行业资讯

不鏽鋼金屬裝飾 幕牆制作 室内外裝飾

專業的設計施工隊伍 一流的技術指導 先進的施工技術 良好的質量信譽

您當前的位置:鸭脖官网 > 行業資訊 > 幕牆為什麼常用玻璃制作 玻璃幕牆該怎樣節能保暖

幕牆為什麼常用玻璃制作 玻璃幕牆該怎樣節能保暖

時間:2019-08-26 08:47:43  

 沈陽幕牆設計建築幕牆是由面闆與支承結構體系(支承裝置與支承結構)組成的、可相對主體結構有一定位移能力或自身有一定變形能力、不承擔主體結構所受作用的建築外圍護牆[1]。建築幕牆除了有技術發展較成熟的玻璃幕牆、金屬闆幕牆和石材幕牆外,還有人造闆材幕牆(如陶闆幕牆、千思闆幕牆)、點支承玻璃幕牆、雙層幕牆及光電幕牆等。建築幕牆是現代建築派的主要表現特征,在新世紀的現代化城市建築中具有不可替代的藝術地位。近幾年,随着新技術、新材料的不斷應用,建築幕牆行業發展得比較快,建築幕牆在城市的現代化建設中發揮着舉足輕重的作用。
在建築幕牆的實際應用中,超高層建築要承受更大的風力、地震力和溫度變化的影響,主體結構會産生更大的豎向變形,這些因素會使幕牆相應要承受更大的内力和位移。超高層建築施工層、現場安裝,要求簡約化、快速化、文明化。因此設計标準化、構件預制化、安裝機械化是一個前提條件。單元式幕牆系統标準化程度可達 80%~90%;現場人工操作工作量很低,90%以上的工作量可以在工廠内完成;預制品加工質量高、精度高;工廠内和施工現場工人勞動生産率高;施工受氣候條件影響小件影響小;施工安裝不用腳手架,工地文明清潔簡約;建造用工少、工期短等特點。因此超高層建築的幕牆都會首先選用單元式幕牆。
超高層建築的幕牆設計與普通幕牆有一定的差異,幕牆方案的設計往往不容易引起重視。筆者根據多年幕牆設計經驗,總結了對超高層建築幕牆在設計階段應考慮的幾個要點問題,包括建築幾何形态造型對幕牆系統的影響,避難層的幕牆系統設計,清洗維護系統(擦窗機)的系統選擇等方面,均提出了細緻而周到的解決方案,希望能對建築幕牆設計行業起到些許積極的作用。
2 根據建築幾何形态造型設計幕牆系統
2.1 工程概述
沈陽盛京金融中心項目區域在沈陽市和平區南京北街西側,距沈陽機場27.5km,距沈陽北站2.8km,緊鄰沈陽市和平區城市核心區,總規劃用地面積約71598.11m^2。東西走向的丹東路将項目用地劃分為A、B兩個地塊兩個地塊,A地塊共包含T1、T2、T3三棟塔樓,其中T2塔樓建築高度最高,如圖1所示。本文針對T2 塔樓的建築幕牆分析超高層幕牆的設計要點,該塔樓建築總高度 319.04m,裙樓建築總高度約41.7m,幕牆面積約6.5 萬平方米。地下3 層,塔樓地上 67 層,裙樓地上6 層。結構選型為框架-核心筒體系,出屋面結構為鋼結構。
2.2 建築幾何形态分析
如圖2所示,塔樓平面形态由四個圓弧大面和四個轉角内凹槽傾斜面組成。四個轉角内凹面漸變向上内傾延伸,整體形成向上突破的圍合、挺拔之勢。樣闆如圖3所示。
 
塔樓大面位置采用橫明豎隐的單元式玻璃幕牆,平面内為圓弧造型,體現建築物的體量感;橫向裝飾條内布置燈具。
塔樓角部凹槽側面采用單元式鋁闆幕牆,強化體量輪廓,進一步體現塔樓伸展上升的形态。鋁闆造型與造型内玻璃幕牆形成的凹槽造型牆,凹槽整體造型先逐漸收分縮小,到達一定高度後逐漸收分縮增大,形成喇叭口形狀。
凹槽内玻璃幕牆為豎明橫隐的單元式玻璃幕牆,配合凹槽造型收分,先是豎向外傾弧面幕牆,到達一定高度後逐漸調整為内傾弧面幕牆。
塔樓采用的是單元式玻璃幕牆系統和單元式鋁闆幕牆系統,建築表皮的多種形态的造型給幕牆設計帶來了較大的難度,而水平圓弧面和垂直圓弧面與鋁闆凹槽的特殊性,對幕牆系統的設計提出了更高的要求。
幕牆設計必須正确理解建築幾何形态的成型理念,并以此作為建築幕牆的設計基礎,才能正确深化出超高層建築的幕牆體系[2]。
2.3 塔樓大面圓弧幕牆的系統設計要點
大面圓弧幕牆的幕牆闆塊寬度 1.4m,幕牆闆塊間的折線水平夾角 179.5°;因為角度較小因為角度較小,實際放樣橫梁端部切斜角距離僅為 1.02mm,如圖 4 所示。過小的距離使其很難實現車間内的加工,橫梁端部仍按照90°切角,平面角度安裝時,通過接縫調整适應角度變化縫調整适應角度變化;最終确定采用闆塊折線拟合的方式完成圓弧造型,但是本方案一定要合理設置,注意前端豎向膠條的截面設計,保證防水性能。
其他建築幕牆項目其他建築幕牆項目,如果幕牆闆塊水平夾角較大時,一般橫梁端部切角≥5mm,橫梁端部必須按照實際角度加工橫梁端部必須按照實際角度加工,角度通過橫梁切角度解決,單元闆塊角度為實際;由于幕牆水平分格與幕牆闆塊水平夾角影響較大,所以設計初期應與建築師充分溝通,做到有的放矢。
單元幕牆通過幕牆闆塊上的挂件和預先設置在結構上的單元體挂座挂接,實現單元體幕牆的的安裝。挂件和挂座安裝過程中具備三維可調能力;單元體挂座初步選擇頂面挂接(槽式埋件+鋁合金挂座)和側面挂接(鋼制轉接件連接+鋼質挂軸)兩種方案,如圖5所示。對于兩種挂接方案進行分析後,再确定合理的挂接方式。
本工程用于幕牆連接的鋼結構環型邊梁考慮到工程造價等因素,未考慮彎弧處理,均為直線段,這樣就造成了選擇側面連接方案時,轉接件長度規格較多、現場焊接量大等不足。
本工程的樓闆采用成品鋼樓承闆的樓闆型式,标準混凝土闆厚為120mm,很難滿足槽式埋件的埋設需要;經過與建築結構院的多次溝通,最終選擇樓闆外輪廓向内500mm 範圍内局部加厚到200mm的做法,滿足槽式埋件的埋設需要,需提前了解槽式埋件對于混凝土厚度的要求等。
大面位置單元體玻璃幕牆選擇頂面挂接(槽式埋件+鋁合金挂座)的方案。
2.4 凹槽内單元式玻璃幕牆的系統設計要點
凹槽内單元式玻璃幕牆的幕牆闆塊寬度1.4m,層高為4.2m和5.4m;通過對于幕牆犀牛模型的分析,立面幕牆在14層标高69m的位置為分界線,分界線以下幕牆闆塊向外傾斜,分析數據詳見圖 6;分界線以上幕牆闆塊為向内傾斜,分析數據詳見圖7。
由于單元體闆塊之間的豎向夾角接近 180°,采用單元體闆塊折線拟合的方式實現;尤其應當注意的是分界線以上的幕牆單元體闆塊(内傾斜),需要關注單元體幕牆的上橫梁截面設計,排水角度由常規的 3%加大到 4%(如圖 8),保證單元體幕牆的排水性能。
2.5 凹槽側面轉角單元式鋁闆幕牆的系統設計要點
凹槽側面轉角單元式鋁闆幕牆的幕牆闆塊寬度為 1.7m,出挑龍骨面1.5m,層高為4.2m和5.4m;通過對于幕牆犀牛模型的分析,轉角單元式鋁闆幕牆為規則扭轉單元;每層扭轉角度小于0.05°,整體幕牆向内側傾斜2.11°,如圖9所示。
 
由于單元體鋁闆幕牆的闆塊扭轉造型,通過犀牛軟件逐層對闆塊間翹曲值進行分析。通過得到的數據,按照層數對單元闆塊進行歸集,确定合理的區段劃分;選擇每 5 層的單元體鋁闆幕牆闆塊進行歸類時,翹曲值不大于2mm,滿足設計要求;整個建築立面分為10種鋁闆單元體幕牆闆塊。
鋁闆單元闆塊造型複雜,出挑距離較多,設計原則考慮功能性與裝飾性分離,更好的實現建築功能和外立面效果。鋁闆單元體龍骨選擇鋼鋁結合方式(如圖10);受力杆件為鋼材,滿足強度剛度要求;鋁型材主要解決單元闆塊插接和排水連續的功能性要求;裝飾造型鋁闆内側設置鋁單闆防水闆,與鋼龍骨挑出的幹涉位置采用鋁闆開洞上下搭接、打膠密封的方式,保證防水性能。
 
鋁闆單元闆塊出挑結構較多,埋件位置受力較大,采用常規的槽式幕牆埋件無法滿足要求;經過與建築結構院的溝通,最終選擇采用闆槽式埋件,此種埋件采用鋼槽與鋼闆加工制作而成,功能上滿足槽式埋件的功能;連接方式為埋件肋闆與主體結構鋼梁直接焊接,埋件受力能力大大增加,可以滿足受力要求(如圖11、圖12)。
3 超高層建築幕牆避難層的幕牆系統設計
避難層是高層建築中專供火災時人員臨時避難用的樓層。避難間則是供消防人員在一定高度(大于等于100m的樓層)上設置的臨時避難用的的房間。自建築的首層至第一個避難層的高度不應大于45m,兩個避難層之間的高差不宜大于45m。通向避難層的防煙樓梯應在避難層分隔、同層錯位或上下層斷開,使人員均必須經避難層方能上下;避難層的淨面積應能滿足設計避難人員避難的要求,并宜按5.0人/m^2計算。由于避難層可兼作設備層,但設備管道宜集中布置;本工程 10、20、29、39、49、59 層為避難層,避難層層高 7m,标準樓層層高為4.2m和5.4m。避難層由于層高高、跨度大,标準單元體幕牆龍骨無法滿足需要,針對此種實際情況,我們考慮加大單元體幕牆龍骨或者增加鋼立柱的方式解決。
由于單元體幕牆與土建結構邊的進出位關系是确定的,所以單元體龍骨的龍骨截面加大也是有一定局限性的;本工程由于層高較高,幕牆龍骨截面加大後與土建結構的進出位較小,調節量小,所以未選擇截面加大的方案。
增加鋼立柱的方式時主受力龍骨為鋼型材,鋁合金龍骨可以采用增加挂點的方式增加受荷載能力,也便于幕牆工程型材截面的統一,減少開模費用;最終選擇在龍骨後側增加鋼立柱的方案(如圖13)。
 
由于避難層兼做設備層,設備層的機房需要建築幕牆具有通風和防風雨的功能,由于超高層幕牆的風壓較大,對于防風雨百葉的選擇尤為重要。本工程凹槽内幕牆采用在設備層選用防風雨百葉,大面幕牆由于效果需要,選擇玻璃百葉效果,後面設置防風雨百葉,滿足性能需要。
安裝在超高層建築設備層機房的防風雨百葉,其通風量需要達到額定的速度,葉片不能有振動或産生噪音,不能超過靜壓消耗允許的最大值。采用防雨百葉系統,通風設備百葉系統的防雨有效性為95%~98%,外界空氣流速在13m/s時;有效的通風面積為百葉總面積的60%,以及降雨量在75mm/h 的情況下能達到B極。防風雨百葉要求具備BS或ASTM的測試認證;百葉的表面處理采用氟碳噴塗,噴塗的顔色應與幕牆外裝飾型材一緻。
玻璃百葉位于 TP8mm(鍍膜)+1.52SGP+TP8mm 超白鋼化夾膠中空玻璃,百葉規格 1400mm(W)×200mm(H),間距200mm;玻璃百葉後側采用成品氟碳噴塗防風雨百葉玻璃百葉;SGP膠片是夾層玻璃離子聚合物中間膜。離子聚合物中間膜性能優異,撕裂強度是一般PVB膜的5倍,硬度是PVB膜的30倍~100倍。SGP 夾層玻璃和同樣厚度的單片玻璃多少會有相等的彎曲強度。同PVB夾層玻璃相比,SGP夾層玻璃有更高的強度性能和剛性。
4 超高層建築清洗維護系統的選用
擦窗機是高層建築物外牆立面和采光屋面清洗、維護作業的常設專用設備。需根據建築物的高度、立面及樓頂結構、承載、設備行走的有效空間,設計不同型式的擦窗機。既要考慮到安全、經濟、實用,又要考慮到安裝的擦窗機能與建築物協調一緻,不影響建築物的美觀,所以擦窗機的選型與建築設計及施工等密切相關。
擦窗機是室外高空載人設備,因此對擦窗機的安全性和可靠性要求非常高。
針對每一棟大樓的獨特建築形式和功能,在選用擦窗機時,應從安全性、經濟性、實用性這三大原則的基礎上綜合考慮,初期應從如下幾點進行考慮:
a) 優先選用軌道式,自動化程度高,安全可靠;
b) 樓頂空間通道、立面結構等是否适合所選擇的擦窗機型式;
c) 選用的擦窗機是否滿足結構承載要求;
d) 選用的擦窗機盡量不影響建築物的美觀;
e) 擦窗機的造價符合業主投資需求;
f)選用合理的擦窗機台數,完成整個大廈的清洗維護作業。
盛京金融廣場 T2 塔樓屋面構造基本參數:大面建築幕牆标高 318m,凹槽位置玻璃幕牆的建築幕牆标高313m,結構混凝土闆頂的标高為 269.8m,屋頂鋼結構梁頂标高312m,鋼結構梁頂面距離幕牆頂面高差6m,如圖14所示。
 
超高層擦窗機細節設計應注意以下要點:
a) 基礎結構條件:擦窗機軌道落在混凝土結構上時,沿軌道方向需有預留軌道鋼梁或基礎結構,混凝土梁或柱墩自身寬度為400mm~500mm方形、間距不大于2m;預留鋼梁寬度不小于300mm。擦窗機軌道應在建築内表面周圈布置,軌道寬度不小于2m;軌道邊緣距建築内表邊緣最小距離不得小于600mm。
b) 軌道與基礎連接:基礎為鋼結構,軌道安裝前擦窗機廠家需與鋼結構單位配合預留好軌道焊接條件;混凝土結構,擦窗機廠家需在混凝土澆築前提供預埋件,并提供人員指導安裝。
c) 擦窗機軌道:擦窗機廠家在工廠加工好成品組件,運送至現場,由擦窗機廠家提供人員安裝。
d) 擦窗機:擦窗機以組件形式運送至現場,由塔吊吊至屋頂進行組裝;應注意塔吊的荷載應與擦窗機部件的荷載匹配,否則影響吊裝作業。擦窗機的制作和運輸時間有一定的工期,考慮塔吊與擦窗機的配合,擦窗機在塔吊拆除前需完成所有構件吊至屋頂工作,滿足組裝條件。
e) 電動吊船和輔助卷揚吊鈎:電動吊船選用全鋁結構,荷載輕,螺栓均采用不鏽鋼螺栓 ;輔助卷揚機額定荷載(600kg)應充分考慮最大闆塊的面闆材料更換應充分考慮最大闆塊的面闆材料更換,除面闆自身重量外,還應考慮輔助鋼架的輔助設施的荷載。
f) 防風銷座:由幕牆施工單位與擦窗機廠家配合設計、幕牆公司加工、生産,幕牆公司在安裝玻璃前由擦窗機廠家指導幕牆公司安裝。
T2 塔樓屋頂結構為鋼結構體系,擦窗機軌道需布置在鋼結構的軌道梁上;屋頂中央設有停機坪,考慮擦窗機停放時高度不得超于停機坪和不影響外立面的效果,擦窗機應具有升降功能,當擦窗機使用時升起,高于幕牆頂标高進行工作,當擦窗機停放時需降至6m 以下,并停靠在大面幕牆中間位置,非轉角位置,停放空間8m×2m,不會影響到外立面效果。
最終選擇兩台屋面軌道式伸縮臂擦窗機(立柱可升降),全鋁合金電動吊船的荷載不低于250kg;輔助卷揚吊鈎荷載不低于500kg;防風銷座布置從40m 起,每間隔不超過 20m布置一層,共布置17層,防風銷座橫向間隔2m左右,每層布置約85個,整棟樓約1445個防風銷座。
超高層建築的形态各異,安裝的擦窗機型式也不盡相同。超高層建築在建築設計時就應考慮擦窗機的安裝型式、結構設計的承載要求、樓頂的預留通道等問題。超高層建築擦窗機的安裝就好比一部外用電梯,已成為一個不可缺少的常設設備,逐漸成為大家的普遍共識。
5 結論
盛京金融廣場作為沈陽的區域性地标超高層建築,不僅建築設計造型獨特,結構形式也有較大的難度。結合沈陽盛京金融廣場異型超高層幕牆工程的方案設計實踐,超高層玻璃幕牆工程選擇性能好、技術先進、造價合理的高性價比幕牆技術方案以及依據超高層建築的不同特點,對幕牆系統選用、材料選用、清洗維護設備選用進行分析,把握整個工程的要點難點,通過深入的設計與技術分析并采取一系列的技術措施,技術難題基本得以圓滿解。
工欲善其事,必先利其器。超高層建築幕牆工程技術含量高、安全風險大,隻有掌握整個工程的要點難點,通過精心策劃、科學管理,嚴格把好安全質量關,運用先進的設計技術和分析手段以及專業的測量和檢測方法,才能完成令用戶滿意的精品工程。
 
 

合作夥伴