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        簡單分析株洲外墻清洗超高層建筑單元式幕墻的設計特點

        發布時間:2015-09-18  閱讀:2471次
        世茂國際中心項目位于市臺江區群眾路與廣達路交叉口西南角,緊靠市中心五一廣場的香格里拉大酒店,下接臺江商圈,上連東街商圈,建筑高度為273m,由一個超五星級酒店和5A寫字樓組成,并成為省最高的建筑及整個海西經濟區的標志。本工程由華東建筑設計院和法國VP建筑設計院共同設計

            下面由株洲外墻清洗公司為大家詳細分析一個株洲外墻清洗工程的一個案例,通過這個案例希望可以對相關人士有所幫助!

          1工程簡介

          世茂國際中心項目位于市臺江區群眾路與廣達路交叉口西南角,緊靠市中心五一廣場的香格里拉大酒店,下接臺江商圈,上連東街商圈,建筑高度為273m,由一個超五星級酒店和5A寫字樓組成,并成為省最高的建筑及整個海西經濟區的標志。本工程由華東建筑設計院和法國VP建筑設計院共同設計,并由HYDER安誠大地公司擔任專業幕墻顧問,幕墻工程由公司承建。外立面建筑做法為全玻璃幕墻體系且帶有超大型豎向裝飾條,風格嚴謹而豐富,以單元式幕墻為主。幕墻工程總面積約4.5萬m2,其中單元式幕墻的面積約4萬m2。本工程對以往單元式幕墻設計的不足之處做了很大的改進,并通過精心的細節設計,各項物理性能均滿足工程設計要求,性能測試采用實際樣本和仿真狀態進行檢測。幕墻性能測試是幕墻設計的驗證,具有工程里程碑的意義。本工程幕墻氣密性能達到國標最高等級一4級,幕墻水密性能達到國標最高等級一5級,抗風壓性能達到國標7級,平面內變形性能達到國標3級標準。

          2設計條件

          本工程所在地所處的地理位置和自然條件主要如下:

          (1)氣候:工程所在地福州市處于我國氣候分區的夏熱冬暖地區。

          (2)結構形式:鋼結構混凝土框架——核心筒結構體系。

          (3)風荷載:基本風壓值為0.7OkN/m2。按5O年一遇。

          本工程所在地地面粗糙度按C類設計。

          (4)氣溫:幕墻設計最大溫度變化值△T取80"C考慮計算。(根據福州的氣象資料顯示,福州的年極端最高氣溫42.3"C,年極端最低氣溫一1.2℃。)

          (5)抗震設防:抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.10g。

          (6)外墻清洗

          3主要材料

          (1)鋁材:選用國產優質鋁材,立柱等主受力構件材質為6063-T6,型材表面室外氟碳噴涂處理,室內粉末噴涂處理。

          (2)玻璃:可視部位10mmLow—E+12A+8mm中空雙鋼化玻璃,層間部位8mm鍍膜鋼化玻璃

          (3)結構膠及密封膠:GE—SSG4400硅酮結構膠,SCS2000硅酮耐候膠。有良好的粘著力和延伸率、抗氣候變化、抗紫外線破壞、抗撕裂和抗老化等性能。

          (4)密封膠條:膠條選用EPDM膠條?估匣阅芎,生產容易,無污染,造價低廉,是較為理想的密封材料。

          4單元式幕墻設計特點

          單元式幕墻的構造原理是:根據建筑設計效果分格確定單元板塊的寬度,根據樓層高度確定單元板塊的高度,并在組裝廠中制成單元組件,一個單元板塊即為一個受力單元。安裝時將單元板塊固定在結構樓板(梁)上,采用上掛點設計,受力形式比較簡潔、合理。相對于以往單元式幕墻,本工程設計具有如下特點:

          4.1立柱設計

          本工程位于福建沿海臺風地區,建筑高度273m,屬超高層建筑。根據風洞試驗報告,大面風荷載標準值按4.19kPa,局部區域風荷載標準值按6.43kPa取值,相對于一般高層建筑而言,本工程風荷載取值較大,板塊分格寬度為1500mm,層高主要有5000mm、4275mm、3700mm等,從而使得幕墻主受力立柱型材截面較大,超大鋁材模具的生產難度較高。按常規做法,立柱外側裝飾蓋板與立柱通常為兩個單獨型材組成。結合本工程的具體情況,通過對立柱和裝飾蓋板兩者的合并,使其成為一個整體,增大了立柱的軸向尺寸,即有效增大了立柱慣性矩,比未合并時設計的立柱慣性矩增大了約1O左右,從而使得安全和經濟性能都得到了充分保證。詳見圖1。

          立柱的設計是幕墻結構設計的重要部分,它與面板和支承結構體系組成完整的幕墻結構系統,它只承受直接作用于其上的荷載和作用,不分擔主體結構的荷載和作用。因此,對于幕墻立柱設計,應遵循一定的設計原則,需考慮在重力荷載、風荷載、地震作用、溫度作用和主體結構位移影響下的安全性。

          4.2轉角板塊設計

          在單元式幕墻工程實例中,當遇到幕墻轉角時,由于受到超高層建筑現場安裝場地條件,加工及安裝設備等情況限制,通常每個分格做成獨立的單元板塊拼接。由于轉角板塊處加工及安裝誤差相對標準平面板塊控制較難,經常使得幕墻板塊在現場安裝時無法準確就位或就位后又存在配合不到位的情況,必然導致轉角處成為整個幕墻工程漏水的最大隱患。隨著現代加工及安裝技術的不斷發展,加工、測量和安裝設備的不斷改進,對加工和現場誤差控制水平也越來越精確,綜合本工程建筑外形特點,設計過程考慮到超高層幕墻安裝簡便性和可操作性,將29度等轉角區域設計成三個分格連成一體的整體板塊,一方面提高了板塊安裝的工作效率,另一方面轉角板塊合成整體后,幕墻開縫減少,配合嚴密,消除了薄弱環節漏水的隱患。一體化設計不僅滿足建筑的美觀造型,同時提高了產品性能。詳見圖2。

          由于超高層幕墻所受的風荷載值較大,一體化轉角板塊較大,連接桿較多,受力情況也較為復雜,所以本轉角結構使用同濟大學3d3s軟件進行建模進行全面的結構受力分析,找到鋁框架結構受力最不利、最薄弱的環節,分析結果詳見圖3、4、5。最不利工況的計算分析結果:強度應力/設計強度的最大比值為0.93<1,滿足要求;整體穩定性應力/設計強度的最大比值為0.92<1,滿足要求;剪應力/設計強度的最大比值為0.08<1,滿足要求;最大轉角位移為一9.Imm

          4.3轉接掛件系統設計

          在超高層建筑大風壓的基本前提下,單元式幕墻的上墻掛件常常采用Q235B材質鋼材,建筑行業鋼材的加工精度相對來說較低,誤差一般較大,從而會造成單元式板塊現場安裝時可能由于誤差而無法就位,影響了施工效率;另一方面,由于氣候環境的影響,鋼材的耐候性能也進一步受到挑戰,某些工程因為鋼材連接件表面防腐處理不當而生銹,從而導致構件變形,嚴重的情況將出現腐蝕斷裂等引起的安全事故。本工程單元式幕墻轉接掛件采用鋁合金掛件,材質為6O61一T6高強航空硬鋁,其質量輕,強度高,不生銹,防腐性能較鋼掛件優越。且在實際生產過程當中鋁合金掛件為擠壓成形,其加工精度相對鋼掛件也較高,可有效控制整體工程的施工質量,提高建筑的安全性能等級。詳見圖6。

          在超高層幕墻轉接掛件系統的設計中,也充分考慮了溫度變形、主體位移及施工調整位移量的吸收。具體做法是在單元板塊左、右兩個鋁合金掛鉤上進行設計,在其中一邊的掛鉤上采用螺釘鎖入掛座的圓弧導軌進行板塊定位,一邊掛鉤放松可以在掛座的圓弧導軌內進行自由伸縮。幕墻單元板塊安裝在建筑上,不允許其在各種荷載作用下產生整體板塊的位置移動,因而鎖定一邊的掛件系統。幕墻板塊在溫度等外部因素作用下產生伸縮、位移等變化時,另一邊的掛鉤可以沿掛座左右移動,而整體板塊的相對位置保持不變。單元式幕墻的安裝系統掛座、掛鉤,均需在單元板塊吊裝前調整到位。單元板塊吊裝后,對通過微調螺栓對之進行上、下方向的微調,不做較大位置尺寸的調整,同時,通過計算層間位移量、風壓變形量、溫度變形量等引起的幕墻單元板塊的變形變位量,使單元板塊的上下或左右的打開和閉合移動尺寸量完全符合結構的需要。

          4.4超大豎向裝飾條設計

          按建筑設計師要求,本工程建筑大面豎向分布有400x200mm大型鋁裝飾條,伸出玻璃面長度方向為400mm。裝飾條的固定方式和截面形狀設計是關鍵。設計采用與立柱多點固定和隱藏式螺釘固定的方式,滿足結構受力需要,同時通過分段設計,將裝飾條分成兩部分開模,減少了超大模具的生產難度,頂底處采用螺栓固定防止豎向脫落,滿足了建筑效果。此外,此裝飾條與單元板塊獨成體系,可與單元板塊同時吊裝。詳見圖7

          為方便單元板塊的運輸,分開運輸單元板和裝飾條,吊裝前在現場將裝飾線條與單元板塊組裝完成,之后隨單元板塊直接進行吊裝,安裝方便快捷。而且在設計時,充分考慮了其便于維護性,在對玻璃板塊或裝飾線條進行維護更換時可以順利地實施。

          板塊豎向裝飾線條設計需考慮到裝飾線條與豎料的整體效果,將裝飾線外凹槽的效果統一設計,裝飾條凹槽深度尺寸統一為20mm,使建筑效果更加美觀。

          4.5其他重要的部分設計要點

          (1)高度大于200M或體形、風荷載環境比較復雜的超高層建筑,會引起建筑周圍局部地區的風速的增加和紊亂,進行風洞試驗可以對每個獨立項目的風荷載提供較為準確的評估,荷載取值能夠較準確反映項目的實際情況。另一方面,通過測試得出的大面風荷載測試值常常比國家規范計算出的建筑部分小一些,將更具工程的經濟性;而不利工況部分一局部測試值高于國家規范的計算結果,在設計時又將能夠保證特殊位置幕墻的安全性。對于幕墻分包工程而言,除預埋件外的幕墻構件的安全等級一般不超過二級,盡管建筑主體的結構安全等級為一級。

          (2)單元式幕墻在風壓和地震作用下,必須有適應建筑主體結構的位移能力。只有幕墻本身的平面內變形能力大于主體結構的變形,才能保障幕墻不會被破壞。因而,在水平、垂直方向的可調位移設計中,單元式幕墻應綜合考慮溫度變化、施工誤差和主體結構位移的影響,本工程設計的水平伸縮縫為13mm,豎向伸縮為25mm,滿足了工程設計的要求。

          (3)本工程大裝飾條對幕墻遮陽系數的綜合影響取決于遮陽板的外挑長度,在有外遮陽的樓層部位處,幕墻遮陽系數=玻璃的遮陽系數×外遮陽的遮陽系數;在無外遮陽樓層部位,幕墻遮陽系數即為玻璃的遮陽系數。

          (4)在大空腔的裝飾型材及連接處,系統設計采用了柔性材料及多孔隔聲材料填充避免風嘯和降低噪音。其他幕墻構件的連接部位,為避免剛性接觸,設置柔性墊片或預留1~2mm的間隙內填膠,從而防止產生摩擦噪聲。

          (5)單元式幕墻系統中四個相鄰板塊的十字縫處設置了插接水槽與鋁披水板,并保證橫豎膠條在此處的整體密封,實際操作過程中詳細注明了施工打膠密封做法,從而有效的保證了系統的防水性能。

          (6)本工程的開口型材在計算時,考慮了型材的側向失穩及根部應力。另因水槽底部插接部位需承受較大彎矩,通過結構計算,對水槽型材的截面也做了合理設計。在支座反力計算過程當中,因存在施工誤差,水平荷載偏心距離考慮了放置的最大允許誤差,取最不利的工況計算。

          5結束語

         

          單元式幕墻技術也日益成熟,物理性能要求也越來越高,等其應用也將越來越廣泛。隨著海西建設的如火如荼,超高層建筑已成城市的主角,單元式幕墻憑著其加工精度高和施工快捷的優勢,成為了超高層建筑的首選。為了規范福建省的建筑幕墻設計,福建省圖審中心對單元式幕墻設計說明提出了文本規范性的編寫要求,對本工程單元式幕墻設計具有指導的意義。超高層建筑群將推近城市都市化的進程,同時行業標準也在不斷的提高,在抗震、風壓、消防、人防等方面提出了新要求,單元式幕墻在建筑的應用也將帶來更高的城市標準。本文針對超高層建筑單元式幕墻設計特點和要點,以及一些新的結構造型做了初步探討,不足之處,敬請指正。株洲外墻清洗編輯。來源: 株洲外墻清洗公司  http://www.hy3935.com/


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