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(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)計(jì)算原理和性能設(shè)計(jì)兩個(gè)方面闡述鋁塑板幕墻深化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在，通過(guò)在重慶SM廣場(chǎng)一期工程中的施工應(yīng)用，體現(xiàn)了該深化設(shè)計(jì)的合理性和良好的裝飾效果。

鋁塑板; 幕墻; 深化設(shè)計(jì); 計(jì)算原理; 性能設(shè)計(jì); 裝飾效果

1 工程慨況

重慶SM廣場(chǎng)一期(重慶SM商業(yè)城)工程由SM廣場(chǎng)有限公司開(kāi)發(fā)、四川山鼎建筑工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司設(shè)計(jì)、四川省第四建筑工程公司施工總承包，該項(xiàng)目位于重慶市渝北區(qū)北環(huán)路內(nèi)側(cè)，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(guī)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(xiàng)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(yè)中心。

該工程外形封閉，除了三個(gè)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(kù)部分無(wú)實(shí)體外墻但仍采用穿孔鋁板作外裝飾，在滿足通風(fēng)的前提下，達(dá)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(jī)房、首層卸貨處外墻為灰白色外墻涂料。本文主要對(duì)鋁塑板幕墻裝飾深化設(shè)計(jì)在重慶SM廣場(chǎng)一期工程中的應(yīng)用進(jìn)行論述(圖1、圖2)。

圖1 外裝飾立面

2 鋁塑板幕墻深化設(shè)計(jì)計(jì)算原理

2.1 基本參數(shù)

(1)幕墻所在地區(qū):重慶地區(qū);

(2)地面粗糙度分類等級(jí):

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》((GB50009－2001)06版)本工程按B類考慮。

(3)抗震烈度。根據(jù)國(guó)家規(guī)范《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》((GB50011－2001)08版)，重慶地區(qū)地震基本烈度為6度，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，水平地震影響系數(shù)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(hù)構(gòu)件，主要承受重力、風(fēng)荷載和地震力。

2.3 荷載計(jì)算

2.3.1 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算

(1)幕墻屬于外圍護(hù)構(gòu)件，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009－2001 2006年版)計(jì)算。

式中:wk為作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa);Z為計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高，本工程為32.8 m;βgz為瞬時(shí)風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)βgz=K(1+2μf)，其中K為地面粗糙度調(diào)整系數(shù)，μf為脈動(dòng)系數(shù)，μf=0.5(Z/10)－0.16。

(2)對(duì)于 B類地形，32.8 m高度處瞬時(shí)風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)。

(3)風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz。

B類場(chǎng)地，當(dāng)Z＞350m時(shí)，取Z=350m;當(dāng)Z＜10m時(shí)，取Z=10m。

(4)局部風(fēng)壓體型系數(shù)μs1。

按同上規(guī)范，驗(yàn)算圍護(hù)構(gòu)件及其連接的強(qiáng)度時(shí)，可按下列規(guī)定采用局部風(fēng)壓體型系數(shù)μs1。

①外表面:正壓區(qū)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009－2001(2006年版)表7.3.1采用;負(fù)壓區(qū):對(duì)墻面?。?.0，對(duì)墻角邊:?。?.8。

②內(nèi)表面:對(duì)封閉式建筑物，按表面風(fēng)壓的正負(fù)情況取－0.2或0.2。

2.3.2 計(jì)算支撐結(jié)構(gòu)時(shí)的風(fēng)荷載

計(jì)算支撐結(jié)構(gòu)時(shí)的構(gòu)件從屬面積:

2.3.3 計(jì)算面板時(shí)的風(fēng)荷載

計(jì)算面板的構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

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

2.3.5 作用效應(yīng)組合

按［JGJ102－2003］5.4.1荷載和作用效應(yīng)按下式進(jìn)行組合:

(1)進(jìn)行幕墻構(gòu)件強(qiáng)度、連接件和預(yù)埋件承載力計(jì)算時(shí):重力荷載γG為1.2;風(fēng)荷載γw為1.4;地震作用γE為1.3。

(2)進(jìn)行撓度計(jì)算時(shí);重力荷載γG為1.0;風(fēng)荷載γw為1.0;地震作用可不做組合考慮。

2.4 幕墻立柱計(jì)算

基本參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 幕墻立柱計(jì)算參數(shù)

圖3 幕墻立柱受力模型

幕墻立柱按單跨簡(jiǎn)支梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，受力模型如圖3。

2.5 幕墻橫梁計(jì)算

基本參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 幕墻橫梁計(jì)算參數(shù)

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(jiǎn)支梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，受力模型如圖4。

2.6 鋁塑板面板計(jì)算

2.6.1 基本參數(shù)

(1)板塊分格尺寸:a×b=1198mm×3000mm

(2)鋁塑復(fù)合板厚度:t=4mm

(3)計(jì)算模型簡(jiǎn)圖如圖5。

圖5 金屬板塊

2.6.2 鋁塑板荷載計(jì)算

(1)板塊自重(見(jiàn)［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(dòng)力放大系數(shù)，取5.0;αmax為水平地震影響系數(shù)最大值，取0.04;GAk為鋁塑復(fù)合板單位面積自重(MPa)。

(3)作用在板塊上的風(fēng)荷載及地震作用荷載組合:

用于撓度計(jì)算時(shí)，采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值，按［JGJ102－2003］5.4.1，wk=0.001036MPa

3 鋁塑板幕墻裝飾設(shè)計(jì)應(yīng)用中的性能設(shè)計(jì)

3.1 幕墻的安全性能設(shè)計(jì)

3.1.1 防雷措施

(1)預(yù)埋件與主體均壓環(huán)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(zhǎng)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(kāi)，上下立柱通過(guò)芯套連接，預(yù)留15mm的伸縮縫，用硅硐耐候膠填縫:橫梁與立柱連接處預(yù)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(yīng)設(shè)置絕緣熱片或防腐蝕措施。

3.2 幕墻的抗風(fēng)壓性能設(shè)計(jì)

分級(jí)指標(biāo)應(yīng)符合［《建筑幕墻》GB/T 21086－2007］5.1.1.1中表1:幕墻抗風(fēng)壓性能分級(jí)的規(guī)定，本工程抗風(fēng)壓性能設(shè)計(jì)可達(dá)到1級(jí)。

3.3 幕墻的氣密性設(shè)計(jì)

(1)幕墻的氣密性(空氣滲透性能)分級(jí)指標(biāo)應(yīng)符合［《建筑幕墻》GB/T 21086－2007］5.13的規(guī)定，該幕墻空氣滲透性能小于3級(jí)。

(2)氣密性能指標(biāo)應(yīng)符合GB50176、GB50189、JGJ132－2001、JGJ134、JGJ26的有關(guān)規(guī)定，并滿足相關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.4 幕墻的水密性設(shè)計(jì)

幕墻水密性能(雨水滲透性能)是指在風(fēng)雨同時(shí)作用下，幕墻透過(guò)雨水的性能，等級(jí)分類按表4執(zhí)行。該幕墻雨水滲漏性能設(shè)計(jì)為3級(jí)

表3 建筑幕墻水密性能分級(jí)

3.5 幕墻的平面內(nèi)變形性能設(shè)計(jì)

該幕墻的平面內(nèi)變形性能設(shè)計(jì)可達(dá)到3級(jí)(γ=△/h，△為層間位移量，h為層高)(表4)。

表4 幕墻平面內(nèi)變形規(guī)定

4 鋁塑板幕墻在重慶SM廣場(chǎng)外裝飾中的應(yīng)用

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

4.1 型材選用

通過(guò)對(duì)立柱、橫梁進(jìn)行型材選材計(jì)算、選用型材的截面參數(shù)和截面特性，并對(duì)立柱、橫梁進(jìn)行抗彎強(qiáng)度、撓度和抗剪計(jì)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值215 N/mm2局部抗壓強(qiáng)度，設(shè)計(jì)值320N/mm2;抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(guò)鋁塑板荷載計(jì)算和板的強(qiáng)度、撓度驗(yàn)算，鋁塑板選用4mm厚外墻鋁塑板，鋁塑復(fù)合板的上下兩層鋁合金板的厚度均為0.5，所用鋁塑板應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T17748《鋁塑復(fù)合板》外墻板的技術(shù)要求，鋁合金板與夾芯層的剝離強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)大于7 N/m，表面采用氟碳漆預(yù)輥涂，三道氟碳樹(shù)脂涂層厚度應(yīng)大于40μm。幕墻選用普通型聚乙烯鋁塑復(fù)合板時(shí)，必須符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GBJ16)和《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045)的規(guī)定。

4.3 連接件

通過(guò)對(duì)橫梁與角碼間連接、角碼與立柱連接、立柱與主結(jié)構(gòu)連接等連接件和幕墻埋件、幕墻焊縫計(jì)算，確定預(yù)埋件錨板材料為Q235號(hào)鋼，厚度為8mm，鋁塑板錨板尺寸為200 ×200×8mm，錨筋均采用 12、Ⅱ級(jí)鋼筋，不得采用冷加工鋼筋。所有連接角鋼、預(yù)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(yù)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(yù)埋件應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)按設(shè)計(jì)要求預(yù)埋，位置偏差不應(yīng)大于20 mm。當(dāng)預(yù)埋件漏埋、錯(cuò)漏及之后施工過(guò)程中補(bǔ)充埋件時(shí)，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(xué)螺栓。后置錨栓施工完后，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定其承載力，其拉拔力不得小于15 kN。

4.4 其它

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

5 結(jié)束語(yǔ)

鋁塑板幕墻裝飾深化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)計(jì)算和幕墻性能設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)計(jì)算主要是對(duì)在重力、風(fēng)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(jì)算，幕墻的性能設(shè)計(jì)主要包括幕墻的安全性、氣密性、水密性、平面內(nèi)變形性等的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)重慶SM廣場(chǎng)工程的施工實(shí)踐證明:鋁塑板幕墻裝飾深化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)計(jì)算正確，性能設(shè)計(jì)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(xiàng)目一次交驗(yàn)合格，成為了重慶渝北區(qū)的一個(gè)具有影響力的大型綜合商業(yè)中心、標(biāo)志性建筑。

TU238

B

［定稿日期］2012－07－06

鄧賢漢(1960～)，高級(jí)工程師，一級(jí)建造師，長(zhǎng)期從事施工技術(shù)管理。