光彩中心单元式幕墙设计及施工技术结构工程师考试

文章作者 100test 发表时间 2009:01:01 19:05:17
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　　北京光彩中心工程位于北京东单十字路口东南角，是集办公、金融、商贸、娱乐、餐饮为一体的综合建筑群，由中心主楼（23层）和四个配楼（18层）组成，总建筑面积25万平方米，最大檐高99.262m，结构为框架剪力墙结构。外立面建筑做法为全建筑幕墙体系，风格严谨而丰富，以单元式幕墙为主，天然石材、玻璃、铝材为主要材料。幕墙工程总面积约8万m2，其中单元幕墙面积约4万m2。单元式幕墙是国际上近年出现的高档建筑外维护系统，是在工厂加工程度最高的一种类型。本工程对以往单元式幕墙设计的不足之处做了很好的改进，采用比较先进的材料，并通过精心的施工组织，达到了国内先进水平。
　　1、主要材料
　　（1）铝材：选用国产优质铝合金，状态为6063A-T5，型材表面银灰色氟炭喷涂（三涂）处理。
　　（2）玻璃：6 12 6mm中空玻璃：外片浅绿色本体钢化，内片LOW-E透明钢化中间充氩气。具有良好的隔音降噪、阳光控制、减少热传递、抗冲击等适应和改善建筑环境的功能。
　　（3）石材：25mm厚光面宝金石花岗石，采用同一矿脉的石板。
　　（4）铝板：国产防锈铝板，厚度3.0mm。表面氟炭喷涂（三涂），膜层厚度不小于40μm；涂层磨损系数≥40；抗化学性、耐湿性、耐盐水腐蚀性符合要求。
　　（5）结构胶及密封胶：GE公司SSG4400硅酮结构胶，SCS2003硅酮耐候胶。有良好的粘着力和延伸率、抗气候变化、抗紫外线破坏、抗撕裂和抗老化等性能。
　　（6）密封垫和密封胶条：胶条选用EPDM胶条即三元乙丙胶条。抗老化性能好，制造容易，无污染，造价低廉，是较为理想的胶条材料。密封垫挤压成块、密封胶条挤压成条，邵氏硬度为70±5并具有20％至30％的压缩度。
　　2、单元式幕墙设计
　　单元式幕墙结构的构成原理是：根据建筑设计效果分格确定单元板块的宽度，根据楼层高度确定单元板块的高度，并在组装厂中制成单元组件，一个单元板块即为一个受力单元。安装时将单元板块固定在结构楼板（梁）上，采用上挂点设计，受力形式比较明确、合理。对比其他单元式幕墙,本工程具有如下特点：
　　2.1板块之间的连接
　　本系统型材插接处为三道胶条密封，形成A、B两等压腔。板块竖向多功能插芯连接定位，安装可行，易保证板块竖向拼缝的直线度和整幅幕墙的平整度。等压腔内高外低，既保证幕墙室内冷凝水可以顺利导向室外，又保证室外雨水不会倒流入室内，增加此处的密封性能，实现结构防水。
　　2.2与结构间连接
　　本工程采用了比较先进的槽形预埋件，结构施工时同步预埋。预埋在结构梁（板）侧面，通过T型螺栓与转接件相连。经过现场拉力检验（3组），结果分别达到26.5KN、23.9KN、24.4KN而未见破坏，满足设计≥18.0KN要求。该种埋件与平板埋件比较具有如下特点：
　　（1）安全可靠，产品质量稳定，拉拔力破坏荷载可达72KN。
　　（2）调节性能好，其特殊的连接方式可以吸收较大的土建误差，具有较大的调节余量，而平板埋件调节余量相对较小。
　　（3）连接灵活：可与多种转接系统直接简单连接，减少施工工序。平板埋件灵活性差，与系统连接时需搭焊角钢或钢板，增加了工序。
　　（4）无需焊接：通过T型螺栓连接，现场无需焊接，减少了工序，降低了成本，缩短了工期且无火灾隐患。
　　（5）易于埋设：体积小，重量轻，加强工字钢最长110mm且三根成一字排列，易于与主体结构连接
　　2.3转接系统
　　楼板结构区域的幕墙板块采用挂轴挂钩式结构，这种结构具有三维空间调节功能，能有效的吸收建筑误差，以保证单元板块安装的平整度。其主要特点如下：
　　（1）该系统受力状态合理，能使幕墙与主体结构保持柔性连接，大大提高抗震性能，同时可避免板块安装同时的任何焊接工作。
　　（2）为防止由于幕墙释放水平方向的温度应力，而使转接系统发出摩擦声，使用一种PVC“防爆声”装置，将其装配在挂钩上，可以有效地缓冲震动和防止摩擦噪声。
　　2.4幕墙的节能设计
　　现代幕墙已不再仅仅满足于抗风压、水密性、气密性等基本性能，幕墙的环保节能越来越成为现代人衡量幕墙品质的指标，作为大型公共建筑，噪声，光污染，热量损失等都会对建筑及环境产生较大的影响。建筑幕墙的热交换途径主要是热传导，因此降低幕墙的热传导率是节能幕墙的最主要课题。
　　2.4.1透光部分采用目前热损失最小的LOW-E中空玻璃，其导热系数k值在1.8w/m2.k以下；不透光部分（如石材、铝板等）则在面板后面设置50mm厚的硬质玻璃纤维保温板（k=0.045w/m2.k），并与面板和建筑主体之间留出空隙，以增加整体热阻值，经计算导热系数k=0.77w/m2.k。两种型式幕墙的导热系数均在幕墙允许最大导热系数（2.45w/m2.k）之内。
　　2.4.2隔热断桥型材
　　在以往的幕墙设计中，通常采用中空玻璃和保温材料，往往忽视了铝框的导热问题。中空LOW-E玻璃的导热系数为1.8w/m2.k，铝的导热系数是玻璃的110倍，高达203w/m2.k，其优良的导热性能成为幕墙难以继续忽视的传热途径，将室内的热量源源不断地导向室外，加大了取暖负荷。根据本工程幕墙特点，采用热阻值较大的聚酰胺尼龙断热条，将铝型材的室外部分与室内部分隔开。该材料与铝材等强，膨胀系数与铝型材相近，耐久性好，因此能连同铝材共同工作。
　　选用不同断桥方案与不用断桥的方案的型材热阻值对比。

比较项目	方案A	方案B	方案C
节点型式	无断热桥	分离式断桥（EPDM）	隔热条式断桥（PA66）
热阻值（m2.k/w）	0.152	0.244	1.77

　　2.4.3密封性能良好
　　板块之间通过插接关系连成整体，并通过三道密封胶条使其密封，根据试验，空气渗透性能可达到Ⅰ级，保证了幕墙的密闭性，达到了节能要求。
　　2.5方便的独立更换功能
　　由于玻璃是易碎品，幕墙工程完工交付使用后，在阳光照射下，清洗过程中均可能损坏。因此能方便、安全地更换玻璃是相当重要的，本工程的解决方案，更换时，只需在室内拆下内罩板A和B，即可换下玻璃。