẩn. Nếu các bộ phận nhúng nằm ngoài phạm vi này, các phương án khắc phục sẽ rất tốn kém: khoan sau, hàn các tấm mở rộng hoặc neo lại hoàn toàn ở vị trí mới.

Cách thực hành tốt nhất đối với các dự án lớn bao gồm ba bước phối hợp:

• Khảo sát trước khi đổ: Khung kết cấu được khảo sát sau khi lắp đặt ván khuôn nhưng trước khi đổ bê tông. Các mẫu phần nhúng được kiểm tra dựa trên bản vẽ kết cấu. Bất kỳ sự khác biệt nào lớn hơn 5 mm sẽ được sửa chữa trước khi đổ.
• Khảo sát sau dải: Sau khi ván khuôn được tháo dỡ, vị trí hoàn công của các bộ phận nhúng được ghi lại bằng máy toàn đạc điện tử hoặc quét laser 3D. Dữ liệu này được cung cấp cho nhà sản xuất vách ngăn để điều chỉnh độ lệch của khung trước khi chế tạo.
• Tiêu chí chấp nhận khung: Hầu hết các hợp đồng về tường rèm đều xác định rằng khung kết cấu phải nằm trong ±10 mm vị trí lý thuyết trong kế hoạch và độ cao, và trong ±5 mm trên bất kỳ độ cao 3 mét nào, trước khi nhà thầu vách ngăn chiếm hữu sàn để lắp đặt.

Cân nhắc về vật liệu và ăn mòn

Các bộ phận nhúng hoạt động ở ranh giới giữa hai môi trường ăn mòn: bên trong bê tông kiềm (pH 12–13) và vùng khung lộ ra ngoài chịu độ ẩm, ô nhiễm và — ở các vị trí ven biển — lắng đọng clorua. Lựa chọn vật liệu phải giải quyết cả hai khu vực.

• Thép cacbon mạ kẽm nhúng nóng (HDG): Đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn cho mặt tiền nội thất và mặt tiền tiếp xúc vừa phải. Độ dày lớp phủ kẽm của tối thiểu 85 micron (theo ISO 1461) mang lại tuổi thọ sử dụng từ 40–60 năm trong môi trường loại ăn mòn C3.
• Thép không gỉ (Lớp 316L): Cần thiết cho các ứng dụng bao vây ven biển, công nghiệp và bể bơi. Hàm lượng molypden của 316L cung cấp khả năng chống rỗ clorua tới mức mà loại 304 tiêu chuẩn không thể sánh được. Tuổi thọ sử dụng dự kiến ​​vượt quá 50 năm trong môi trường C5-M (hàng hải).
• Thép không gỉ song công (2205): Được sử dụng khi cần cả khả năng chống ăn mòn và độ bền cao. Sức mạnh năng suất của 450 MPa so với 220 MPa đối với 316L, cho phép hình dạng tấm nhúng thanh mảnh hơn ở nơi lớp phủ bê tông bị hạn chế.

Ăn mòn lưỡng kim (tác động điện) là một nguy cơ dai dẳng khi các giá đỡ bằng nhôm tiếp xúc với các bộ phận nhúng bằng thép. Vòng đệm cách ly cao su tổng hợp hoặc EPDM, dày tối thiểu 3 mm, ở mọi bề mặt tiếp xúc giữa khung với bộ phận nhúng là yêu cầu về quy tắc trong hầu hết các thông số kỹ thuật về mặt tiền và không bao giờ được bỏ qua để tiết kiệm chi phí.