某工程的鋁塑板幕墻裝飾深化設計

鄧賢漢

(四川省第四建筑工程公司，四川成都 610081)

某工程的鋁塑板幕墻裝飾深化設計

鄧賢漢

(四川省第四建筑工程公司，四川成都 610081)

文章從鋁塑板幕墻的設計計算原理和性能設計兩個方面闡述鋁塑板幕墻深化設計的關鍵所在，通過在重慶SM廣場一期工程中的施工應用，體現了該深化設計的合理性和良好的裝飾效果。

鋁塑板; 幕墻; 深化設計; 計算原理; 性能設計; 裝飾效果

1 工程慨況

重慶SM廣場一期(重慶SM商業城)工程由SM廣場有限公司開發、四川山鼎建筑工程設計咨詢有限公司設計、四川省第四建筑工程公司施工總承包，該項目位于重慶市渝北區北環路內側，松石大道與余松路交匯處，總用地面積73 332m2，一期工程用地面積44 178 m2，其中，規劃凈用地面積36 247 m2，控制綠地面積7 931 m2，總建筑面積149 076 m2，地下二層，地上五層，項目為一座包括超市、百貨、餐飲、電影院為一體的大型綜合商業中心。

該工程外形封閉，除了三個主出入口為玻璃幕墻的“盒子”外，外立面其余部位均封閉(樓層車庫部分無實體外墻但仍采用穿孔鋁板作外裝飾，在滿足通風的前提下，達成封閉效果)。外墻裝飾主要為玻璃和金屬與石材幕墻工程，外墻裝飾主要為鋼龍骨、灰色穿孔鋁板飾面;一層外墻為干掛石材飾面;屋頂機房、首層卸貨處外墻為灰白色外墻涂料。本文主要對鋁塑板幕墻裝飾深化設計在重慶SM廣場一期工程中的應用進行論述(圖1、圖2)。

圖1 外裝飾立面

2 鋁塑板幕墻深化設計計算原理

2.1 基本參數

(1)幕墻所在地區:重慶地區;

(2)地面粗糙度分類等級:

根據《建筑結構荷載規范》((GB50009－2001)06版)本工程按B類考慮。

(3)抗震烈度。根據國家規范《建筑抗震設計規范》((GB50011－2001)08版)，重慶地區地震基本烈度為6度，地震動峰值加速度為0.05g，水平地震影響系數最大值為: αmax=0.04。

圖2 幕墻平面分格

2.2 幕墻受力分析

幕墻屬于外圍護構件，主要承受重力、風荷載和地震力。

2.3 荷載計算

2.3.1 風荷載標準值的計算

(1)幕墻屬于外圍護構件，按建筑結構荷載規范(GB50009－2001 2006年版)計算。

式中:wk為作用在幕墻上的風荷載標準值(MPa);Z為計算點標高，本工程為32.8 m;βgz為瞬時風壓的陣風系數βgz=K(1+2μf)，其中K為地面粗糙度調整系數，μf為脈動系數，μf=0.5(Z/10)－0.16。

(2)對于 B類地形，32.8 m高度處瞬時風壓的陣風系數。

(3)風壓高度變化系數μz。

B類場地，當Z＞350m時，取Z=350m;當Z＜10m時，取Z=10m。

(4)局部風壓體型系數μs1。

按同上規范，驗算圍護構件及其連接的強度時，可按下列規定采用局部風壓體型系數μs1。

①外表面:正壓區按《建筑結構荷載規范》GB50009－2001(2006年版)表7.3.1采用;負壓區:對墻面取－1.0，對墻角邊:取－1.8。

②內表面:對封閉式建筑物，按表面風壓的正負情況取－0.2或0.2。

2.3.2 計算支撐結構時的風荷載

計算支撐結構時的構件從屬面積:

2.3.3 計算面板時的風荷載

計算面板的構件從屬面積:

2.3.4 垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標準值計算

qEAk為垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標準值(MPa);βE為動力放大系數，取5.0;αmax為水平地震影響系數最大值，取0.04;Gk為幕墻構件的重力荷載標準值(N);A為幕墻構件的面積(mm2)。

2.3.5 作用效應組合

按［JGJ102－2003］5.4.1荷載和作用效應按下式進行組合:

(1)進行幕墻構件強度、連接件和預埋件承載力計算時:重力荷載γG為1.2;風荷載γw為1.4;地震作用γE為1.3。

(2)進行撓度計算時;重力荷載γG為1.0;風荷載γw為1.0;地震作用可不做組合考慮。

2.4 幕墻立柱計算

基本參數見表1。

表1 幕墻立柱計算參數

圖3 幕墻立柱受力模型

幕墻立柱按單跨簡支梁力學模型進行設計計算，受力模型如圖3。

2.5 幕墻橫梁計算

基本參數見表2。

表2 幕墻橫梁計算參數

圖4 幕墻橫梁受力模型

因B≤H，故幕墻橫梁按三角形荷載簡支梁力學模型進行設計計算，受力模型如圖4。

2.6 鋁塑板面板計算

2.6.1 基本參數

(1)板塊分格尺寸:a×b=1198mm×3000mm

(2)鋁塑復合板厚度:t=4mm

(3)計算模型簡圖如圖5。

圖5 金屬板塊

2.6.2 鋁塑板荷載計算

(1)板塊自重(見［JGJ133－2001］表5.2.2):GAk為板塊單位面積自重(MPa);GAk=0.000055MPa

(2)垂直于幕墻平面的分布水平地震作用:qEAk為垂直于幕墻平面的分布水平地震作用(MPa);βE為動力放大系數，取5.0;αmax為水平地震影響系數最大值，取0.04;GAk為鋁塑復合板單位面積自重(MPa)。

(3)作用在板塊上的風荷載及地震作用荷載組合:

用于撓度計算時，采用Sw標準值，按［JGJ102－2003］5.4.1，wk=0.001036MPa

3 鋁塑板幕墻裝飾設計應用中的性能設計

3.1 幕墻的安全性能設計

3.1.1 防雷措施

(1)預埋件與主體均壓環之間采用 12圓鋼焊接連接，采用雙面焊接，焊縫為10mm，圓鋼搭接長度不小于100mm。

(2)立柱、橫梁伸縮縫處，采用40×4mm鋁片搭接，連接部位的鋁材均要去掉噴涂層。

(3)防雷接地電阻要求與主體相同。

3.1.2 抗震措施

立柱在樓層固定處斷開，上下立柱通過芯套連接，預留15mm的伸縮縫，用硅硐耐候膠填縫:橫梁與立柱連接處預留2mm間隙。

3.1.3 防水措施

間隙采用硅酮耐候膠填充。

3.1.4 幕墻中不同的金屬材料接觸處的處理措施

除不銹鋼外均應設置絕緣熱片或防腐蝕措施。

3.2 幕墻的抗風壓性能設計

分級指標應符合［《建筑幕墻》GB/T 21086－2007］5.1.1.1中表1:幕墻抗風壓性能分級的規定，本工程抗風壓性能設計可達到1級。

3.3 幕墻的氣密性設計

(1)幕墻的氣密性(空氣滲透性能)分級指標應符合［《建筑幕墻》GB/T 21086－2007］5.13的規定，該幕墻空氣滲透性能小于3級。

(2)氣密性能指標應符合GB50176、GB50189、JGJ132－2001、JGJ134、JGJ26的有關規定，并滿足相關節能標準的要求。

3.4 幕墻的水密性設計

幕墻水密性能(雨水滲透性能)是指在風雨同時作用下，幕墻透過雨水的性能，等級分類按表4執行。該幕墻雨水滲漏性能設計為3級

表3 建筑幕墻水密性能分級

3.5 幕墻的平面內變形性能設計

該幕墻的平面內變形性能設計可達到3級(γ=△/h，△為層間位移量，h為層高)(表4)。

表4 幕墻平面內變形規定

4 鋁塑板幕墻在重慶SM廣場外裝飾中的應用

裝飾鋁塑板呈立體造型，單元側面為燈槽，正面及底面為穿孔板，以利通風，不積雨水，頂面為無孔板，以防火警時形成煙道。

4.1 型材選用

通過對立柱、橫梁進行型材選材計算、選用型材的截面參數和截面特性，并對立柱、橫梁進行抗彎強度、撓度和抗剪計算，立柱采用8#槽鋼，橫梁均采用50×50×4角鋼。型材采用Q235B鋼，其抗拉強度設計值215 N/mm2局部抗壓強度，設計值320N/mm2;抗剪強度設計值125N/mm2，所有鋼型材均采熱鍍鋅處理，鍍鋅層不小于45μm。

4.2 鋁塑板選用

通過鋁塑板荷載計算和板的強度、撓度驗算，鋁塑板選用4mm厚外墻鋁塑板，鋁塑復合板的上下兩層鋁合金板的厚度均為0.5，所用鋁塑板應符合國家現行標準GB/T17748《鋁塑復合板》外墻板的技術要求，鋁合金板與夾芯層的剝離強度標準值應大于7 N/m，表面采用氟碳漆預輥涂，三道氟碳樹脂涂層厚度應大于40μm。幕墻選用普通型聚乙烯鋁塑復合板時，必須符合現行國家標準《建筑設計防火規范》(GBJ16)和《高層民用建筑設計防火規范》(GB50045)的規定。

4.3 連接件

通過對橫梁與角碼間連接、角碼與立柱連接、立柱與主結構連接等連接件和幕墻埋件、幕墻焊縫計算，確定預埋件錨板材料為Q235號鋼，厚度為8mm，鋁塑板錨板尺寸為200 ×200×8mm，錨筋均采用 12、Ⅱ級鋼筋，不得采用冷加工鋼筋。所有連接角鋼、預埋件表面均要熱鍍鋅處理，鍍鋅層不得小于45μm。連接角鋼與預埋件必須滿焊，焊縫高度為6 mm，焊后除渣，涂防銹漆。再涂銀灰漆。所有預埋件應在主體結構施工時按設計要求預埋，位置偏差不應大于20 mm。當預埋件漏埋、錯漏及之后施工過程中補充埋件時，采用后置埋件，后置埋板采用8mm厚Q235B鋼板，表面熱浸鍍鋅處理，后置錨栓采用M12×160mm化學螺栓。后置錨栓施工完后，應通過試驗確定其承載力，其拉拔力不得小于15 kN。

4.4 其它

通過鋁塑板幕墻幕墻膠類及伸縮縫計算等，確定雙面膠貼采用中等硬度的聚胺基甲酸乙酯低發泡間隔雙面膠。泡沫棒采用 18聚乙烯泡沫材料，其密度不應大于0.037g/cm3。

5 結束語

鋁塑板幕墻裝飾深化設計的關鍵在于結構計算和幕墻性能設計，結構計算主要是對在重力、風荷載、地震力作用下的幕墻立柱、橫梁、鋁塑板、連接件、幕墻膠類及伸縮縫、幕墻板塊壓板等的計算，幕墻的性能設計主要包括幕墻的安全性、氣密性、水密性、平面內變形性等的設計。經過重慶SM廣場工程的施工實踐證明:鋁塑板幕墻裝飾深化設計的結構計算正確，性能設計合理，施工后不僅完全滿足使用功能的要求，且裝飾效果很好。該項目一次交驗合格，成為了重慶渝北區的一個具有影響力的大型綜合商業中心、標志性建筑。

TU238

B

［定稿日期］2012－07－06

鄧賢漢(1960～)，高級工程師，一級建造師，長期從事施工技術管理。