幕墙设计优化论文（精选10篇）
幕墙设计优化论文 篇1
1 我国建筑幕墙发展的现状和存在的问题
1.1 幕墙使用材料现状
建筑幕墙是指建筑物外围不承受重量的外墙护围, 要求其与主体结构可以产生一定量的相对位移而不发生损坏, 由面板和支撑结构组成, 起到一定的装饰、减少太阳辐射、降低室内热损失等作用。目前, 我国常用的有玻璃幕墙、石材幕墙、金属幕墙。其中玻璃幕墙是我国建造量最大的幕墙。
玻璃幕墙的建造将建筑功能、建筑节能、建筑结构、建筑美学有机的结合起来, 使建筑在不同的外部光线条件下呈现出不同的色调, 赋予了建筑物动态的美感。但是玻璃幕墙也有其自身的缺陷, 最大的缺陷是由于光反射的作用, 使光环境混乱, 造成了光污染。另一方面, 是由于玻璃本身透明光亮, 使玻璃幕墙极易收到污染, 特别是在干旱少雨的北方, 经常可以看到玻璃幕墙上挂着一层灰, 而且对于高层建筑而言, 清理并不容易, 因此, 这样的幕墙不但起不到应有的装饰作用, 反而会对建筑物的形象产生不利的影响。对于这些问题, 设计者必须寻找新的材料取代传统材料, 才能使玻璃幕墙上升一个新的台阶。
1.2 我国玻璃幕墙的设计施工机制
在我国就目前的状况来看, 大多数幕墙建设都会在工程开工之后, 需要进行建筑幕墙预埋结构时, 才进行建筑幕墙的招标工作。这样就会造成幕墙设计工作的滞后, 为了赶上主体建筑施工的进度, 建筑幕墙的设计往往深度缺乏, 设计水平偏低, 不利于优秀的幕墙作品产生, 不利于幕墙产业的发展。另外, 幕墙的设计需要与建筑中的其他设施相配合, 这就需要幕墙设计者与主体建筑的设计者在设计之初就相互配合, 而这种设计的滞后就没有办法实现这种配合。另外, 现在很多的建筑幕墙相关单位都同时具有设计和建造幕墙的资质。习惯上, 在投标中这些幕墙建造单位会承诺招标人少收或不收设计费, 从而以尽可能低的价格中标。这种设计、施工一体化的经营机制, 会使企业丧失幕墙的创新动力。这样就会使很多优秀的设计作品落选, 对优秀幕墙设计方案的产生极为不利。此外, 我国缺乏专业的幕墙设计人才以及设计人员对日益更新的新知识了解不够、相关设计人员的培训机制欠缺等因素也会成为我国幕墙产业发展的阻碍。
1.3 功能性幕墙的设计现状
采用传统的建筑幕墙设计, 会造成大量的热量散失, 造成大量能源浪费。据统计表明, 发达国家有超过50%的能源消耗来自于建筑消耗, 窗户的热能耗散量是普通墙体的5倍, 因此, 建筑幕墙会造成大量的能源浪费。为了解决这种问题, 就需要设计一种新型的建筑幕墙系统, 使建筑在冬天可以大量的接受日照, 获取热量, 并且能够保温;夏天的时候可以保证空调的产生的热量不散失, 与此同时还能保证室内的正常通风, 从而达到节能环保的作用。
近年来人们还提出了建造光伏建筑幕墙的设想, 即建筑幕墙的材料用光伏材料, 应用幕墙将太阳能转化为电能加以利用, 达到节能环保的效果。设计和建造这类新型功能幕墙需要顶尖的技术和优秀的人才作为支持, 中国在幕墙设计和制造方面缺乏自主创新能力, 因此在这方面我国的技术还比较欠缺。
2 优化建筑幕墙设计的几点建议
由以上的叙述可知, 我国的建筑幕墙产业在飞速发展的同时, 也存在这一些不可避而不谈的问题, 这些问题直接阻碍了我国建筑幕墙产业的发展, 下面将对上述一些幕墙设计存在的问题提出一些优化方法。
2.1 开发和应用新的玻璃幕墙材料
传统材料虽然便宜易得, 但是存在很多弊端。这就要求设计者在设计的过程中更多的发现和使用新材料。比如在幕墙表面涂覆一层具有自清洁作用的涂层, 比如说氧化钛, 在光照的作用下有自清洁的作用。还可以在幕墙表面镀一层低辐射薄膜, 这样就可以使幕墙有很好的隔热作用, 起到保温的作用, 达到节能减排的效果。除了采用镀层方式隔热外, 还可以使用低热传到系数的中空幕墙, 目前有一种“悬张式多空腔节能玻璃”正式上市, 不仅具有良好的隔热效果, 还具有隔声、隔紫外线等性能, 可以起到很好的节能环保作用。此外, 出于安全性的考虑, 要求幕墙具有一定的防震效果, 在一定强度的地震中不会掉落, 可以在玻璃幕墙上黏贴钛合金薄膜, 这样就可以形成有一定强度和韧性的复合安全玻璃。
建筑幕墙对材料有着特殊的要求, 因此, 在幕墙选材时应该材料本身的性能和外部具体条件的要求进行综合考虑, 量体裁衣, 达到室外室内的安全、健康、舒适、和节能减排的要求。
2.2 优化建筑幕墙的招标、设计、施工机制
首先, 建筑单位在主体建筑施工之前就应该完成建筑幕墙的设计招标工作, 这样不仅可以保证预埋结构位置的准确性, 而且在幕墙设计过程中不必追赶工程进度, 为设计者提供了充分的时间给出好的幕墙设计方案。其次, 应当采取设计和施工分开招标的方式, 明确提出相关的幕墙设计收费标准, 这样有利于好的幕墙设计方案得到利用, 有助于优秀作品的产生, 有利于幕墙设计的创新和繁荣。最后, 在幕墙设计的审核环节应当尽量由专业的幕墙设计者进行审核, 而不是由非专业的土建设计师进行审核, 这样可以更好地保证幕墙设计的质量。
2.3 加强新型多功能幕墙的设计
目前, 我国的建筑幕墙普遍不具有节能环保的性能, 极大的浪费了社会的资源, 造成了环境的污染, 不利于我国经济的可持续发展。基于此, 幕墙的设计者大胆的创新极为重要, 只有用于创新才能设计出更加环保节能的幕墙。比如国外的设计师设计出了动态幕墙, 这种新型的多功能幕墙由通风系统、空调系统、外部环境检测系统、自动控制系统和建筑幕墙组成, 这种幕墙可以通过各个系统的合作充分地利用太阳能、太阳光, 并保证室内的舒适。在寒冷的冬季, 幕墙可以充分利用太阳光的辐射, 减少了取暖燃料的燃烧, 起到节能减排的作用;在炎热的夏季, 可以利用幕墙的通风系统加大室内热能的耗散, 减少空调的使用, 节约电能。同时拥有可以自动调节的百页这样的装置, 可以控制太阳的光线进入室内, 调节室内的光线环境, 使人们可以更舒适的工作。当然在设计者用于创新的同时, 国家也应该采取相关措施, 鼓励设计创新, 设立相关的奖励制度。
3 结语
我国幕墙产业飞速发展的今天, 设计者应当勇于创新, 管理者要优化体制, 决策者要鼓励创新, 这样我国的幕墙产业才能更加健康、更加快速的发展, 才能更快地达到国际水平, 形成国际竞争力。
参考文献
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[4]黄圻.中国建筑幕墙可持续发展[J].涂料工业, 2005, 35 (10) :31-33.
我国玻璃幕墙节能设计浅析 篇2
关键词：玻璃幕墙；建筑节能；节能设计
能源問题是当今世界面临的重大发展问题，普遍被各国认识。我国作为经济发展快速的国家，能源消耗越来越大，尤其是在建筑能耗中，对能源的消耗占着很大的比重，并且建筑能耗又属于消费能耗，玻璃幕墙作为建筑外围结构的主要组成部分，在建筑节能中发挥着越来越重的作用。玻璃幕墙在我国已经存在使用了20多年，玻璃幕墙可以给建筑增光添彩，也可以给城市建设带来美好的景致。玻璃幕墙是由支承结构体系与玻璃做成、相对建筑的主体结构有一定的位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围结构或装饰机构，节能玻璃家族有着色玻璃、阳光控制镀膜玻璃、普通中空玻璃和Low-E玻璃等。但是玻璃幕墙再给我们的生活带来良好的采光的同时，却出现了很多问题，比如玻璃幕墙的保温问题，在冬天会使室内温度过低产生采暖能耗高，夏天又要增加制冷能耗的隐患。
1玻璃幕墙在我国的现状与发展
玻璃幕墙在我国的起步比较晚，在20世纪90年代才开始引入并使用玻璃幕墙，目前我国已成为世界第一的建筑幕墙生产和使用打过，并逐步成为幕墙的强国。随着人们对节能、环保的不断认识，开发商以及建筑师都比较青睐玻璃幕墙的使用，并逐步在新的建筑项目中使用。随着能源的消耗，能源正逐步的短缺，能耗严重的玻璃幕墙需要新的技术来降低能耗，提高人们生活的舒适性。我国现阶段的建筑玻璃幕墙的设计和生产只有向着环保、节能的方向发展。
2玻璃幕墙的节能设计
在我国，国土面积大，气候不一，对于夏热冬暖的地区、夏热冬冷的地区和寒冷的地区，夏季太阳辐射强烈，是夏季制冷能好的主要根源，依据《公共建筑节能设计标准》GB50189中对透明幕墙的遮阳要求，通常采用面板自身遮阳和遮阳系统。面板自身遮阳往往采用阳光控制镀膜玻璃、着色玻璃、Low-E玻璃等。遮阳系统分为外遮阳和内遮阳。现在在我国使用最为普遍的是双层玻璃幕墙，双层玻璃幕墙是有内外两层玻璃构成。外层玻璃幕墙通常采用隐框、明框或者点式玻璃幕墙、内层一般采用明框幕墙或铝塑复合材料门窗。玻璃幕墙的框架虽然所占面积小，但是铝合金等一些金属材料导热系数大，热量传递快。为此采用阻热系数大的的材料作为框架尤为重要。采用双层幕墙体系可以增加自然通风和采光、降低能耗，从而有效地解决采光跟节能之间的矛盾。采用这样的设计可以减少采暖能源消耗42%-52%，减少制冷能源消耗39%-61%。
双层玻璃幕墙的结构形式可以分为两种，一种是“封闭式内循环体系”，一种是“敞开式外循环体系”。这两种体系在不同时节起着不同的作用。前者在内层玻璃幕墙设置进风口和出风口，通过技术手段让空气完成室内循环。敞开式外循环系统是在外层设计进、出风口，通过自然风完成空气的循环，相比较而言敞开式外循环体系更加节能。敞开式外循环体系的工作原理是通过进出风口的闭合达到调节温度的需要。在夏天可以完全打开进出风口，通过烟囱原理，带走热量，降低温度。冬天关闭进出风口，通过太阳的辐射，使内部温度升高。
3我国玻璃幕墙节能材料的使用
接近建筑总能耗50%的是玻璃幕墙和窗户，要实现节能的目的，玻璃幕墙和窗户材料的选择显得非常重要。现在常用的玻璃有有着色玻璃、阳光控制镀膜玻璃、普通中空玻璃和Low-E玻璃等，随着科学技术的进步，各种具有独特功能的玻璃陆续问世，使玻璃的品种更加繁多。比如热反射镀膜玻璃有良好的控光性，对太阳辐射的反射率高达30%，这可以有效的减少进入室内的热量，节约能耗。还有地镀膜反射玻璃也就是我们常说的Low-E玻璃，它可以有效的吸收红外线辐射，并且可以有很好的让可见光的穿透能力，该玻璃可以反射80%以上的远红外线。
通常在建筑行业中玻璃幕墙的骨架大部分是铝合金框架，但是铝合金框架的导热性好，容易形成冷桥和热桥，因此选用新型的断热金属材料就显得很必要。这些断热金属材料阻断通过门窗散失热量，这些材料统称断热型材。现在的断热型材，具有结构合理，坚实牢固的特点，并且很大程度上能隔声、抗风、密实。
无框玻璃幕墙的应用也很广泛，全玻璃幕墙支撑结构大多采用玻璃肋，可以有效的增加玻璃的通透性，全玻璃幕墙往往被应用在建筑物的一层大厅、顶层和旋转餐厅。
点支式玻璃幕墙是由玻璃面板、点支撑装置和支撑结构构成。点至式玻璃幕墙体现的是建筑物内外的流通和融合，更加强调的是玻璃的通透性。
4目前我国玻璃幕墙设计存在的缺陷
4.1对玻璃建筑设计重要性的认识，对节能玻璃幕墙的知识知之甚少，分不清哪些是有幕墙设计公司完成，哪些是有建筑设计单位完成。设计单位往往在建筑施工已开始时才进行玻璃幕墙设计。致使玻璃幕墙设计滞后，以及用材质量降低。
4.2玻璃幕墙的设计跟建筑施工一体化进行，这样不利于幕墙工程的建设和幕墙技术的进步。
4.3建筑物的结构与构造设计，限制了玻璃幕墙的设计，缺少对建筑设计的正确理解。
5总结
玻璃幕墙在我国已经有二十多年的历史，随着建筑材料和科技的进步，它将更加的节能、环保，玻璃幕墙的发展正朝着节能型、智能型、艺术型、生态型发展。现代的建筑艺术对建筑物的玻璃幕墙提出了更多的要求。就目前而言，我国的建筑节能工作已成当务之急，随着科技的进步，建筑节能有着极大的发展空间。玻璃幕墙的节能设计具有科学性、实用性、美观性，更加要注重建筑幕墙的安全性。我国的经济飞速发展，科技水平有了极大地提高，我国的玻璃幕墙的发展将不会再受阻于重功能、限造假的影响，逐渐实现注重功能、节能环保和追求艺术的特性上来，为我们的生活带来更多的美好的舒适的空间。
建筑幕墙设计中的优化问题 篇3
1立面分格
在幕墙立面分格设计中, 合理的分格优化, 对幕墙成本的控制效果十分显著, 根据经验, 分格优化有时可降低总成本的3%～6%。所谓分格优化, 即是在满足外观、功能、构件受力等条件下, 尽量使单位面积所占的周边长度处于最小状态。这样不仅可以节省幕墙龙骨、附件、结构胶、连接件、支座、埋件等的用量和减少人工成本。同时, 对幕墙的气密性能、水密性能、热工性能等都有所改善。广州西塔外墙的单元式隐框玻璃幕墙, 就是一个很好的案例, 22层～72层 (标高94.6 m～324.0 m) 的“墙面”三段大圆弧位置, 层高H=4 500 mm, 由于支承幕墙的主体为外挑楼板, 并考虑单元式幕墙的安装问题, 每楼层只能设置一个支点。风荷载标准值达wk=4.623 kN/m2, 组合荷载设计值达w合=6.67 kN/m2。我们采用a×b=1 500 mm×4 500 mm的分格形式, 局部分格见图1。
由于分格相对合理, 每平方米所用的铝料总量不到11.5 kg。对于如此高的楼层、如此大的风压和如此厚的玻璃面板, 支承条件并不有利的情况下, 此铝料用量是相当节省的。
2节点系统选择与优化
在满足系统构造、系统性能要求和安装、维护要求的前提下, 选择一套好的节点系统, 可有效地控制幕墙成本。一般来说, 应尽量采用立柱及横梁的截面相对简单、材料分配较为合理、构造不复杂的系统。下面将两套系统做简单的对比, 系统1为早年流行的一套小单元式隐框幕墙系统, 见图2;系统2为另一套隐框幕墙系统, 见图3。从以上两套料的截面参数分析可知, 第2种系统的受力较好, 所用的铝材也少。
3幕墙支撑结构优化
一般来说, 在结构计算中要做到最大优化是很难的。因为在幕墙构件的未知方程组中, 用一般的代数方法很难求解。即使从理论上找到了最大化的设计, 也会受实际条件如支点条件、外观要求等的限制。因此, 所有的优化设计都必须结合实际工程的具体情况进行。
3.1 梁系是否采用连续梁的优化问题
设幕墙的层高为L=3 600 mm, 共两层, 立柱杆件承受的均布荷载为1 N/mm;立柱采用中间不切断的连续钢梁形式, 计算简图见图4, 利用计算程序求得的连续梁弯矩曲线见图5。从图5中可以看到, 最大弯矩发生在支承点2处, Mmax=1 506 825 N·mm, 梁的支点弯矩比梁的中部弯矩大了59.1%。因此, 从力学角度分析, 梁远没有达到最大优化的要求。
如果梁采用最大优化设计, 可将图4的梁在距离支点2一定距离切断, 计算简图见图6。这时, 梁系处于静定状态。当a达到某一数值时, 弯矩曲线如图7所示。从图7 中可以看到, 在相同梁系、相同层高、相同荷载条件下, 采用最大优化设计后, 支点2处的弯矩与梁的中部弯矩完全相同, 均为Mmax=1 112 400 N·mm, 最大弯矩比连续梁降低了26.2%。
最大优化设计的目的就是要寻找梁系中存在的最大优化点, 使杆件的受力状态均匀化。根据推导的结果, 最大化点距离支承点的距离为:
a= (3-2×20.5) ·L (1)
如果断点3向左、右任何方向移动, 即a值小于或大于上面公式的计算值, 杆件的最大弯矩值恒大于优化点计算求得的弯矩值。经过上述最大优化后, 幕墙的总成本将降低1.5%左右。
上述结果说明两个问题:1) 连续梁系不一定是受力最好的梁系结构;2) 理论上的最大优化点的确存在, 而且是唯一的。如果实际条件不满足最大优化要求, 也应尽量靠近最大可能的优化设计。
3.2 幕墙是否采用双跨梁系的优化问题
幕墙采用双跨梁系 (即每楼层2个支点) , 一般双跨梁的计算简图见图8。
根据推导的结果, 这种梁系的跨中最大弯矩计算公式为:
根据推导的结果, 这种梁系的支座弯矩计算公式为:
从理论上讲, 双跨梁自身也存在最大化点, 而且是唯一的。只要令上面两式的右边相等 (即令跨中最大弯矩与支座弯矩相等) , 并将L=a+b代入, 就可得到只含有a和b的一个方程, 从而求得a和b的相互比例, 在总值L=a+b确定的情况下, a和b也就确定了。但是, 实际工程中, 由于幕墙的支点需要设置在主体结构梁上, 埋件也需要一定的边距, 幕墙支点位置将受到主体结构梁的位置和梁高的限制, 设计中不能够完全达到理论上的最大化设计。但是, 在实际条件允许的情况下, 仍然可以通过调整各支点的相对位置, 达到优化设计的目的。
设幕墙的层高为L=3 400 mm, 共3层, 混凝土梁高为500 mm, 立柱杆件承受的均布荷载为1 N/mm。立柱采用双跨梁形式, 每层大跨段取a=3 020 mm, 小跨段b=380 mm。计算简图见图9, 利用计算程序求得的双跨梁弯矩曲线见图10。
双跨梁的特点是:每层设2个支点, 梁的分断点在上支承点附近。利用计算程序求得的最大弯矩值为Mmax=974 497 N·mm。
在相同层高、相同荷载和相同楼层数目的情况下, 如果将图9中的计算模型改为单跨静定梁系, 并在混凝土梁的高度允许条件下, 对支点位置及断点位置进行适当调整, 如图11所示。
利用计算程序求得的最大弯矩值为Mmax=873 125 N·mm, 优化后的单跨梁弯矩曲线见图12。由上述结果可知, 经过优化后, 不仅最大弯矩值比双跨梁降低了10.4%, 而且支座数也降低了42.86%, 随着楼层层数的增加, 支座数降低率也将随着增加, 最后趋于50%。这将大大降低连接件、支座、埋件等的用量, 也降低了人工费用。
由此可见, 双跨梁设计不一定比单跨梁受力好, 更不一定是最经济的设计。双跨梁设计主要用于改善杆件的挠度, 仅适用于楼层高度高、立柱杆件挠度起主要控制作用的情况。采用双跨梁后, 往往会产生杆件的刚度过剩而强度不足的现象。由于梁系中弯矩的不均衡性和每层增加了一个支点, 在相同条件下, 幕墙的总成本将增加1.5%左右。
3.3 对于楼层跨度较大的情况是否采用在铝料内穿钢芯的优化问题
广州信合大厦, 2层～27层的四个立面均为明框幕墙, 层高为L=3 800 mm (个别楼层为3 600 mm) , 原工程实际设计中“墙面”区采用铝立柱。三个转角位置的“墙角边”共15条立柱, 每条立柱长度H=100.8 m-5.8 m=95 m, 采用“铝立柱+14号热轧工字钢芯”组合梁。
幕墙平分格位B=2 000 mm, “墙角边”立柱杆件承受的线荷载设计值为q=8 N/mm, 线荷载标值为qk=5.5 N/mm, 立柱按简支梁计算。立柱所受的最大弯矩
1) 工程实际设计情况。
组合立柱 (6063-T6铝立柱+Q235的14号热轧工字钢芯) 参数:铝立柱:A=2 065 mm2, I=8 600 620 mm4, W=81 499 mm3;14号热轧工字钢:A=2 150 mm2, I=7 120 000 mm4, W=102 000 mm3;折合成铝料的组合惯性矩I=29 553 763 mm4。铝立柱模图见图13。
则强度刚度校核如表1所示。
2) 组合梁本身的截面进行优化。
组合立柱改用:6063-T6铝立柱+Q235的10号热轧槽钢。参数为:铝立柱:A=2 065 mm2, I=8 600 620 mm4, W=81 499 mm3;10号热轧槽钢:A=1 274 mm2, I=1 983 000 mm4, W=39 660 mm3;折合成铝料的组合惯性矩:I=14 436 306 mm4。
则强度刚度校核如表2所示。
3) 修改铝立柱壁厚优化。
在铝立柱外形不变的条件下, 若直接将“墙面”位置的铝立柱增加壁厚 (见图14) , 以适应“墙角边”的受力要求。其参数为:A=2 485 mm2, I=10 836 629 mm4, W=101 858 mm3。则强度刚度校核如表3所示。
4) 经济评估。
该位置共15条立柱, 每条立柱总高95 m。若只考虑铝锭及加工费:21 000 元/t, 钢型材及加工费:6 500元/t, 则铝料开模费3 500元/款 (见表4) 。
一般来说, 只有在整个建筑的极个别位置, 少数立柱或横梁的跨度较大或所受荷载较大时, 为减少开模数量和管理难度, 采用在通用铝料内穿钢芯的组合梁形式进行局部加强。但需要做好两种材料之间的防化学腐蚀处理并保证其紧密结合, 以达到变形一致的要求。如果幕墙面积较大, 而立柱或横梁的跨度很大, 正常尺寸的铝料强度或刚度无法满足设计要求时, 可直接采用钢梁或钢梁外包铝板等形式。
4结语
本文对幕墙支撑结构与节点系统进行了优化, 并对优化结果的经济性进行了阐述。优化结果可用于指导生产设计。
摘要：根据多年工作体会, 就建筑幕墙设计中立面分格设计、节点系统选择及优化、幕墙支撑结构优化进行了较详细的分析与讨论, 并对优化结果的经济性作了评估, 从而使得幕墙的生产成本达到最经济要求。
关键词：建筑幕墙,设计,优化,成本
参考文献
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论折线式单元幕墙设计及安装工艺 篇4
一、幕墙工程概况
中国移动深圳信息大厦项目位于深圳市福田区深南大道与金田路交汇处的东北面，中心区B204-0024地块，地上36层，地下4层，其中主楼41层179.9米，是一栋超高层综合性商业写字楼。
本幕墙工程造型独特、新颖，单元板块呈斜折线型的设计，从平面上看是一个矩形但墙体立面向外倾斜。在外立面上有透明玻璃构成的竖向三角形装饰条，该装饰条随着幕墙玻璃面的进出变化三角形的宽度也呈逐渐变大及逐渐变小的规律变化。
标准立面局部放大图
本工程的单元式幕墙位于主、副楼的1F～屋顶层，幕墙基于等压雨幕原理的全单元式幕墙系统。该单元幕墙为斜折线单元式幕墙系统设计（即单元式幕墙的公母料是由三截不同角度的型材连在一起），单元板块标准规格主要为2m（宽）×4.2m（高），最大的单元玻璃幕墙板块规格是2m（宽）×5.6m（高），板块数量多，尺寸大。
垂直方向设计透明的玻璃肋构成的三角形竖向装饰线条，采用6+1.14PVB+6mm半钢化夹胶玻璃，通过铝合金码件与公立柱连接。该装饰线头随着幕墙玻璃面的进出变化三角形的宽度也呈逐渐变大及变小的规律变化。
标准玻璃幕墙系统效果图 标准板块效果图
二、深化设计
1、支座系统的深化设计
深化设计系统采用槽式预埋件和钢挂件组件组成板块支座系统。本套系统通过折弯角钢、钢挂槽、钢挂码及调节螺栓实现了支座的三维调节和固定，充分满足了板块的调节需要，保证了幕墙立面效果，确保了安装质量和安全;
2、立柱公母料型材的深化设计
本项目单元板块采用公母料对插方式。单元式幕墙系统基于等压原理设计，板块之间不打注密封胶，主要靠构造排水及胶条防水。原施工图系统公母料两道对插胶条防水设计，对插胶条为单边胶条设计，存在了渗水隐患。深圳属于台风大雨高发区，在外气压的促使下，雨水有可能冲破第一道对插胶条进入干腔。虽然还有第二道对插胶条作为屏障，雨水不会轻易进入室内，但是少量雨水进入了干腔，对于整个系统的防水性能就大为降低了，随着时间的推移，渗水问题将会凸显。
深化设计系统公母料也是采用对插胶条防水设计，但两道对插胶条同时改为双边胶条设计，把渗水隐患大大降低了。同时也保证了公母立柱施工对插时的顺滑性，提高板块的安装质量和安装效率。经过公母立柱型材的深化化，系统设置了三道胶条防水，确保了整个幕墙系统的防渗漏性能。
3、三角形装饰线条的深化设计
原施工图三角形装饰条为构件式组框，利用螺栓直接固定于公立柱上。从构造上分析，该装饰条安装方法有两种，一是在工厂与单元板块组装成一整体，并整体运输到现场进行吊装;二是待单元板块吊装完成后以构件式的安装方法，利用吊篮在现场逐一构件安装。显然，两种安装方法都不符合实际情况，存在一定的运输和安装困难。
装饰线条通过副框和装饰线条前段压块在工厂组装成一整体，然后通过铝合金挂码，挂接到公立柱上。装饰条组装完成后运输到现场，待单元板块吊装完后再进行装饰条的吊装。由于该装饰条玻璃副框是通过前段压码固定，在现场利用吊篮就能够进行玻璃板块的更换工作。
三、单元板块的加工、安装
1、三维放样
本工程的幕墙面板设计奇特，是一种斜折型的设计，即单元式幕墙的公母料是由三截不同角度的型材连在一起。随着板块角度和结构层高的变化，玻璃面与结构进出位也随之发生变化，特别是转角（阳转角和阴转角）板块，立柱在竖直和水平方向都发生变化，这给我们设计及板块型材加工定位带来了很大的困难。为了解决空间变化问题，我们对特殊位置进行了三维建模放样，确保每一个地方每一个板块都达到安装精度要求。
测试样板3D建模示意图
2、单元板块的安装
单元式幕墙系统有很多先进性。比如说单元式幕墙系统从型材加工到整个板块的组装都在工厂里进行，工厂化生产程度高很高，产品质量可控，安装便捷等等。
单元板块效果图
普通单元式幕墙系统一般为双根通长立柱（公母料）組成，安装时将待安装板块吊得比相邻已安装板块高50-100mm的高度后平移、对插、下坠（依靠板块自重）调整等步骤安装到位。安装效率较高。
四、总结
建筑幕墙干挂幕墙的设计与施工 篇5
1 建筑幕墙简介
1.1 幕墙
建筑幕墙的发展已经有超过20a的历史, 中国经过改革开放至今, 幕墙技术已经成为世界领先大国。建筑幕墙工艺的形成是融入了现代建筑艺术和功能艺术为一体的建筑外围护结构, 是当前建筑物所采用的高级外装修。建筑幕墙是建筑物外非承重的外墙, 其组成通常是由石材制成的面板和由铝横梁立柱等制成的起支承作用的结构组成。幕墙和建筑之间的关系, 首先是幕墙是存于建筑外的装饰, 是根据建筑物的立面外观要求所建, 这与传统的窗饰立面要求不同, 幕墙的里面要求是要有大面积的外围平面或曲面, 而窗饰立面并无此项要求;其次, 建筑物在采光方面的要求决定建筑幕墙在建设过程中要求较好的透光性;最后, 随着城市化进程的不断加深, 高层建筑如雨后春笋般鳞次栉比, 大量的建筑物在建筑过程中要求建筑风格趋向简约和工业化, 所以幕墙设计应运而生。
1.2 幕墙的性能
幕墙的存在之于建筑物主要体现在九大性能上:风压变形;雨水渗透;空气渗透;平面内变形;保温、隔热性;隔音;耐撞性;光学性能;高承重性。
2 干挂幕墙简介
2.1 干挂幕墙
在幕墙设计过程中, 常用的是干挂幕墙模式, 干挂幕墙通常所采用的材质是石材, 因此又称为石材干挂法, 该方法的特点是无需灌浆黏贴, 将金属挂件装饰与石材商直接吊挂在墙面或钢架上, 形成新型的石材装饰幕墙。
2.2 干挂幕墙设计中几种重要的工艺简介
2.2.1 针销式
针销式也被称作插销式, 该模式是指用针销和垫板利用板材边沿开孔, 形成圆孔状后, 将针销插入孔中, 再通过中间件连接后固定在龙骨上。但是, 此种方法在工程建设中已经被逐步淘汰, 因此, 针销式干挂石材方式在建筑过程中易造成局部建筑出现破碎现象, 并且费工、肥料。
2.2.2 背栓式
背栓式是指在石材的背部打出锥形圆孔, 拧入螺钉后形成凸型的结合物, 再利用连接件, 将锚栓与龙骨连接成由后切式锚栓及后支持系统组成的幕墙干挂体系。背栓式干挂幕墙在建筑施工中易出现以下缺点:成本相较其他方式要大, 是因为在施工过程中龙骨的加入, 并因此加大了建筑物的称重量;工艺繁琐, 背栓式的干挂幕墙的保温工作必须做单独的处理, 其保温的工作进行要与幕墙安装交叉进行;背栓式干挂幕墙由于施工材料和工艺的特殊, 其抗震性交叉, 安全隐患也相对较大。虽然背栓式干挂幕墙存在种种缺点, 但是其优点也不容忽视:其一, 相较传统的幕墙建筑工艺, 背栓式干挂幕墙工艺减免了灌浆的程序, 这就大大缩短了工程期限;其二, 背栓式干挂幕墙因为建筑材料的特殊, 这在一定程度上减轻了建筑物的自身重量;其三, 背栓式干挂幕墙在建筑过程中因为免除了灌浆工序, 所以也避免了灌浆中盐碱对装饰材料的颜色污染, 间接提高了装饰的美观程度。
3 干挂幕墙施工注意要点
3.1 石材的选择
干挂幕墙设计过程中对于石材的选择要根据设计师的要求来选。设计师会根据建筑幕墙的风格、材质、颜色、建筑效果等要求的不同, 向建筑工程方提供合格的石材样本。在石材选择过程中, 其重点是要考虑石材的外部特征, 包括石材的颜色、石材的问题、石材的材质、石材的技术指标是否过关等。
3.2 干挂方式的选择
干挂幕墙的方式有许多种, 施工方要根据设计师以及建筑物自身的情况, 合理而科学的选择干挂方式。干挂方式主要分为插销式、通槽式、背栓式等多种方式。在常用的干挂方式中, 通槽式和背栓式是较为常见的两种干挂方式。但是, 每种干挂方式都有其自身的优点和缺点, 例如, 背栓式干挂幕墙方式就有着干挂牢靠稳定, 面饰颜色鲜艳的优点, 但是因为其耗资颇大, 往往被设计师摒弃不用;再例如通槽式干挂方式, 其有时成本较低, 但也有着安全性较差的劣势。所以, 建筑物在选择干挂幕墙的方式时, 要充分考虑建筑物外观、资金、安全性等多方面因素。
3.3 干挂石材的物理性能试验
干挂石材在作为装饰原料进入建筑施工前, 必须做好石材的试验工作。首先是取得能代表石材性质的样本, 再拿去做物理实验。在试验过程中主要检测的是石材的弯曲程度、压缩强度、吸水能力以及体积等物理特性, 在获得试验数据后, 必须与最小物理性能指标最对比, 以便得出准确的物理性能指标数。此外, 值得注意的是, 干挂石材的物理检测数据与实际受力情况的关系。物理检测数据与实际受力情况尚存在一定的差异, 为了得出此种差异, 必须将实验的干挂石材的试验样本按照建筑现场拟采用的干挂形式进行逐步实验, 并且将观察数据详细记录, 以便得出准确的试验数据。
3.4 面板在安装时的注意问题
面板的安装时间是在连接件和龙骨焊接完之后。面板的安装是用不锈钢螺钉和不锈钢挂件进行安装的。在面板安装的过程中要注意螺栓的安装, 螺栓的安装要在板面垂直安装无误后进行, 并且要以弹垫的完全压平为前提, 当检测合格后才能继续下一道程序。
4 结语
在幕墙设计过程中, 常用的是干挂幕墙模式, 干挂幕墙通常所采用的材质是石材, 因此又称为石材干挂法, 该方法的特点是无需灌浆黏贴, 将金属挂件装饰与石材商, 直接吊挂在墙面或钢架上, 形成新型的石材装饰幕墙。但是, 干挂幕墙的设计和施工工艺都极其复杂, 若想将干挂幕墙工艺做到尽善尽美, 就必须从细节抓起, 无论是设计还是施工都必须做好选材、绘图、设计、实验等工序。
摘要：建筑幕墙是建筑物外非承重的外墙, 其组成通常是由石材制成的面板和由铝横梁立柱等制成的起支承作用的结构组成。建筑幕墙工艺的形成是融入了现代建筑艺术和功能艺术为一体的建筑外围护结构, 是当前建筑物所采用的高级外装修。在幕墙设计过程中, 常用的是干挂幕墙模式, 干挂幕墙通常所采用的材质是石材, 又称为石材干挂法, 是当代建筑幕墙装饰中新兴的施工工艺。
关键词：建筑幕墙,幕墙设计,干挂幕墙,干挂石材
参考文献
[1]龙海水.干挂石材幕墙施工方法[J].施工技术, 2011 (S1) .
[2]谢建锋.浅谈建筑石材幕墙的施工与质量控制[J].科技资讯, 2009 (01) .
[3]董奔.浅谈石材幕墙的干挂法施工技术与质量控制措施[J].河南建材, 2010 (03) .
幕墙接缝设计 篇6
目前, 接缝处的防水主要采用密封材进行填充, 形成防水层 (图1)
靠近外部的防水层采用建筑密封胶进行处理, 如果这一层的材料发生破裂、损坏, 则还可通过靠近内部的发泡橡胶密封材进行防水处理。
水如果通过建筑用密封胶后, 可由垂直的排水沟排出;并且由于室内外板的高差的存在, 也可进一步防止水的入侵。
2 接缝段面的设计
2.1 接缝宽度的设计
根据温度的变化计算 (长期作用) 。根据层间变位计算 (短期作用) 。进行地震时的最大层间变位的检验
2.2 建筑用密封胶的形状
接缝宽度w与密封胶截面宽度D的形状系数 (D/W) 的比值一般在l/2<D/W<l为宜.
2.3 发泡橡胶密封材的形状
此密封材的形状和材质要以能够吸收板的铁件误差的性能为宜, 具体形状如下图所示:
3 密封胶的选择
密封胶的性能主要有接着性, 耐久性, 美观的3个特点。总之, 要选取与板的特性相适应的密封胶。
3.1 接着性的确认
密封胶的选用要根据实际的部材进行选择 (可以日本JIsS A 5758建筑规范为基准, 进行试验) 。如果选用不当, 则可引起密封不严, 接着不当等众多不良后果。
3.2 检查密封胶是否有污染
密封胶如果周边发黑, 表面有污染或发生变质, 则必须将这些污染除去后才可使用。曰.排水设施
如果水透过外部用的建筑密封胶, 为了防止其侵入室内, 可将PC板的小口断面形状做得有益于排水, 而且还要考虑到设置排水沟, 使水从排水口处排出。一般的注意事项如下:PC板的内外高差应在2 0mm以上;PC板的排水沟深度原则上应在6mm以上;耐火材与排水沟不能相接触;排水管的直径在l 0mm以上
下面将不同形式的板的连接的排水处理进行说明:
一般的板与板的连接。从水平接缝侵入的水沿着垂直接缝的排水沟流下, 从最下层的接缝处排出。 (图2, 图3)
柱板与梁板相接的场合。可通过柱板进行排水, 或通过梁板进行排水.到最下层后导入排水管。 (图4)
柱板或梁板的场合。当是柱板时, 可沿板与窗的接缝处排水。 (图5)
当是梁板时, 可沿梁与窗的接缝处排水。 (图6)
以上是幕墙板接缝处的处理方法, 这种处理方法非常巧妙, 简单易行, 大大提高了幕墙板的防水, 耐火性能.此工艺值得我们借鉴和推广。
摘要：PC板 (precast concrete curt&inwall) 即预制建筑幕墙板。它作为一种外墙板最近在国内陆续得到实践运用。在大连, 香格里拉大饭店, 森茂大厦, 瑞士酒店等大型建筑已经拨地而起。而Pc板的运用有它极大的优越性:施工周期短, 美观, 抗震、耐火、耐水性好等.在这众多的优点中, 板与板, 板与躯体, 板与窗户之间的接缝处理就显得极为重要。
论幕墙的深化设计 篇7
就当前的石材幕墙设计工作而言,设计单位和企业在工作中要按投资者的投资目的和工作需求为主要依据,进而制定出设计的大体方案。同时,在设计时还要以建筑结构为标准来对幕墙结构、形式和颜色等方面进行严格的控制,为建筑施工方提供各种石材样本以供施工材料的选用。通常,石材原料选用首先需要具备相关资料和一定的基础知识,还需考虑到建设物外在要求和表面条纹变化的要求。因此在设计工作中需要进行深入分析和总结,对石材物理性质与技术性能进行严格控制。石材作为一种天然物理材料,是一种物理性能变化大的新型材料,因此对材料的选用是十分重要的,是满足投资需求的主要途径和方法。
2 干挂方式的选择
石材幕墙干挂式施工的方法有很多,常见的施工方式主要有背栓式、短槽式和钢销式等。其中短槽式和背栓式的石材幕墙施工工艺使用较为广泛,经过多方面比较短槽式幕墙施工具备施工成本低、工艺简单的优势,但是其在施工中由于安全性能不佳,不如背栓式,通常对于质量较重的石材在施工中多选择背栓式施工模式。
3 石材及干挂体系的力学计算
石材幕墙是当前主要的外围建筑结构,其设计效果的高低直接影响着建筑物整体美观和质量,因此在设计的过程中需要进行深入的总结与分析,尤其是对石材物理性质和力学性质更是要结合整体建设施工进行全面分析。就目前的石材设计分析总结,主要的力学计算方法有以下几个方面:
3.1 荷载的确定
首先在工作的过程中需要分析幕墙所承受的各种荷载力和作用因素,然后确定石材的干挂方式,进而确定石材板块的计算模型,再着手进行受力安全性计算,最后根据干挂体系所承受的荷载值来确定木材体系的构造形式和悬挂方式。通常,相关的应力分析系数都是以荷载应力为主,选择特殊要求,在计算的过程中通常都是以相对规范和最大值进行分析。而对于悬挂体系的选择,应当根据刚度的传递特性来确定荷载要求,进而进行计算。
3.2 石材的计算
就目前的施工方式而言,在施工的过程中石材计算主要有对挂板板块自身抗弯力计算和其抗剪能力计算两种。在有些工程项目中,还需要结合石材热裂能力进行计算。就目前石材板所受的力度和形式分析而言,其计算方法与石材干挂方式之间存在着一定的质量隐患,同时其对于内部温度的热裂力也有着重要的作用。背栓式干挂石材在安装与计算的过程中通常都是将其分为上下两组进行固定和探究,其中在石材上边支撑起一定的石材重量以及垂直于石材表面方向的约束作用力,同时在下边也要搭设一定的支撑空间。
3.3 干挂体系的设计
在设计中,由于石材的整体与干挂系统都由有一个施工企业或设计单位来完成,由于在工作中幕墙作为主要的悬挂体系,其悬挂质量的高低直接影响着幕墙的悬挂特性和干挂系统要求,同时对目前的结构安全与施工质量有着密切的关系。由于干挂体系具有特殊性施工要求,其有属于隐蔽工程环节,因此在施工中需要引起我们足够重视。
4 现场受力性能试验
干挂石材在受力性能分析上通常是结合现场临时受力情况和实际固定需要进行全面分析,一般,为了在计算中验证石材应用的准确性,通常在施工现场拟定干挂石材的相关固定体系和固定方法,然后通过对其逐步施加荷载,并准确及时的观察其反应情况,进而做到合理的受力性能分析和准确的受力设计要求。在目前的实验结构中,力学计算结果通常都是在原有的计算基础上直接进行的,进而确保了干挂石材的实际应用安全度。
5 施工图设计
干挂石材在施工中,需要根据建筑平面图、立面图、节点图和其他专业需要与干挂石材相互配套的图形进行全面总结和计算,在施工的过程中必须做到相应的工作模式和工作流程,在设计中需要以建筑师的要求和实际情况来进行综合分析和处理,使得施工图在设计中能够与实际相吻合。就目前施工图设计而言,主要包括石材幕墙的安装架、立面和节点设计等。
5.1 安装立面图设计
一般在设计中根据建筑立面板块分隔要求来明确建筑立面图形尺寸和石材的独立编号要求,同时更是要确保编号相互独立和唯一,避免施工中出现混乱现象。一般,如果在施工的过程中工程体系较为复杂,为了方便工程施工和图纸的完美实现,在干挂石材安装立面图设计中需要标明相关的引图,清晰的表示出各类建筑物中每个区域墙面相对应的独立编号。
5.2 石材节点大样图设计
对建筑物的拐角、窗口、屋檐及其他复杂部位石材的形状、尺寸及连接方式,应单独设计干挂石材节点大样图,以表明这些部位石材的实际情况。
5.3 石材加工详图设计
石材安装立面图及节点大样图经建筑师批准后,即可按石材安装立面图上的石材尺寸分格及节点大样图的细节进行加工详图设计,该详图即通常所说的石材加工单。
6 结语
复杂空间曲面幕墙设计 篇8
近年来, 随着国内劳动力成本的提高, 单元式幕墙与框架式幕墙之间的成本差距已经缩小, 而另一方面, 随着市场对建筑幕墙品质要求的不断提升, 单元式幕墙质量一致性好以及施工速度快的优点开始突出起来, 这些有利的因素开始推动单元式幕墙在高层、超高层建筑中逐渐普及。
单元式幕墙在工厂完成单元组件制作, 将面板安装在单元组件框上, 而单元组与主体结构的连接构件安装在单元组件内侧, 在吊装时单元组件与主体结构的连接在内侧操作。单元组件间靠相邻两单元组件相邻框对插组成。
不过, 单元式幕墙使用也有局限。其构造复杂, 不适合做多规格少批量的生产。所以一般都希望尽量能统一规格, 以形成一定的加工批量。另外单元式幕墙密封系统采用等压腔原理, 其比普通框架式的密封胶封闭工艺要复杂, 对单元板块互相插接后所形成的腔体也有严格的要求。这就要求立面造型尽量简单。所以一般情况下, 单元式幕墙适合用在立面规整、造型简单的建筑中, 而立面复杂的建筑则多使用框架式幕墙。
以往的高层和超高层建筑大都符合单元式幕墙的使用条件, 一般都是较大的体积和较为规整的立面。但人们总向往能够得到与众不同的东西, 所以像鸟巢、央视大楼这一类造型奇特的建筑便应运而生了。这对我们来说, 意味着市场正在形成一个新的需求, 有必要进行这一领域的技术探索和研究。
二、技术难点
在之前的许多项目中, 由于建筑表现的需要, 有时需要将一些扭曲的复杂空间曲面应用于建筑外表。这一类项目的幕墙构造也是采用平板材料来模拟空间曲面, 对于圆锥、圆球一类的规则空间曲面, 还可以采用一组梯形平面板块来模拟, 但对于不规则的复杂空间曲面则往往只能采用三角形的平面板块来模拟。
这种情况主要是因为复杂空间曲面很难划分出四点共面的四边形板块, 因而相邻四边形板块边缘就不能彼此完全重合, 从而无法形成有效密封。而三角形的板块不存在顶点不共面的问题, 可以保证相邻板块的边缘完全重合, 有效解决幕墙的密封构造问题, 所以广泛应用在复杂空间曲面的划分上。
但是, 三角形板块的应用障碍是视觉效果不好, 尤其是从室内观看的效果尤为突出, 一是三角形的斜边破坏视角的通透性, 二是由于倾斜的线条过多且会在视觉上显得比较杂乱, 所以在使用过程中, 其效果不如四边形板块好。
三、解决方案
国际上一些流行的做法, 大都采用对碰式的密封技术。这种方法是将单元板块侧面安装两圈空心胶条, 单元板块安装时板块对碰, 靠胶条的压缩变形实现密封。这种做法的好处是构造简单, 但缺点是密封不佳。由于胶条的尺寸与相邻两个单元板块的胶条无法对齐, 所以必须通过加大胶条的叠合面积来解决板块的错动问题。错动量越大, 胶条尺寸就越大, 否则会在错动的单元板块间会形成局部缝隙, 无法形成密封腔体。
对于水密性能要求很高, 加上板块之间的错动量较大的单元幕墙, 不适合采用传统的‘对碰密封’技术。如何对传统的‘对碰密封’技术加以改造呢?我们通过分析后, 采用了一个新的思路, 将用于碰接的密封部分和用于安装玻璃的框架部分分解成两部分, 即可解决这个问题。沿着这个思路, 我们需要做以下几个工作:
1. 密封组件和框架组件之间的连接及工艺
复杂空间曲面在划分四边形板块时, 单元板块规格会非常多, 但每种规格的数量很少, 甚至有的规格只有一块。考虑到加工生产所面对的困难和挑战, 必须在工艺设计上尽量降低生产和施工的工作量。
如图1, 在构造设计过程中, 采用了平面四边形的板块边框配合活动密封槽的构造。这样将拼接板块由空间四边形转化为平面梯形, 降低了加工难度。在密封槽的设计上, 采用固定密封槽 (与板块边框成为一体) 与活动密封槽搭配的设计。之所以不采用纯活动密封槽搭配的原因, 是活动密封槽与固定密封槽搭配方式可以比纯活动密封槽搭配减少一半的零件数量, 这对生产加工带来很大的好处。
活动密封槽与板块边框之间采用螺钉连接。由于活动密封槽在板块边框上安装固定时需要调整角度, 为方便调整安装角度, 在活动密封槽上开条形孔, 并设置防滑纹。这对于加工生产而言, 无需精确测量及加工, 以简化加工难度。
与板块边框加工不同的是, 活动密封槽的端头加工需要切空间角度。保证足够加工精度需要以降低生产效率为代价。但我们经过分析后认为, 密封槽的功能仅为构造幕墙的密封系统所用, 其本身并不外露, 因而在能保障接头密封的情况下可以放松接缝的拼接要求, 这样可以较大幅度地提高生产效率。当然, 为保证在降低接缝工艺标准的情况下仍然可以满足接头的密封要求, 我们在密封槽拼接接缝部位用EPDM发泡垫片来消除误差。EPDM发泡垫片因其耐老化性好, 现场处理比较容易, 同时减少加工厂打胶, 可以节省加工时间。
2. 保证对碰胶条严格对齐
单元式幕墙基本构造如图2, 从图中可看出, 等压腔达到防水的关键是密封条的对碰及密闭。因此确保对碰的胶条对齐是本次设计的一个重点, 这直接影响水密性能和气密性能是否能够满足设计要求。由于本项目板块均为空间定位, 因此板块之间不能维持横平竖直的对照关系, 所以单元板块安装时很难准确定位在理论的空间位置上。但单元板块一旦因为安装定位偏差, 就会造成密封槽的对碰胶条错位, 从而影响密封效果, 严重的还会导致密封系统失效。因此在设计采用了一个新的思路, 在活动密封槽之间加装定位角码, 通过其定位来消除误差, 确保本胶条中心线在同一位置, 从而使气密性和水密性能满足要求。我们在密封槽设计上采用了活动密封槽和固定密封槽搭配的方法, 并在固定密封槽内设置了导向定位器 (定位角码) 来确定活动密封槽的安装。在两个板块对碰的过程中, 导向定位器可以纠正板块之间的拼装偏差, 从而确保对碰胶条严格保持对齐。
三、结束语
建筑幕墙与灯光一体化设计 篇9
前言
良好的灯光设计能够为建筑幕墙增添光彩，让观赏者看到其外形轮廓，同时也能体现出设计师较高的艺术水准，增强设计感染力。为满足人们日益增长的设计要求，设计师将建筑幕墙与灯光结合在一起，提高了建筑档次，尤其是LED灯的应用，更是为建筑增添了光彩。因此，有必要研究建筑幕墙与灯光一体化设计之间的联系。
实现建筑幕墙与灯光一体化设计的意义
对于建筑幕墙来说，它就是建筑外围护结构的一种，对水密性与气密性有着较高要求，通常情况下，在灯光安装即将结束的时候，很容易发生幕墙漏气或漏水的情况，所以，一定要防止这种情况的发生。而在建筑应用玻璃幕墙且与灯光结合以后，就可以将这一问题彻底解决，同时还能保证幕墙性能，避免发生失效的情况。对于幕墙来说，灯具是十分重要的组成部分，通过与幕墙的结合，不仅使建筑立面具有夜间照明的能力，还不会影响白天的艺术效果，特别是可以有效减少反复安装或拆除灯具等情况的发生，给予了幕墙装饰亮点，强化了幕墙性价比。从经济角度讲，将建筑幕墙与灯光结合在一起，在光影关系的作用下，尽管建筑物很少会受到光面的影响，但却会强化其层次效果，通过这样的设计也可以减少灯具使用量，且能够用小功率等取代大功率灯，在降低单项造价的同时，也可以使总价造价降到最低。
建筑幕墙与灯光一体化设计措施
1.光的特性与其在建筑外立面的应用
对于光色来说，主要有冷暖两种色调，一般而言，暖色灯光能够给人带来积极情绪，而冷色灯光则具有相反的效果，最好的灯光则是中性灯光，不仅更为清洁，还能体现出明亮醒目的作用。在选用灯光光色的过程中应注意与幕墙材料颜色与质感的联系，如幕墙材质砖红色或黄褐色石材，就要选择暖色灯光，可以应用卤素灯等；如幕墙材质为白色大理石，则可以利用冷白色光。在选择灯具类型时，应以方形或圆形为主，但值得注意的是圆形灯具广角相对来说要小很多，不能用于远距投射。
2.LED灯及其在建筑幕墙外立面中的应用
LED灯属于固体光源，不仅能够长久使用，还具有很好的环保性能，在使用中也很方便，其灯光也很好控制，融合了大量先进技术，可以为建筑增强光彩。这些优点都为LED灯在建筑幕墙外立面中的应用奠定了基础。将LED灯应用到建筑幕墙外立面的过程中，可以采用的方式主要有以下几种：
第一，将LED灯安装到建筑幕墙的骨架或支撑结构中，通过这样的方式增强实体照明背光效果，这样不仅可以使建筑在白天时为背光处打亮，在夜晚还可以增强建筑的古典之感，给观赏者带来美的感受，这种设计被应用到上海佘山天主教堂的设计中，获得了广泛好评。
第二，双层表皮内透光方式的应用。这种方式主要是在建筑内部增加LED灯，这样不仅可以增强光照效果，还能节约大量光能，为观赏者带来良好的视觉冲击，如在我国水立方的建设中，就应用了蓝色LED灯，不仅体现出了场馆的作用，还让场馆外形在夜晚更加美好。此外，天幕也是LED灯应用的体现，不仅一改以往的屏幕设计模式，还给人们带来美的视觉体验。
建筑幕墙与灯光整合设计要点：
在建筑幕墙与灯光的整合设计要点主要体现在以下几方面：
首先，对于石材幕墙来说，要将顶部与底部射灯应用其中，以便突出幕墙材质，展现建筑物气势，同时也可以在建筑立面上设计一些灯带，或将灯带与幕墙结合在一起。
其次，对于玻璃幕墙来说，按照类型的不同，可以分为框架式和单元式，而前者又可细分为明框和隐框两种，明框的建筑幕墙在设计的过程中要保证灯带和幕墙的主体结构之间合理的连接，不会对幕墙的整体效果产生影响，而隐框的建筑幕墙考虑到幕墙的美观性和水密性，通常不设置灯带。单元式幕墙不建议直接在幕墙面层上做等待，这是由于单元板块为一个整体，任何在型材上的钻孔都会破坏其铝合金型材的等压腔，会对其水密性产生不良影响，所以要达到液晶装饰的效果通常不直接安装灯带，而是将灯具合理的融入幕墙体系中，通过结合灯光的照射、反射等方面的规律，使玻璃幕墙与灯光理想的融合，这在一定程度上也有利于现代建筑幕墙设计向绿色节能方向发展。
结论
通过上述分析可以发现，建筑幕墙与灯光一体化设计是现代人们审美观念和审美要求等方面发生变化的必然产物，在设计的过程中要将建筑幕墙自身的性能、美观性与灯光的照射范围、效果等方面有机结合，随着现代建筑幕墙结构的不断复杂，对美观性要求不断提升，建筑幕墙与灯光一体化设计需要不断深化。
建筑幕墙抗震构造设计 篇10
关键词：幕墙抗震设计,幕墙抗震构造,变形缝处理
一、幕墙抗震构造措施
玻璃幕墙的抗震设计需考虑对幕墙本身设防和对幕墙所依附的建筑物主框架的变形限制。幕墙本身设防要求采用在设防烈度地震作用及其组合荷载作用下的面板不破损和幕墙框格杆件无残余变形。幕墙应依据所依附的建筑物主框架在幕墙平面内的变形确定幕墙的变形承载能力加以限制。抗震设防采用三个水准与二阶段设计, 第二水准烈度地震作用是第一水准地震烈度的3倍。近似地, 把在众值烈度地震作用下采用弹性方法计算的楼层层间位移与层高之比折算成第二水准弹塑性位移, 就得到了与幕墙平面内变形临界值的对应值。以上分析表明, 对幕墙平面内变形性能的要求与建筑结构类型有关, 即要根据结构类型选用具有不同平面内变形性能的幕墙。
幕墙自身其结构上采用的各种位移、伸缩、变位能力的处理措施 (如幕墙立柱层间伸缩缝、立柱与横粱间伸缩缝、板块间缝隙控制填胶、玻璃的结构胶粘接、玻璃卡槽内间隙控制、胶垫软接触等等) , 使得幕墙构件不承担因地震使建筑主体结构产生变位而对它产生荷载 (各种弯曲、拉伸、挤压等应力) , 从而保持了幕墙自身结构的完整和安全以及作为建筑外墙围护可靠功能。
1. 不同幕墙体系的构造要求
(1) 铝合金玻璃幕墙的抗震能力主要取决于它所依附的建筑主框架的抗震能力和自身的抗震构造。这样就需要对铝合金玻璃幕墙和幕墙所依附的建筑物两个方面都提出具体设防要求, 即当铝合金玻璃幕墙所依附的建筑物遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时, 普通型幕墙与幕墙平面平行和垂直两个方向的主框架及隐框幕墙与幕墙平面垂直方向的主框架楼层内最大弹性层间位移角控制值可按下表的规定执行。
注:1) 表中弹性层间位移角=Δ/h, Δ为最大弹性层间位移量, h为层高。2) 线性插值系指建筑高度在150m~250m间, 层间位移角取1/800 (1/1000) 与1/500线性插值。
在罕遇地震作用下结构薄弱层应进行弹塑变形验算。在抗震设计时, 幕墙的抗震能力指标值应不小于主体结构弹性层间位移角控制值的3倍。特别要注意的是建筑结构为多、高层钢结构时, 幕墙的抗震能力是非钢结构建筑幕墙的2倍以上, 以适应钢结构的柔性变动能力。
(2) 明框、半隐框幕墙的玻璃边缘至边框槽底的间隙必须采用弹性材料填塞。
隐框、半隐框幕墙板块间胶缝宽度应适当控制, 应不小于12mm, 并以弹性材料填塞, 即内填泡沫棒外注硅酮耐候密封胶。
(3) 石材幕墙, 石材面板一般采用插件和挂件连接, 为防止插件 (挂勾) 从插槽 (挂槽) 中脱出, GB/T21086《建筑幕墙》中石材面板挂装系统安装允许偏差对挂勾与挂槽搭接深度偏差、插件与插槽搭接深度偏差作了规定。
对于普通短槽挂件石材幕墙合理地使用挂件槽弹性类填胶, 可实现良好的抗震性能。
对于背栓式石材 (采用双切面背栓连接) 具有良好抗震性能, 但要严格控制孔径偏差不超过0.5mm, 且孔深要大于15mm。
(4) 金属幕墙, 由于面板不属于脆性材料, 一般变形不会破坏。相对比玻璃幕墙有较好抗震性能。
(5) 钢结构雨篷由于采用钢龙骨, 一般为独立系统, 计算单独考虑地震作用, 也具有较好的抗震能力。
(6) 点支承玻璃幕墙, 由于支承头连接都能适应玻璃面板在支承点处的转动变形;支承头的钢材与玻璃之间应设置弹性材料的衬垫或衬套, 衬垫和衬套的厚度不宜小于1mm, 因此也具有较好抗震性能。
(7) 全玻幕墙抗震性能较差, 因此要求全玻璃幕墙的周边收口槽壁与玻璃面板或玻璃肋的空隙均不宜小于8mm, 而且板面不得与其他刚性材料直接接触, 板面与装修面或结构面的空隙不应小于8mm, 且应采用密封胶密封。下端支承式全玻璃幕墙 (落地玻璃) 易被主体结构墙体变形挤坏, 按规范要求玻璃高度超限的全玻幕墙应悬挂在主体结构上 (即吊挂玻璃) 。
(8) 单元式幕墙, 一般为插接型, 单元部件之间应有一定的搭接长度, 竖向搭接长度不应小于10mm, 横向搭接长度不应小于15mm。因此具有良好的抗震性能。
2. 幕墙不同连接部位的构造要求
(1) 立柱与横梁之间的连接
立柱与横梁连接可通过角码、螺钉或螺栓连接。角码应能承受横粱的剪力, 其厚度不应小于3mm;角码与立柱之间的连接螺钉或螺栓应满足抗剪和抗扭承载力要求。
立柱与横梁之间应有1~2mm的间隙, 横梁两端应涂密封胶或用柔性垫片隔离。
(2) 立柱与立柱之间伸缩缝
上、下立柱之间应留有不小于15mm的缝隙, 闭口型材可采用长度不小于250mm的芯柱连接, 套筒伸入铝合金立柱内不应小于100mm;芯柱与立柱应紧密配合, 其配合间隙应控制在0.5mm~1mm之间。芯柱与上柱或下柱之间应采用机械连接方法加以固定。开口型材上柱与下柱之间可采用等强型材机械连接。
(3) 与主体连接
幕墙主杆件一般采用悬挂形式, 与主体必须连接牢固, 一般采用螺栓连接。立柱与主体结构之间每个受力连接部位的连接螺栓不应少于2个, 且连接螺栓直径不宜小于10mm。加工铝合金立柱与结构连接的螺栓孔时, 立柱孔直径要比螺栓直径大1mm。
立柱与连接件之间应采用垫片隔离。铝合金立柱与结构连接角钢之间必须采用弹性垫片 (如尼龙等) 且垫片厚度≥2mm。
玻璃幕墙构架与主体结构采用后加固锚栓连接时, 对于后补锚栓应符合下列规定:
(1) 产品应有出厂合格证; (2) 碳素钢锚栓应经过防腐处理; (3) 应进行承载力现场试验, 必要时应进行极限拉拔试验; (4) 每个连接点不应少于2个锚栓; (5) 锚栓直径应通过承载力计算确定, 并不应小于10MM; (6) 不宜在与化学锚栓接触的连接件上进行焊接操作; (7) 锚栓承载力设计值不应大于其极限承载力的50%。
另外, 后补锚栓采用后切式膨胀螺栓, 抗震性能也较好。
(4) 变形缝处理
地震时建筑物主框架变形缝处主框架变位是必然的 (主框架变形缝大小由主体结构决定) , 对于幕墙要正确处理主框架变形缝部位幕墙的构造。在建筑物主框架变形缝处的幕墙采用可伸缩构造 (如采用风琴板构造等) , 使变形缝处两侧面板分属不同两个独立的单元。
变形缝抗震作用大, 门窗幕墙应重视变形缝节点设计。按照建筑抗震设计规范要求, 设计变形缝时起码龙骨间的距离要和土建变形缝大小一致, 满足第三水准要求;易挤压破碎掉落的面板间距离可以根据第二水准计算确定;中间过渡材料可采用弹性材料 (比如橡胶) 或采用较薄的金属板材, 最好可以水平滑动。
3. 幕墙龙骨系统对抗震性能的影响
一般钢结构支撑系统抗震性能较好。
二、结束语
面对近年频发的地震灾害, 建筑结构安全越发引起高度重视, 幕墙作为建筑物的外围护结构, 其安全性更不容忽视, 我们一定要贯彻国家抗震规范, 做好幕墙抗震设计, 确保其完整和安全的使用功能。
参考文献
[1]《建筑抗震设计规范》GB50011一2001 (2008年版)
[2]《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223一2008
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