淺析超高層建筑幕墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)

張小勇

淺析超高層建筑幕墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)

張小勇

（身份證號(hào)碼 360429198002042515）

高層幕墻在國(guó)內(nèi)應(yīng)用日漸增多，而常見(jiàn)于報(bào)端的技術(shù)文獻(xiàn)多屬早期設(shè)計(jì)，對(duì)指導(dǎo)新形勢(shì)下的幕墻設(shè)計(jì)則顯得力不從心，即相關(guān)理論研究及所引用之圖紙，明顯滯后于幕墻的發(fā)展形勢(shì)，并缺少關(guān)鍵部位的設(shè)計(jì)表達(dá)；筆者將對(duì)幾大方面進(jìn)行具體分析。

單元幕墻；風(fēng)荷載；埋件；玻璃；變形縫；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等

1.風(fēng)荷載取值

2.幕墻結(jié)構(gòu)體系選擇方面：

作為超高層建筑，其建筑主體變形量較大，建議建筑外立面幕墻采用單元式幕墻體系，以此適應(yīng)建筑主體較大的變形要求，并保證幕墻的原始性能的保持時(shí)間。

單元式幕墻系統(tǒng)主要技術(shù)特點(diǎn)介紹如下：

安裝速度快，施工周期短，減少幕墻施工周期，減少總施工周期特別適用于現(xiàn)代化高層、超高層建筑。

幕墻表面平整度高，裝飾效果好。

接縫采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)（open joint）,并用密封膠條進(jìn)行密封，耐老化性能強(qiáng)，幕墻表面無(wú)污染，具有很好的裝配感。

結(jié)構(gòu)防水、氣密、水密性可靠，而且原始性能的保持時(shí)間長(zhǎng)。

女人帶著兩個(gè)剛來(lái)醫(yī)院實(shí)習(xí)的小護(hù)士走到第六間病房時(shí)，發(fā)現(xiàn)里面只睡著一個(gè)護(hù)理病人的家屬。從男人的衣著和蓬亂的頭發(fā)，可以判斷他們是從鄉(xiāng)下來(lái)的。

其構(gòu)件是采用電腦控制加工中心在工廠內(nèi)加工完成，加工精度高。

三維調(diào)整范圍大，吸收建筑主體變位能力強(qiáng)。

維修方便。隱框鋁板、玻璃板塊可單獨(dú)拆卸，破損后維修更換方便。

3.關(guān)于埋件形式選擇：

目前市場(chǎng)上使用的預(yù)埋件主要有三種類(lèi)型，即卡凡式槽型埋件、平板槽型埋件和平板埋件。其中，前兩種埋件實(shí)現(xiàn)了在現(xiàn)場(chǎng)幕墻與主體連接可以不進(jìn)行焊接，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，失火概率低。所以建議超高層工程考慮采用前兩種埋件形式，卡凡式槽型埋件實(shí)現(xiàn)了完全不焊接連接，平板槽型埋件雖然成本高一些，但實(shí)現(xiàn)幕墻大面不焊接連接，而且轉(zhuǎn)角處幕墻連接更靈活、安全系數(shù)更高。

4.玻璃面材的使用：

超高層幕墻工程大量使用了平面、彎弧玻璃幕墻，所以玻璃的選擇極為重要。考慮到工程平面玻璃幕墻和彎弧玻璃幕墻為渾然一體，需要使用相同顏色的玻璃，其中彎弧玻璃一般推薦為使用能進(jìn)行熱彎的節(jié)能LOW-E玻璃。

玻璃性能

用普通透明玻璃制造的中空玻璃，在K值方面只可以達(dá)至大約2.98 W/m2K 左右，而用了 Low-E低輻射玻璃便可以把K值降低至1.6 W/m2K以下。下面給出普通透明玻璃和Low-E低輻射玻璃光控制特性。

而用了Low-E低輻射玻璃制造的中空玻璃就大大的改善能量流失

彎弧鋼化LOW-E玻璃自爆的原因及避免

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ102-2003，4.4.1條“框支撐玻璃幕墻，宜采用安全玻璃”和建設(shè)部、國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)和國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局在2004年2月9日發(fā)布的關(guān)于印發(fā)《建筑安全玻璃管理規(guī)定》通知的第六條（三）：“幕墻（全玻璃吊掛幕除外）使用安全玻璃（安全玻璃指現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鋼化玻璃或夾層玻璃）。”要求中空玻外層應(yīng)使用鋼化玻璃，但為了降低鋼化玻璃自暴率（原因?yàn)榧庸み^(guò)程中殘留的硫化鎳等微粒周邊的微裂紋或其他微裂紋受撓動(dòng)而引起），我們采取了以下措施：a、所有鋼化玻璃都進(jìn)行二次熱浸（Off line heat soak）處理，把自暴概率降至最低；b、參照美國(guó)ASTM C1048-97b標(biāo)準(zhǔn)，制造過(guò)程中鋼化玻璃表面應(yīng)力值控制在69Mpa附近；c、玻璃邊緣處理：玻璃邊緣要處理為無(wú)亮斑細(xì)磨。

5.單元幕墻的設(shè)計(jì)重點(diǎn)：水密性

單元體安裝的時(shí)候是由單元板塊左右和上下插接而成，因此單元板塊的水密性安裝靠上下左右它的公母槽插接密封來(lái)構(gòu)筑有效的等壓腔，后面的氣路頂住前面的水路，因?yàn)閱卧w的插接過(guò)程當(dāng)中他的加工、制作、安裝、吊裝過(guò)程當(dāng)中，特別是最關(guān)鍵的十字頭封堵，那個(gè)地方的設(shè)計(jì)是否到位、操作是否到位就決定了它的等壓腔構(gòu)筑是否到位。

構(gòu)造建議：在相鄰上下兩單元組件豎框內(nèi)設(shè)各自開(kāi)口的內(nèi)套管，內(nèi)套管也互相對(duì)插，將接縫處空洞封堵，由于上下單元豎框用內(nèi)套管插接，上下單元形成橫向鎖定，即上單元組件不能在下單元組件上框中滑動(dòng)，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，建筑物產(chǎn)生層間變位，由于單元豎框之間設(shè)有內(nèi)套管，使其橫向位移，具有規(guī)律性。當(dāng)?shù)卣鸾Y(jié)束后，會(huì)自動(dòng)復(fù)位，而稱為橫鎖型。其排水方式為組件豎框集中排水。特別適用于折線形式的單元式幕墻。

兩種設(shè)計(jì)理念：a、排堵結(jié)合，以排為主。

代表工程：上海環(huán)球金融中心（排水槽最大為40mm，最小為20 mm）

排堵結(jié)合，以堵為主。代表工程：廣州西塔（設(shè)計(jì)了三道膠第密封）

性能檢測(cè)：全國(guó)三大檢測(cè)中心（北京的中國(guó)建科院、上海建科院和廣東建科院）

6.單元體幕墻設(shè)計(jì)的變形縫

建筑立面的復(fù)雜外形決定單元板塊之間的變形縫處理很重要，建議在不同形狀平面交匯處單元板塊特殊處理，單獨(dú)設(shè)計(jì)并在工廠完成精確加工，在現(xiàn)場(chǎng)只要同其他標(biāo)準(zhǔn)板塊同樣的吊掛安裝。

7.單元幕墻板塊在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮抗震防滑脫機(jī)構(gòu)

抗震設(shè)計(jì)里面有一個(gè)要求，就是“小震不壞、中震可修、大震不倒”。單元體幕墻在現(xiàn)場(chǎng)是吊掛的，每個(gè)板塊上要加定位塊，而且還要加防滑脫設(shè)塊進(jìn)行防滑脫設(shè)計(jì)。

當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨的時(shí)候，地震所傳遞給主體結(jié)構(gòu)的是這棟樓的全方位的或者是三個(gè)方向的位移，X、Y、Z三個(gè)方向的位移。也就是說(shuō)整個(gè)幕墻所有立面的單元板塊它有可能飛出來(lái)，國(guó)內(nèi)的大量的單元體幕墻在吊掛設(shè)計(jì)上沒(méi)有考慮防滑脫機(jī)構(gòu)，這是國(guó)內(nèi)幕墻設(shè)計(jì)中的比較嚴(yán)重錯(cuò)誤的現(xiàn)象，當(dāng)大地震來(lái)臨時(shí)，有可能高層主體結(jié)構(gòu)沒(méi)有垮塌而單元板塊甩出來(lái)了。

8.超高層單元幕墻的設(shè)計(jì)一定要考慮防火封堵

單元幕墻是框架和面板在工廠里加工組裝好，在現(xiàn)場(chǎng)每層等到把這一層的單元體掛完，層間的防火封堵和柱邊的防火封堵必須馬上成就，在我們的幕墻設(shè)計(jì)里面這是極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。如下為防火設(shè)計(jì)重點(diǎn)：層間防火設(shè)計(jì)；防火分區(qū)防火封堵；防火施工質(zhì)量；防火材料的選用。

9.單元體玻璃幕墻公母槽插接的深度

公母槽的插接功能除了滿足等壓艙的要求，還要考慮建筑結(jié)構(gòu)的各種層間位移。

超高層在風(fēng)荷載的作用下，因?yàn)槿魏谓ㄖL(fēng)荷載的承受或者是傳遞。超高層建筑在風(fēng)荷載的作用下他會(huì)產(chǎn)生合理的和正常的搖擺。這些風(fēng)荷載傳遞給主體結(jié)構(gòu)，而主體結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的搖擺反過(guò)來(lái)要傳遞給單元體。單元體要吸收層間位移。單元體的面板和鋁的框架結(jié)構(gòu)是組成一體的，是一個(gè)單元。這些位移只能是由插接槽來(lái)吸收。

溫度的變化，單元體和主體的結(jié)構(gòu)完全不一樣，這些溫變的應(yīng)力依靠只有依靠公母槽來(lái)吸收。

單元體幕墻在生產(chǎn)加工過(guò)程當(dāng)中它必然會(huì)產(chǎn)生一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所允許的誤差。單元體在安裝過(guò)程當(dāng)中也可能產(chǎn)生同向發(fā)展的積累誤差。另一方面主體結(jié)構(gòu)或者是鋼結(jié)構(gòu)或者是混凝土結(jié)構(gòu)，他在施工的過(guò)程當(dāng)中也會(huì)產(chǎn)生誤差，這些誤差也需要我們單元體的玻璃幕墻來(lái)吸收。

當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨的時(shí)候，建筑主體結(jié)構(gòu)的三個(gè)方向的位移，旋轉(zhuǎn)、扭曲等等都要傳遞給玻璃幕墻，這些位移和扭轉(zhuǎn)也是需要單元板塊的公母插接槽來(lái)吸收。

結(jié)束語(yǔ)

超高層單元幕墻在國(guó)內(nèi)的大量應(yīng)用是近幾年的事，雖然取得了不菲的成績(jī)，但多數(shù)設(shè)計(jì)是對(duì)國(guó)外產(chǎn)品的仿制及改進(jìn)；隨著國(guó)際交往的日益增多及競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境的逐步完善，國(guó)內(nèi)廠商應(yīng)加大研發(fā)力度，開(kāi)發(fā)出適銷(xiāo)對(duì)路的新產(chǎn)品，杜絕侵權(quán)行為的發(fā)生；同時(shí)也要注意對(duì)自己獨(dú)有的專利技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)權(quán)保護(hù)。文中的一些結(jié)構(gòu)及建議僅供參考，不妥之處，敬請(qǐng)指正。

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1007-6344（2017）03-0083-01