王 輝,邱吉宇,丁延勝,相 彬(中建鋼構(gòu)有限公司,廣東 深圳 518040)
(1)玻璃幕墻:中空玻璃、夾層玻璃(鋼化玻璃、半鋼化玻璃)、防火玻璃等明框式;半隱框式;隱框式。
(2)金屬幕墻:單層鋁板、蜂窩鋁板、穿孔鋁單板、不銹鋼板、鈦鋅板、銅板等密閉式;開放式。
(3)石材幕墻:花崗巖、砂巖、洞石、復(fù)合石材等背栓式;掛件式。
(4)其他面材:陶土板、玻璃纖維增強(qiáng)混凝土、光伏電池、微晶玻璃、千思板等 。
(5)組合幕墻:由玻璃、金屬、石材、人造板材等不同面板組成的建筑幕墻 。
框支承幕墻:構(gòu)件式,單元式。
點(diǎn)支承幕墻:金屬結(jié)構(gòu)支撐式,玻璃肋支撐式,拉桿(索)式。
全玻璃幕墻:坐落式,后支撐式,吊掛式。
幕墻設(shè)計(jì)從外部分格設(shè)計(jì)到內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程應(yīng)遵循如下幾條設(shè)計(jì)原則:
(1)安全可靠原則。幕墻作為建筑物的外維護(hù)結(jié)構(gòu),長時(shí)間承受交變風(fēng)荷載、雪荷載、自重荷載、溫度應(yīng)力荷載等,有時(shí)還要經(jīng)受地震的考驗(yàn)。在設(shè)計(jì)使用壽命周期內(nèi)幕墻應(yīng)是安全可靠的。因此幕墻的安全性是設(shè)計(jì)首要考慮的因素,是重中之重。
(2)造型美觀原則。在劃分幕墻立面線條時(shí),力求采用最合理可行的結(jié)構(gòu)來完成設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意及構(gòu)思。原則上應(yīng)遵照原設(shè)計(jì)師和業(yè)主的初衷,在保證幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)的前提下盡量滿足其想法、實(shí)現(xiàn)其想法,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的創(chuàng)意,使最終的幕墻產(chǎn)品具有較高的觀賞性。
(3)結(jié)構(gòu)輕巧且穩(wěn)定原則。結(jié)構(gòu)輕巧體現(xiàn)了設(shè)計(jì)師的匠心獨(dú)運(yùn),是一種創(chuàng)造性的成果,本身也降低了結(jié)構(gòu)材料的重量,直接降低了造價(jià)。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全的一個(gè)方面,同時(shí)也會產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定所特有的美感,失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)會給人帶來危機(jī)感,造成人的緊張,使人很不愉快。
(4)環(huán)保節(jié)能原則。現(xiàn)代幕墻已不再僅僅是一種裝飾、一種簡單的外維護(hù)結(jié)構(gòu),而是越來越深入地成為整個(gè)建筑的一個(gè)有機(jī)組成部分,越來越多地參與了整個(gè)建筑的功能建設(shè)。其對于整個(gè)建筑的環(huán)保節(jié)能性能的影響,已經(jīng)到了至關(guān)重要的地步。幕墻的環(huán)保節(jié)能程度也已成為人們衡量幕墻品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。
(5)技術(shù)先進(jìn)、創(chuàng)新原則。隨著新材料的發(fā)明、新技術(shù)的出現(xiàn),在幕墻設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)持續(xù)注意這方面的動向,在條件允許的情況下盡量采用最新技術(shù),從而完善、提高幕墻設(shè)計(jì)水平。
(6)經(jīng)濟(jì)性原則。在以上原則得到充分保證的基礎(chǔ)上,要充分考慮幕墻的經(jīng)濟(jì)性、效益性,提高幕墻的性價(jià)比。保證資金投向合理,在確保滿足國家規(guī)范的基礎(chǔ)上,合理地選擇材料至關(guān)重要。
裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑,在幕墻系統(tǒng)選型時(shí),大量使用單元體幕墻、框架式幕墻及點(diǎn)式玻璃幕墻。
青島世界動車小鎮(zhèn)展覽館項(xiàng)目是以“世界動車,動車世界”為設(shè)計(jì)理念。在動車小鎮(zhèn)整體規(guī)劃背景下,方案以水平線條及動感的幾何造型傳達(dá)動車的速度感和未來感。建筑主立面采用框架式鋁板幕墻和框架式半隱框玻璃幕墻相結(jié)合的處理手法,并結(jié)合立面四周橫向出挑鋁板造型,以及玻璃間固定式鋁單板遮陽板,實(shí)現(xiàn)體現(xiàn)動車速度感的橫向建筑肌理,體現(xiàn)動車靈動、急速的概念。
幕墻選型既體現(xiàn)了展覽館項(xiàng)目的挺拔莊重,也突出了建筑造型及現(xiàn)代感,又在一定程度上壓縮了投資成本。
幕墻設(shè)計(jì)既要滿足設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念和業(yè)主的功能定位,也要考慮到結(jié)構(gòu)受力的安全性、防風(fēng)防雨、節(jié)能效果、幕墻耐久使用年限。同時(shí)影響幕墻造價(jià)主要因素,諸如:原材料特性選擇、加工工藝、安裝工藝、維修保養(yǎng)的全過程,也是幕墻設(shè)計(jì)的重要組成部分。
青島世界動車小鎮(zhèn)幕墻選用 6063-T 5/T 6 鋁合金型材(3 mm 厚);8 low-E+12 A+8 中空鋼化超白玻璃;6 low-E+12 A+6 中空鋼化超白玻璃;6+1.14 pvb+6 mm 鋼化夾膠玻璃;3003-H 14 仿石材鋁單板(3 mm 厚)。
超白玻璃的選用,既增加了可見光的通透性,又大幅減少了玻璃的自爆程度,降低了后續(xù)維護(hù)更新的費(fèi)用。
仿石材鋁板既體現(xiàn)了石材的莊重效果,同時(shí)避免了立面石材分格尺寸的規(guī)范限制,又減少了外立面材料的重量,從而降低鋼材使用量,降低造價(jià)。
幕墻自身重量的減輕,不僅可以直接降低幕墻造價(jià),同時(shí)由于其對主體的反作用力要求降低,也提高了鋼結(jié)構(gòu)主體材料的優(yōu)化空間,有利于降低整體建筑造價(jià)。
青島世界動車小鎮(zhèn)展覽館幕墻工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在保證結(jié)構(gòu)安全,滿足青島地區(qū)地震基本設(shè)防烈度 7 度的前提下,主要從以下方面優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
(1)在滿足設(shè)計(jì)師及業(yè)主外立面玻璃分割尺寸不變的要求下,將玻璃由 12 low-E+12 A+10+1.52 pvb+8 中空鋼化夾膠超白玻璃優(yōu)化為一層 6 low-E+12 A+6 中空鋼化超白玻璃及二層 8 low-E+12 A+8 中空鋼化超白玻璃。
(2)通過在鋼結(jié)構(gòu)翼緣板間增加鋼板,作為幕墻雙支座受力支點(diǎn),避免了在原鋼結(jié)構(gòu)上增加幕墻支撐鋼構(gòu)件,既保證了幕墻外觀效果,又減少了室內(nèi)精裝修的封修工程量及難度(見圖1)。
圖1 鋼結(jié)構(gòu)翼緣板間增加鋼板作為幕墻受力構(gòu)件(mm)
(3)在玻璃優(yōu)化后的基礎(chǔ)上,優(yōu)化了鋁合金立柱的截面、壁厚設(shè)計(jì),將原設(shè)計(jì) 180 系列鋁型材優(yōu)化為 140 系列斷橋隔熱鋁型材,在降低鋁型材含量基礎(chǔ)上,同時(shí)節(jié)約了鋁型材的開模費(fèi),提高了材料的供應(yīng)速度,加快了施工進(jìn)度,降低了現(xiàn)場措施費(fèi)及管理費(fèi)。
(4)綜合考慮鋁合金橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),玻璃板面較大,為預(yù)防鋁橫梁產(chǎn)生側(cè)翻,不僅增加了螺栓固定數(shù)量,同時(shí)在玻璃下口、鋁合金立柱上增加鋁托,分擔(dān)橫梁受力(見圖2)。
圖2 鋁合金橫梁豎向剖面(mm)
(1)鋁板幕墻內(nèi)側(cè)保溫節(jié)能設(shè)計(jì)為薄抹灰系統(tǒng),保溫巖棉的密度、厚度、憎水率、選型滿足設(shè)計(jì)院《建筑節(jié)能設(shè)計(jì)報(bào)告書》要求。該保溫系統(tǒng)有效降低了保溫棉長期使用后的脫落現(xiàn)象,從而降低了后續(xù)維護(hù)更新的費(fèi)用。
(2)玻璃幕墻為豎明橫隱半隱框幕墻,選用穿條式隔熱鋁型材,低輻射雙銀 Low-E 中空玻璃,既具有優(yōu)異的隔熱效果又有良好的透光性。
(1)由于本項(xiàng)目一層結(jié)構(gòu)未設(shè)置 200 mm 高擋水反坎,因此幕墻底口封修成為防水節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵部位。通過 1.5 mm 鍍鋅鐵皮將結(jié)構(gòu)與幕墻橫梁連接并打膠密封,并在外側(cè)設(shè)置收口鋁板,形成雙層防水體系(見圖3)。
圖3 玻璃幕墻側(cè)向與結(jié)構(gòu)間增加封修鋼板防水(mm)
(2)玻璃幕墻與兩側(cè)轉(zhuǎn)角收邊墻體,采用 1.5 mm 鍍鋅鐵皮將結(jié)構(gòu)與幕墻立柱連接并打膠密封,墻體保溫一體板在封修鐵皮外側(cè)施工,并打膠密封,形成雙層防水體系。
(3)LED 屏幕頂部鋁板幕墻,為防止雨水滲漏對內(nèi)部設(shè)備的損壞,采用 1.5 mm 鍍鋅鋼板將結(jié)構(gòu)與幕墻鋼架連接并打膠密封,鐵皮上方再施工鋁板幕墻,并打膠密封,形成雙層防水體系(見圖4)。
圖4 LED 屏頂部與鋁板間增加封修鋼板防水(mm)
青島世界動車小鎮(zhèn)展覽館幕墻工程的設(shè)計(jì)及施工過程,充分體現(xiàn)了幕墻設(shè)計(jì)提前介入的重要性。在滿足功能、概算的前提下,提早介入深化節(jié)點(diǎn),不僅為后期施工奠定了良好基礎(chǔ),還大幅減少了施工過程中設(shè)計(jì)變更的工作。
鋼結(jié)構(gòu)+幕墻的應(yīng)用模式,如果幕墻立柱受力鋼構(gòu)件在鋼結(jié)構(gòu)制作加工時(shí)同步在構(gòu)件廠施工,直接成型運(yùn)至現(xiàn)場吊裝,既減少焊接工作量,減少質(zhì)量隱患,也加快了幕墻工程進(jìn)度。