幕墙设计总说明

1 襄阳华中科技大学先进制造工程研究院楼襄阳华中科技大学先进制造工程研究院楼 1 1 楼楼 外幕墙装饰工程外幕墙装饰工程 设计说明设计说明 一 工程概况一 工程概况 二 设计依据介绍二 设计依据介绍 三 设计构思三 设计构思 四 设计原则四 设计原则 五 系统构造设计说明五 系统构造设计说明 六 主要材料说明六 主要材料说明 七 设计性能指标七 设计性能指标 八 幕墙质量的设计保证措施八 幕墙质量的设计保证措施 九 设计方案的安全性 实用可行性 经济性 美观性 九 设计方案的安全性 实用可行性 经济性 美观性 维修方便性说明维修方便性说明 一 工程概况一 工程概况 工程名称 湖北文理学院科技园建设项目 工程地点 襄阳市东津新区 建设单位 襄阳华中科技大学先进制造工程研究院 工程性质 科研办公及中试车间 本工程地上建筑层数为 15 层 建筑高度为 59 5m 一层层高 5 1 米 二层层高 4 2 米 三层 十三层层高为 3 9 米 十三层以上部分楼层层高为 3 8 米 本工程外幕墙方案深化设计主要包括明框玻璃幕墙 铝单板装饰幕墙 轻钢结构铝单板雨棚 玻璃地弹门等 二 设计依据介绍二 设计依据介绍 2 1 设计依据 项目法人提供的建筑施工图 结构施工图 效果图等 业主和招标单位为招标文件所发的设计答疑资料 业主 设计院和招标单位为这次招标所发的其它文件和通知 2 2 基础荷载资料 襄阳地区的基本风压值 0 45KN m2 按 50 年一遇 地区粗糙类别 C 类 设计地震烈度 7 度 基本雪压 0 4KN m2 建筑物的耐火等级 二级 2 3 主要设计标准 规范 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102 2003 建筑幕墙工程技术规范 DGJ08 56 2012 金属与铝板幕墙工程技术规范 JGJ133 2001 建筑玻璃应用技术规程 JGJ113 2009 建筑结构荷载规范 GB50009 2012 2 钢结构设计规范 GB50017 2003 建筑幕墙 GB T21086 2007 钢结构设计规范 GB50017 2003 高层民用建筑设计防火规范 GB50045 95 2005年版 建筑抗震设计规范 GB50011 2010 建筑设计防火规范 GB50016 2006 建筑物防雷设计规范 GB50057 2010 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018 2002 钢结构焊接规范 GB50661 2011 变形铝及铝合金化学成份 GB T3190 2008 建筑用隔热铝合金型材 JG175 2011 建筑用铝型材 铝板氟碳涂层 JG T133 2000 铝合金建筑型材第1部分基材 GB5237 1 2008 铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材 GB5237 5 2008 铝合金建筑型材第6部分隔热型材 GB5237 6 2012 干挂饰面石材及其金属挂件 JC830 1 2 2005 铝幕墙板 板基 YS T429 1 2000 铝幕墙板 氟碳喷漆铝单板 YS T429 2 2000 建筑幕墙用铝塑复合板 GB T17748 2008 天然板石 GB T18600 2009 天然花岗石荒料 JC T204 2011 天然花岗石建筑板材 GB T18601 2009 镀膜玻璃 第1部分 阳光控制镀膜玻璃 GB T18915 1 2002 镀膜玻璃 第2部分 低辐射镀膜玻璃 GB T18915 2 2002 平板玻璃 GB11614 2009 建筑用安全玻璃 第3部分 夹层玻璃 GB15763 3 2009 建筑用安全玻璃 第2部分 钢化玻璃 GB15763 2 2005 中空玻璃 GB T11944 2002 幕墙玻璃接缝用密封胶 JC T882 2001 干挂石材幕墙用环氧胶粘剂 JC887 2001 建筑用硅酮结构密封胶 GB16776 2005 建筑用岩棉 矿渣棉绝热制品 GB T19686 2005 建筑装饰用天然石材防护剂 JC T973 2005 聚硫建筑密封胶 JC T483 2006 绝热用岩棉 矿棉及其制品 GB T11835 2007 石材用建筑密封胶 JC T883 2001 中空玻璃用弹性密封胶 JC T486 2001 中空玻璃用丁基热熔密封胶 JC T914 2003 封闭型沉头抽芯铆钉 GB T12616 2004 封闭型平圆头抽芯铆钉 GB T12615 2004 紧固件螺栓和螺钉通孔 GB T5277 1985 紧固件公差螺栓 螺钉 螺柱和螺母 GB T3103 1 2002 3 紧固件机械性能不锈钢螺母 GB T3098 15 2000 紧固件机械性能不锈钢螺栓 螺钉 螺柱 GB T3098 6 2000 紧固件机械性能抽芯铆钉 GB T3098 19 2004 紧固件机械性能螺母 粗牙螺纹 GB T3098 2 2000 紧固件机械性能螺母 细牙螺纹 GB T3098 4 2000 紧固件机械性能螺栓 螺钉和螺柱 GB T3098 1 2010 紧固件机械性能自攻螺钉 GB T3098 5 2000 紧固件术语盲铆钉 GB T3099 2 2004 螺纹紧固件应力截面积和承载面积 GB T16823 1 1997 十字槽盘头螺钉 GB T818 2000 玻璃幕墙工程质量检验标准 JGJ T139 2001 玻璃幕墙光学性能 GB T18091 2000 钢结构工程施工质量验收规范 GB50205 2001 建筑幕墙气密 水密 抗风压性能检测方法 GB T15227 2007 建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 GB T18575 2001 建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB T18250 2000 建筑装饰装修工程质量验收规范 GB50210 2001 三 设计构思三 设计构思 3 1 本建筑的整体外观设计构思在不改变原建筑结构 充分理解原建筑外 观设计的基础上 运用玻璃幕墙 铝板装饰等元素 表现出建筑的庄重和谐 简洁大气的气质 充分体现出建筑的厚重感 现代感 3 2 我们在充分理解及把握原设计理念的基础上 遵循现代美观 简洁大气 庄重典雅 和谐统一 经济实用的总体原则 合理运用玻璃 铝板等现代建 筑材料 在立面划分 层次关系 色彩搭配 虚实结合以及材料做法 幕墙 形式等方面进行仔细推敲对比后做了些取舍及调整和细化 具体如下 总之 外装饰幕墙工程是建筑个性给人最直接的冲击和表现 是建筑风 格 艺术特色实现的重要组成部分 在设计风格上 我司遵循原有的建筑设 计理念 符合了原有的建筑设计的要求 外表庄重大气 和谐统一 虚实结 合 通过材质的不同特性及各细部的仔细推敲 以建筑特色来表达以人为本 之精神 四 设计原则四 设计原则 在确定了上述设计构思的前提下 我司对整个幕墙工程从外观设计 功 能设计到结构设计均遵循如下四条设计原则 4 1 4 1 安全可靠原则 安全可靠原则 本工程作为人流量较大的建筑 安全可靠性将是首要考虑的因素 我司 提供的幕墙设计方案 均充分考虑了风荷载 雪荷载 温度应力 地震作用 等对幕墙的影响 同时充分考虑到主体结构位移的影响 具有良好的应变能 力 在玻璃选择中 充分考虑玻璃的强度和安全性 玻璃采用了钢化安全措 施 针对本工程隐框玻璃构造等设计重点部位 我司均已采取了相应的安全 措施 确保幕墙使用的安全可靠 4 2 4 2 造型美观原则造型美观原则 作为人员较多的学校建筑 需要通透 明亮 流畅 内外交融是其自 4 然要求 因此 幕墙已经具备很高的可供观赏性 不仅要求造型美观 而且 能展示出其美观的要素 为充分体现该建筑多功能综合性的建筑的特点 外 墙设计要突出虚实结合 丰富多变 大方大气 通透性和时代感 幕墙面板 以玻璃 石材 铝板有效相结合 体现出大型建筑立面的丰富感和韵律感 为了更好地协调这种建筑的丰富和韵律 幕墙设计时立面尽可能使各种线条 整齐 从而使幕墙立面更统一 五 系统构造设计说明五 系统构造设计说明 5 15 1 明框玻璃幕墙系统 明框玻璃幕墙系统 我司根据以往工程经验 结合本工程实际 经过精挑细选 我司特选用 常规的明框玻璃幕墙系统 幕墙立柱采用 60 100 4 钢管外氟碳喷涂 明框 横梁采用 60 60 4 钢管外氟碳喷涂 5 3 5 3 铝板幕墙系统 铝板幕墙系统 本工程玻璃幕墙外铝板装饰 铝板装饰连接构造为技术成熟的常规钢骨 架连接 面板采用 2 5mm 厚单层铝板 铝板幕墙制作简单 结构安全 防水 密封良好 满足建筑外观设计要求 5 5 5 5 玻璃雨蓬系统 玻璃雨蓬系统 在入口处雨蓬采用了铝板雨蓬 这样设计使入口处简洁明亮 轻盈通透 满足了建筑的美观和功能的要求 面板采用 2 5mm 厚铝单板 主提骨架 250 150 8 镀锌钢龙骨 次龙骨采用 L40 4 镀锌角钢及 40 40 4 镀锌钢管 铝板雨棚钢结构与主体结构固接 结构安全可靠 外型轻巧美观 富有现代 感 六 主要材料说明六 主要材料说明 1 1 玻璃 玻璃 玻璃推荐采用国产优质产品 材料清单如下 1 明框玻璃幕墙采用 6 LOW E 12A 6 双钢化中空玻璃 2 地弹簧门采用 6 LOW E 12A 6 双钢化中空玻璃 3 3 金属面板 金属面板 本工程金属面板所采用 2 5mm 厚单层铝板 铝单板装饰面氟碳喷涂 涂 膜平均厚度 40 m 7 7 一般钢材 一般钢材 1 钢材采用国产优质 Q235B 钢 应符合现行相关国家标准的有关规定 2 保温材料 本工程建筑外墙保温由其他承包商承做 3 防火材料 采用 1 5 厚镀锌钢板承托 100 厚防火岩棉作防火材料 其耐 火极限可达 2 小时以上 七 设计性能指标七 设计性能指标 幕墙的物理性能等级是依据建筑物所在的地区的地理 气候条件 建筑 物高度 体型 环境以及建筑物的重要性等 并结合招标文件中的具体规定 而选定的 其分级标准严格按照国家标准 建筑幕墙 GB T21086 2007的内 容划分 物理性能包括下列内容 抗风压性能 水密性能 气密性能 平面 内变形性能 空气声隔声性能 耐撞击性能 光学性能 热工性能等 7 17 1 抗风压性能抗风压性能 根据 建筑结构荷载规范 GB50009 2012 计算风压标准值 从而确定 5 建筑幕墙的抗风压性能分级指标值 P3 按照 建筑幕墙 GB T21086 2007 第 5 1 1 条的规定 建筑幕墙的抗风压性能分级标准如下表所示 建筑幕墙抗风压性能分级表 分 级代号 123456789 分 级指标值 P3 kPa 1 0 P3 1 5 1 5 P3 2 0 2 0 P3 2 5 2 5 P3 3 0 3 0 P3 3 5 3 5 P3 4 0 4 0 P3 4 5 4 5 P3 5 0 P3 5 0 注 1 9 级时需同时标注 P3 测试值 如 属 9 级 5 5kPa 注 2 分级指标值 P3 为正 负风压测试值绝对值的较小值 P3 为建筑幕墙抗风压性能分级指标 其取值不小于 Wk 且不小于 1 0 kPa 在 P3 作用下 幕墙的支承体系和面板的相对挠度和绝对挠度不大于下 表的要求 支承结构类型相对挠度 L 跨 度 绝对挠度 mm 铝合金型材 L 18020 30 a 钢型材 L 25020 30 b 构件式玻璃幕墙 单元式幕墙 玻璃面板短边距 60 石材幕墙铝合金型材 L 180 金属板幕墙 人造 板幕墙 钢型材 L 250 钢结构 L 250 索杆结构 L 200 点支承玻璃幕墙 玻璃面板长边孔距 60 玻璃肋 L 200 全玻幕墙 玻璃面板跨距 60 a b 括号内数据适用于跨距超过 4500mm 的建筑幕墙产品 根据风荷载标准值可确定本工程建筑幕墙抗风压性能分级指标 并确定 相应的抗风压性能等级 墙角区 最不利因素 的最大风荷载标准值为 1 526KN 该值对应的抗风压变形性能等级为 2 级 7 27 2 气密性能气密性能 本建筑幕墙气密性能等级设计为 2 级 建筑幕墙的气密性能以在标准状态下 压力差为 10Pa 的空气渗透量 q 为分级依据 按照 建筑幕墙 GB T21086 2007 第 5 1 3 条的规定 建筑 幕墙的气密性能分级标准如下面的两个表所示 建筑幕墙开启部分气密性能分级 分级代号 1234 分级指标值4 0 qL 22 5 qL 11 5 qL 0 qL 0 5 6 qL m3 m h 5 5 5 建筑幕墙整体气密性能分级 z 分级代号 1234 分级指标值 qA m3 m2 h 4 0 qA 2 0 2 0 qA 1 2 1 2 qA 0 5 qA 0 5 建筑幕墙 GB T21086 2007 第 5 1 3 条规定了建筑幕墙气密性能设 计指标的一般规定 如下表所示 气密性能指标小于 地区分类 建筑层 数 高度 气密性 能分级 开启部分 qL m3 m h 幕墙整体 qA m3 m2 h 10 层以下 22 52 0 夏热冬暖 地区10 层及以上 31 51 2 7 层以下 22 52 0 其他地区 7 层及以上 31 51 2 本项目所在地属于其他地区 建筑层数为 3 层 本建筑幕墙的气密性能 等级设计为 2 级 符合上表的一般要求 7 37 3 水密性能水密性能 按照 建筑幕墙 GB T21086 2007 第 5 1 2 条的规定 建筑幕墙的水 密性能分级标准如下表所示 建筑幕墙水密性能分级 分级代号 12345 固定部 分 500 P 700 700 P 1000 1000 P 1500 1500 P 2000 P 20 00 分级指标 值 P Pa 可开启 部分 250 P 350 350 P 500 500 P 700 700 P 1000 P 10 00 注 5 级时需同时标注固定部分和开启部分 P 的测试值 按照 建筑幕墙 GB T21086 2007 第 5 1 2 条的规定 水密性能指标 计算如下 P 1000 z sWo 式中 P 水密性能指标 Pa z 风压高度变化系数 取 1 3164 s 体型系数 可取 1 2 Wo 基本风压 kN m2 取 0 45 由 建筑气候区划标准 GB50178 可查本工程所在地区 为非台风多发 地区 故按 75 取值 经计算得出 P 533Pa 按规范要求固定部分不低于700 Pa 所以本建 筑幕墙水密性能等级为2级 7 47 4 平面内变形性能平面内变形性能 建筑幕墙平面内变形性能 非抗震设计时 应按主体结构弹性层间位移 角限值进行设计 抗震设计时 应按主体结构弹性层间位移角限值的 3 倍进 行设计 主体结构楼层最大弹性层间位移角如下表所示 7 主体结构楼层最大弹性层间位移角 建筑高度 H m 结构类型 H 150 150 H 250 H 250 框架 1 550 板柱 剪力墙 1 800 框架 剪力墙 框架 核心筒 1 800 线性插值 筒中筒 1 1000 线性插值 1 500 剪力墙 1 1000 线性插值 钢 筋混凝土 结构 框支层 1 1000 多 高层结构 1 300 注 1 表中弹性层间位移角 h 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 按照 建筑幕墙 GB T 21086 2007 第 5 1 6 条的规定 建筑幕墙的平 面内变形性能分级标准如下表所示 建筑幕墙平面内变形性能分级 分级 12345 代号 分级 指标值 1 300 1 300 1 20 0 1 200 1 15 0 1 150 1 10 0 1 100 注 表中分级指标为建筑幕墙层间位移角 本项目幕墙系统的连接件均采用三维六自由度可调节机构 使幕墙具有 良好的抗变形能力 本建筑为钢筋混凝土框架 剪力墙结构 并采用抗震设 计 建筑幕墙的层间位移角设计值为 1 183 其平面内变形性能为 3 级 7 57 5 隔声性能隔声性能 建筑幕墙的空气声隔声性能以计权隔声量作为分级指标 按照 建筑幕 墙 GB T 21086 2007 第 5 1 5 条的规定 空气声隔声性能分级标准如下表 所示 建筑幕墙空气声隔声性能分级 分级代号 12345 分级指标 值 db 25 RW 30 30 RW 35 35 RW 40 40 RW 45 RW 45 注 5 级时需同时标注 RW 的测试值 本工程幕墙玻璃选用 6 12A 6LOW E 双钢化中空玻璃 中空玻璃对隔声 具有良好的性能 本工程建筑幕墙隔声性能达到 3 级要求 即 40 Rw 35dB 7 67 6 耐撞击性能耐撞击性能 8 本工程幕墙的耐撞击性能可达到 1 1 级 建筑幕墙的耐撞击性能以撞击物体的撞击能量 E 和撞击物体的降落高度 H 为分级指标 以不使幕墙发生损伤为依据 按照 建筑幕墙 GB T21086 2007 第 5 1 7 条的规定 耐撞击性能分级标准如下表所示 建筑幕墙耐撞击性能分级表 分级指标 1234 撞击能量 E N m 700900 90 0 室内 侧 降落高度 H mm 15002000 20 00 撞击能量 E N m 300500800 800 室外 侧 降落高度 H mm 7001100 180 0 1800 注 1 性能标注时应按 室内侧定级值 室外侧定级值 例如 2 3 为室内 2 级 室外 3 级 2 当室内侧定级值为 3 级时标注撞击能量实际测试值 当 室外侧定级值为 4 时标注撞击能量实际测试值 例如 1200 1900 室内 1200 N m 室外 1900 N m 本工程采用的玻璃为 6 12A 6LOW E 双钢化中空玻璃 室内侧满足 1 级 的耐撞击要求 室外侧满足 1 级的耐撞击要求 7 77 7 热工性能热工性能 公共建筑节能设计标准 GB 50189 2005 等规定了建筑的各个部位的 传热系数以及遮阳系数限值 不同的地区 不同的建筑形态 不同的立面有 不同的要求 如下表所示 寒冷地区围护结构传热系数和遮阳系数 围护结构部位 体形系数 0 3 传热系数 K W m2 K 0 3 体形系数 0 4 传热系数 K W m2 K 屋面 0 55 0 45 外墙 包括非透明幕墙 0 60 0 50 底面接触室外空气的架空或 外挑楼板 0 60 0 50 非采暖房间与采暖房间的隔 墙或楼板 1 5 1 5 外窗 包括透明幕墙 传热系数 K W m 2 K 遮阳系数 SC 东 南 西向 北向 传热系数 K W m2 K 遮阳系数 SC 东 南 西向 北向 单一 朝向 外窗 窗墙面积比 0 2 3 5 3 0 9 0 2 窗墙面积比 0 3 3 0 2 5 0 3 窗墙面积比 0 4 2 7 0 70 2 3 0 70 0 4 窗墙面积比 0 5 2 3 0 60 2 0 0 60 包 括透 明幕 墙 0 5 窗墙面积比 0 7 2 0 0 50 1 8 0 50 屋顶透明部分 2 7 0 50 2 7 0 50 有外遮阳时 遮阳系数 玻璃的遮阳系数 外遮阳的遮阳系数 无 外遮阳时 遮阳系数 玻璃的遮阳系数 按照 建筑幕墙 GB T 21086 2007 第 5 1 4 条的规定 建筑幕墙传热 系数和玻璃幕墙遮阳系数的分级标准如下面两个表所示 建筑幕墙传热系数分级 分级代 号 12345678 分级指 标值 K W m2k K 5 0 5 0 K 4 0 4 0 K 3 0 3 0 K 2 5 2 5 K 2 0 2 0 K 1 5 1 5 K 1 0 K 1 0 注 8 级时需同时标注 K 的测试值 本项目所在地郑州属于寒冷地区 玻璃幕墙主要以 6 12A 6LOW E 双钢 化中空玻璃为主 中间为 12mm 空气层 玻璃幕墙结构梁位 石材 铝板幕 墙内层设置保温层 使得幕墙的整体保温性能得到保证 经热工性能分析计 算 本工程玻璃幕墙传热系数 遮阳系数满足建筑设计院的节能要求 幕墙 传热系数为 4 级 玻璃幕墙遮阳系数为 4 级 八 幕墙质量的设计保证措施八 幕墙质量的设计保证措施 1 1 幕墙的结构设计幕墙的结构设计 1 幕墙结构在设计时考虑以下荷载和作用效应组合 风荷载 基本风压 0 450KN m2 地面粗糙度按 C 类考虑 雪荷载 基本雪压 0 4KN m2 幕墙自重 包括面板自重和支撑结构自重 施工荷载 地震作用 按 7 度设防 温度应力 2 幕墙作结构强度验算计算如下节点和构件 幕墙系统与建筑主体结构的连接 结构胶的宽度和厚度 面材板块的强度验算和挠度控制 骨架的强度验算和挠度控制 10 连结配件强度验算 3 结构设计要点 本工程的幕墙结构设计中 在优先考虑幕墙结构安全性的前提下 采 用节能型的设计思路进行优化设计 幕墙玻璃选用中空钢化玻璃 立柱横 梁的结构形式简洁 传力路径清楚 外荷载作用于玻璃面板 或铝板 横梁及立柱承载玻璃面板 或铝板 传递的作用力 同时立柱承载横梁传 递的作用力 最后所有作用力 通过立柱 传递到与主体结构可靠连接的 后埋件上 外荷载 玻璃面板 横梁 立柱 连接件 后埋件 在最大限度确保安全的同时 经计算尽量减少型材用料 降低工程造价 2 2 幕墙的节能设计 幕墙的节能设计 本工程地处中原地区 因此幕墙的节能设计十分重要 建筑的节能保 温包含很多方面 而玻璃幕墙的节能保温是其重要组成部分 幕墙的节能 主要是指通过产品的结构设计 材料选用等措施 使建筑物在使用过程中 以尽量少的能量损耗而获得理想的温度环境和光环境的过程 针对本工程 实际 我们采取了以下措施 建筑结构柱 梁 外墙位置设置保温层 其他承包商承做 玻璃幕墙玻璃选用中空钢化 Low E 玻璃 开启窗两道密封 气密性能 良好 节能保温性能效果显著 3 3 幕墙的防火设计幕墙的防火设计 根据建筑设计要求 本工程耐火等级划定为二级 各项材料的耐火极 限为 2 0 小时 因此对防火措施的要求也很严密 本工程幕墙防火除按建筑设计的防火分隔外 在竖向方向以每个自然楼 层作为防火区进行防火处理 具体做法是在各层楼结构梁顶 底位置设置两 道 1 5 厚镀锌钢板将主体结构和幕墙框架之间的缝隙铺满 再在其上铺满 100mm 厚耐火极限 2 0 小时的防火岩棉 保证与楼板或墙体形成全封闭的 隔离带 镀锌钢板厚度不小于 1 5mm 使之在较长时间内受热和受燃的情况 下不致松脱 确保在发生火灾情况下楼层之间不会发生窜火现象 同时避 免烟囱现象产生 幕墙防