宏盾建设有限公司 

玻璃幕墙在当代建筑中的设计研究

2020-10-23 00:00:00

玻璃幕墙是建筑围护体系中一种新型的外装饰,它以明亮、通透、重量较传统的建筑材料较轻,有利于建筑采光、减轻结构自重等诸多优点,受到人们的青睐。最为常见的表现形式为明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙、半隐框玻璃幕墙、全玻璃幕墙和点式玻璃幕墙、单元式玻璃幕墙。宏盾建设有限公司简要论述了玻璃幕墙结构设计的一些问题,及在设计玻璃幕墙时应该考虑的主要问题,供同行参考。

玻璃幕墙作为当代建筑中的一个独特设计,它不仅体现建筑学、美学结构设计的绝美结合,而且把玻璃的多种功能也完美体现出来。诸如玻璃幕墙的通透性,透过玻璃视线视野达到最大,使建筑物内外环境相通、相融等。玻璃幕墙工艺性能好,玻璃幕墙支撑构件加工细致,表面光滑有良好的工艺感及艺术感,可以适应任何几何形状,在建筑体型上产生丰富的变化,能够充分体现设计师的想象力和创造力。目前玻璃幕墙使用的一个最大的亮点就是各种节能幕墙玻璃的使用大大降低了建筑物的能耗。但幕墙结构的设计不像传统结构专业那样,有很多成熟的资料可参考学习,所以难免出现这样或那样的疏漏。因此,研究其设计要点意义重大。   

1 幕墙建筑设计   

1.1 幕墙的换气和通风   在幕墙建筑设计中,过去强调以人工换气、通风为主,不主张开启或尽量少设开启扇,以降低能耗,防止开启扇破损,也使立面较为美观,因此JGJ102—96规定开启扇面积不大于幕墙面积的15%。2003年“非典”影响后,许多幕墙界人士通过反思,形成了加强幕墙通风、换气的共识,甚至许多业主要求将部分固定玻璃更改为开启扇。所以在JGJ102—2003新修订版本中,取消了开启扇面积不大于15%的规定,开启扇设置由实际需要确定。   采用双层通风幕墙时,室内可以从热通道取得新风,外幕墙有进风口进风,可不必设开启扇,从而在保证自然通风的同时,使幕墙保持美观和安全。   

1.2 防火防烟设计   

1.2.1 防火玻璃在幕墙中的应用   幕墙采用的防火玻璃应为单片防火玻璃及其制品(如中空玻璃),目前以采用单片铯钾玻璃为多。

防火玻璃可以在下列场合采用:   

(1)防火墙两侧的玻璃面板;   

(2)楼层间水平隔烟层;   

(3)楼层结构高度小于800mm,未设实体窗下墙时,楼板上(下)的面板;   

(4)楼层中的透明防火隔断(透明防火墙)。支承防火玻璃的金属骨架应采用钢结构,不宜采用铝型材。防火试验表明,铝型材在高温下迅速熔化,会使玻璃失去支承而坍落,造成防火墙、防火带失效;而钢型材可以维持相当长的时间不软化。   

1.2.2 双层通风幕墙的防火问题   双层通风幕墙通过热通道中的气流调节热通道的温度,减少室内温度与外界的温差,满足节能要求,宜采用多层风道的通风方式。但目前国内消防规范要求层间设置封闭隔烟层,因此热通道只能是一个层高。为避免本层排风口排出的空气又被上层进风口吸入而形成气流短路,可以在满足防火隔烟要求的前提下,采用下列通风方式之一:   

(1)加大排风口与上层进风口的竖向距离;   

(2)采用本跨进风、在邻跨排风的S形通风路线方式。   当外幕墙采用透明玻璃、要求高度通透时,层间隔烟层可采用单片铯钾防火玻璃。深圳电视中心拉索点支外幕墙就采用了这种透明隔烟措施。   

1.2.3 高度很大的内天井、内庭的防火问题   目前有些建筑设置了很高的内庭或内天井,如北京电视台的内庭高度达180m,为防止火灾和烟雾在层问扩散蔓延,天井周边采用了单层铯钾防火玻璃围成井筒,并采用型钢骨架。   

1.2.4 实体墙面上的防火封堵   在裙房中常有大面积混凝土墙体,塔楼部分也常有连续多层的混凝土墙体,在实体墙上建造金属和石材幕墙,层问防烟层难以施工,此时可在门窗洞口周围设置密实的防烟封堵。   

1.3 双层通风幕墙的选用   双层通风幕墙可节能40~60%,降噪声可达35~40dB,表现了良好的建筑性能。根据全国会计师培训中心北京基地的实测结果,其K值可达1.0(冬天)和1.1(夏天),降噪声可达37dB,均提高性能等级1~2级。   

但是,双层通风幕墙造价高,技术复杂,并占用建筑面积3~5%,会增大投资,外幕墙还降低了房间私密性,增大了相互干扰。因此,双层通风幕墙应经过经济技术比较后选择应用。   

2 荷载和地震作用   

2.1 风荷载计算   

(1)风荷载计算应按GB50009—2001进行。采用5O年一遇的基本风压,对体型复杂、高度超过200m的幕墙,宜进行风洞试验。   

(2)采光顶的体型系数可参照荷载规范采用,形状复杂、周围有高大建筑的采光顶,宣进行风洞试验确定其体型系数。   

(3)由于荷载规范中没有明确列出水平采光顶、雨棚应考虑正风压,为安全起见,建议考虑可能出现正风压的作用,并考虑下列两种组合:1.2G 1.4W 1.35G 0.6×1.4W式中:G和W分别代表恒载和向下的风荷载。   

(4)双层幕墙的风荷载问题相当复杂,目前尚无明确定论。建议外幕墙按荷载规范计算,内幕墙的风荷载可按外幕墙的风荷载适当折减。   

2.2 地震作用   按修订后的抗震规范,作用于幕墙平面垂直方向的地震作用扩大系数取为5.0。除石材幕墙外,地震作用力一般较小,不起主要作用。地震作用参与组合时,组合值系 E取为0.5。采光顶、大面积雨篷宜考虑竖向地震作用。按Ⅷ度抗震设计时,竖向地震力可按恒载加活载的10%考虑(上、下两个方向)。   

2.3 振动台试验   虽然幕墙上作用的地震力较小,不起主要控制作用,但地震是动力作用,会对幕墙的节点和结构形成大的冲击,甚至造成损坏、失效。对节点和连接构造的可靠性,可以通过振动台试验予以验证。   

目前国内已进行过石材幕墙的背栓连接、短槽连接、背槽连接和背卡式连接的振动台试验;铝板幕墙和框支承玻璃幕墙(明框、隐框)的振动台试验和陶板幕墙的振动台试验,对试验条件、测试方法和结果分析已积累了较丰富的经验。

标签

0
Copyright © 宏盾建设有限公司 All rights reserved 备案号:鄂ICP备2020014965号-1  服务支持:武汉网站建设  网站地图 | RSS | XML