五角场社区商业服务中心幕墙工程可行性分析11.11.25d

1 五角场社区商业服务中心玻璃幕墙可行性论证资料五角场社区商业服务中心玻璃幕墙可行性论证资料 一 工程概况及设计说明一 工程概况及设计说明 1 1 工程地理位置 工程地理位置 本项目基地地块呈三角形 位于杨浦区五角场镇 东接民庆路 西临国和路 南侧为规划 道路 2 2 建筑性质 建筑性质 本项目为综合体建筑 以商业功能为主 带有数码影城 餐饮酒店 职工宿舍功能 项目 由 1 5 号楼组成 1 号楼为各类服务功能 银行 美容 摄影 餐饮 商务办公等 2 号楼为 商业及电影院 3 号楼为便捷式酒店 4 号楼为变电所 层数 1 2 号楼为 4 层 3 号楼为 5 层 4 号楼为 1 层 5 号楼为 1 层 3 3 建筑形貌 建筑形貌 本项目立面呈 凸 形 建筑高度 23 85 米 局部 22 65 米 本项目以五层为主 局部四 层 建筑外维护高度 23 70 米 局部 22 55 米 4 4 建筑平面形状和尺寸 建筑平面形状和尺寸 本项目由主体呈 L 形 南北 沿民庆路 长 130 66 米 东西 沿国和路 长 137 400 米 5 采用玻璃幕墙的原因采用玻璃幕墙的原因 为进一步促进此项目地段功能和区域产业结构提升 配合杨浦区政府积极推进杨浦知识创 新区发展 建造社区商业服务中心是以周边居住区的居民为主要服务对象 以便民 利民和满 足居民生活消费为目标 提供日常生活需要的商品和服务的属地型商业 改变原有地区的面貌 提高杨浦区的整体城市面貌 又因本项目为综合建筑 功能为商业功能为主 带有数码影城 餐饮酒店 职工宿舍功能 从区域发展需要 建筑的性质以及城市街景 塑造城市形象等综合 因素考虑 所以本项目设计为石材幕墙及玻璃幕墙结合 立面采用明框玻璃与石材幕墙相结合 使建筑在稳重之中又揉进了现代建筑的气息 也彰 显了服务空间的功能 采用玻璃幕墙不仅是采光的需要 而且通过其在立面上内收及外展 虚 实结合 将项目简约独特 大方的建筑形象完美地体现出来 6 6 玻璃幕墙在立面上的位置 面积 类型 玻璃幕墙在立面上的位置 面积 类型 本工程中 玻璃幕墙主要集中在建筑围合广场内侧 地势开阔的西南角和建筑顶层的外维 护 面积为 4715 平方米 幕墙类型为明框玻璃幕墙 7 7 周边环境 周边环境 本项目为 L 型 尖角部分正对北向 为民庆路和国和路的交叉口 东及东北面对应为住宅 区 西及西北面对应为雷克萨斯及标志 4S 店 南面及东南面为住宅区 8 8 经济技术指标 经济技术指标 9 9 玻璃幕墙在立面上的位置 面积 类型 玻璃幕墙在立面上的位置 面积 类型 1 2 号楼为玻璃幕墙和石材幕墙相结合 3 4 号楼为石材幕墙加玻璃门窗形式 1 2 号楼为玻璃幕墙和石材幕墙相结合 从建筑的性质以及从城市街景 塑造城市形象等 综合因素考虑 所以本项目设计为石材幕墙及玻璃幕墙结合设计 玻璃幕墙采用明框玻璃形式 通过大面积的石材与玻璃的对比 表达了商业综合体建筑的简洁完整性以及大方风格 通过石 材与玻璃的对比运用使建筑在稳重之中又揉进了现代建筑的气息 也彰显了服务综合体建筑的 功能 9 19 1 玻璃幕墙在立面上的面积及玻墙比 窗墙比玻璃幕墙在立面上的面积及玻墙比 窗墙比 1 1 楼立面玻璃面积楼立面玻璃面积及玻墙比 窗墙比及玻墙比 窗墙比 玻璃面积 m2 朝向 透明玻璃幕墙外视框料等投 影面积 其他外墙 面积 m2 玻墙比窗墙比 南 26021 3055032 1 28 8 北 126 10 75 68415 6 12 4 东 691 56 67 68950 1 47 1 西 884 71 61 49664 60 7 2 2 2 楼立面玻璃面积楼立面玻璃面积及玻墙比 窗墙比及玻墙比 窗墙比 玻璃面积 m2 朝向 透明玻璃幕墙外视框料等投 影面积 其他外墙 面积 m2 玻墙比窗墙比 南 21617 6353442 3 37 3 北 550 45 19 99835 5 32 6 东 507 43 58 99533 8 29 8 西 333 26 98 64934 30 5 5 楼立面玻璃面积楼立面玻璃面积及玻墙比及玻墙比 玻璃面积 m2 朝向 透明玻璃幕墙 外视框料等投 影面积 其他外墙 面积 m2 玻墙比窗墙比 全包 围 467 7640 9274 872 3 9 29 2 玻璃幕墙在立面上的位置 类型玻璃幕墙在立面上的位置 类型 幕墙类型幕墙类型幕墙名称主要材料说明位置位置 明框明框 玻璃幕墙玻璃幕墙 系统系统 采光区域 玻璃幕墙 低反射低反射 LOW ELOW E 中空玻璃 中空玻璃 外片 6mmLOW E 钢化 12A 内片 6mm 钢化玻璃 竖向主龙骨为铝合金型材 竖向主龙骨为铝合金型材 为 156 65 及 176 65 系列 横向龙骨为铝合金型材 横向龙骨为铝合金型材 80 65 系列 室外铝合金竖向装饰条 室外铝合金竖向装饰条 分为 65 20 1 1 2 2 5 5 楼各立面楼各立面 层间非采 光区域 玻璃幕墙 低反射低反射 LOW ELOW E 中空玻璃 中空玻璃 外片 6mmLOW E 钢化 12A 内片 6mm 钢化玻璃 竖向主龙骨为铝合金型材 竖向主龙骨为铝合金型材 为 156 65 及 176 65 系列 横向龙骨为铝合金型材 横向龙骨为铝合金型材 80 65 系列 室外铝合金竖向装饰条 室外铝合金竖向装饰条 分为 65 20 石材幕墙 石材装饰 柱系统 短槽钩板 干挂打胶 石材幕墙 30mm 厚花岗岩 竖向主龙骨为 10 或 8 槽钢 横向次龙骨为 50 5 角钢 铝合金石材挂件 托板为铝型材 1 4 1 4 楼各立楼各立 面面 石材包檐 系统 短槽钩板 干挂打胶 石材幕墙 30mm 厚花岗岩 支撑结构为钢桁架详见节点图 铝合金石材挂件 托板为铝型材 1 4 1 4 楼各立楼各立 面面 二 设计依据设计依据 本工程幕墙的设计 制作 试验和施工严格遵守中国及当地的最新法令 条例 批文 本工程幕墙的设计 制作 试验和施工严格遵守中国及当地的最新法令 条例 批文 建筑幕墙 GB T21086 2007 民用建筑热工设计规范 GB50176 93 公共建筑节能设计标准 GB50189 2005 民用建筑节能设计标准 采暖居住建筑部分 JGJ26 2010 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准 JGJ134 2010 夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准 JGJ75 20031 居住建筑节能设计标准 意见稿 建标 2006 46 号 建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程 JGJ T151 2008 建筑玻璃应用技术规程 JGJ113 2009 玻璃幕墙光学性能 GB T18091 2000 建筑用安全玻璃 第 2 部分 钢化玻璃 GB15763 2 2005 镀膜玻璃 第 2 部分 低辐射镀膜玻璃 GB T18915 2 2002 建筑玻璃可见光 透射比等以及有关窗玻璃参数的测定 GB T2680 94 建筑用硅酮结构密封胶 GB16776 2005 丁基橡胶防水密封胶粘带 JC T942 2004 干挂石材幕墙用环氧胶粘剂 JC887 2001 钢结构防火涂料 GB14907 2002 钢结构设计规范 GB50017 2003 混凝土结构后锚固技术规程 JGJ145 2004 混凝土结构设计规范 GB50010 2010 混凝土用膨胀型 扩孔型建筑锚栓 JG160 2004 3 建筑表面用有机硅防水剂 JC T902 2002 建筑材料放射性核素限量 GB6566 2010 建筑防火封堵应用技术规程 CECS154 2003 建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81 2002 建筑工程抗震设防分类标准 GB50223 2008 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 2006 年版 局部修订 建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068 2001 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 民用建筑设计通则 GB50352 2005 耐候结构钢 GB T4171 2008 低合金高强度结构钢 GB T1591 2008 建筑幕墙用钢索压管接头 JG T201 2007 三 玻璃的性能指标三 玻璃的性能指标 1 明框玻璃幕墙系统采用以下规格玻璃明框玻璃幕墙系统采用以下规格玻璃 Low E 钢化中空玻璃钢化中空玻璃 6Low E 12A 6 mm 具体参数如下 可见光 太阳光 玻璃规格 透射比 反射率 室外 透射比反射率 传热系数 U 值 W m2 K 遮阳系数 SC 6Low E 12A 6 浅灰 色 71150 339382 060 39 2 玻璃面积占各立面的比例 玻璃面积占各立面的比例 1 1 楼立面玻璃面积楼立面玻璃面积及玻墙比及玻墙比 玻璃面积 m2 朝向 透明玻璃幕墙 外视框料等 投影面积 其他外墙 面积 m2 玻墙比 南 26021 3055032 1 北 12610 7568415 6 东 69156 6768950 1 西 88471 6149664 2 2 楼立面玻璃面积楼立面玻璃面积及玻墙比及玻墙比 玻璃面积 m2 朝向 透明玻璃幕墙外视框料等 投影面积 其他外墙 面积 m2 玻墙比 南 21617 6353442 3 北 55045 1999835 5 东 50743 5899533 8 西 33326 9864934 四 幕墙热工计算四 幕墙热工计算 4 14 1 计算依据计算依据 4 1 1 4 1 1 民用建筑热工设计规范民用建筑热工设计规范 GB GB 50176 9350176 93 民用建筑热工设计规范 GB50176 93 将全国建筑热工设计分为严寒地区 寒冷地区 夏热 冬冷地区 夏热冬暖地区和温和地区 见全国建筑热工设计分区图 查表得上海属于夏热冬查表得上海属于夏热冬 冷地区冷地区 民用建筑热工设计规范 表 4 2 1 4 2 计算中采用的部分条件参数及规定计算中采用的部分条件参数及规定 4 2 1 计算所采纳的部分参数计算所采纳的部分参数 按 建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程 JGJ T151 2008 采用 1 冬季标准计算条件应为 室内空气温度 Tin 20 室外空气温度 Tout 20 室内对流换热系数 hc in 3 6W m2 K 室外对流换热系数 hc out 16W m2 K 室内平均辐射温度 Trm in Tin 室外平均辐射温度 Trm out Tout 太阳辐射照度 Is 300W m2 2 夏季标准计算条件应为 室内空气温度 Tin 25 室外空气温度 Tout 30 室内对流换热系数 hc in 2 5W m2 K 室外对流换热系数 hc out 16W m2 K 室内平均辐射温度 Trm in Tin 室外平均辐射温度 Trm out Tout 太阳辐射照度 Is 500W m2 3 计算传热系数应采用冬季标准计算条件 并取 Is 0W m2 4 4 计算遮阳系数 太阳光总透射比应采用夏季标准计算条件 5 结露性能计算的标准边界条件应为 室内环境温度 20 室内环境湿度 30 60 室外环境温度 0 10 20 6 框的太阳光总透射比 gf应采用下列边界条件 qin Is 框表面太阳辐射吸收系数 Is 太阳辐射照度 W m2 qin 框吸收的太阳辐射热 W m2 4 2 2 规范规范 GB50189 2005 公共建筑节能设计标准公共建筑节能设计标准 的部分规定的部分规定 1 结构所在的建筑气候分区应该按下面表格取用 表 4 2 1 主要城市所处气候分区 气候分区代 表 性 城 市 严寒地区 A 区 海伦 博克图 伊春 呼玛 海拉尔 满洲里 齐齐 哈尔 富锦 哈尔滨 牡丹江 克拉玛依 佳木斯 安达 严寒地区 B 区 长春 乌鲁木齐 延吉 通辽 通化 四平 呼和浩 特 抚顺 大柴旦 沈阳 大同 本溪 阜新 哈密 鞍山 张家口 酒泉 伊宁 吐鲁番 西宁 银川 丹东 寒冷地区 兰州 太原 唐山 阿坝 喀什 北京 天津 大连 阳泉 平凉 石家庄 德州 晋城 天水 西安 拉萨 康 定 济南 青岛 安阳 郑州 洛阳 宝鸡 徐州 夏 热冬冷地 区 南京 蚌埠 盐城 南通 合肥 安庆 九江 武汉 黄石 岳阳 汉中 安康 上海 杭州 宁波 宜昌 长沙 南昌 株洲 零陵 赣州 韶关 桂林 重庆 达县 万州 涪陵 南充 宜宾 成都 贵阳 遵义 凯里 绵阳 夏热冬暖地 区 福州 莆田 龙岩 梅州 兴宁 英德 河池 柳州 贺州 泉州 厦门 广州 深圳 湛江 汕头 海口 南宁 北海 梧州 2 根据建筑所处城市的建筑气候分区 围护结构的热工性能应分别符合下面各表的相关 规定 表 4 2 2 1 严寒地区 A 区围护结构传热系数限值 围护结构部位 体型系数 0 3 传热系数 KW m2 K 0 3 体型系数 0 4 传热系数 KW m2 K 屋 面 0 35 0 30 外 墙 包括非透明幕墙 0 45 0 40 底面接触室外空气的架空或外挑 楼板 0 45 0 40 非采暖房间与采暖房间的隔墙或 楼板 0 6 0 6 窗墙面积比 0 2 3 0 2 7 0 2 窗墙面积比 0 3 2 8 2 5 0 3 窗墙面积比 0 4 2 5 2 2 0 4 窗墙面积比 0 5 2 0 1 7 单一朝 向外窗 包括透 明幕墙 0 5 窗墙面积比 0 7 1 7 1 5 屋顶透明部分 2 5 表 4 2 2 2 严寒地区 B 区围护结构传热系数限值 围护结构部位 体型系数 0 3 传热系数 KW m2 K 0 3 体型系数 0 4 传热系数 KW m2 K 屋 面 0 45 0 35 外 墙 包括非透明幕墙 0 50 0 45 底面接触室外空气的架空或外挑 楼板 0 50 0 45 非采暖房间与采暖房间的隔墙或 楼板 0 8 0 8 窗墙面积比 0 2 3 2 2 8 0 2 窗墙面积比 0 3 2 9 2 5 0 3 窗墙面积比 0 4 2 6 2 2 0 4 窗墙面积比 0 5 2 1 1 8 单一朝 向外窗 包括 透明幕 墙 0 5 窗墙面积比 0 7 1 8 1 6 屋顶透明部分 2 6 表 4 2 2 3 寒冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值 围护结构部位 体型系数 0 3 传热系数 KW m2 K 0 3 体型系数 0 4 传热系数 KW m2 K 屋面 0 55 0 45 外墙 包括非透明幕墙 0 60 0 50 5 底面接触室外空气的架空或 外挑楼板 0 60 0 50 非采暖空调房间与采暖空调 房间的隔墙或楼板 1 5 1 5 外窗 包括透明幕墙 传热系数 KW m2 K 遮阳系数 SC 东 南 西向 北 向 传热系数 KW m2 K 遮阳系数 SC 东 南 西向 北向 窗墙面积比 0 2 3 5 3 0 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 单一 朝向 外窗 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 注 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 表 4 2 2 4 夏热冬冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值 围护结构部位 传热系数 KW m2 K 屋面 0 70 外墙 包括非透明幕墙 1 0 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 1 0 外窗 包括透明幕墙 传热系数 KW m2 K 遮阳系数 SC 东 南 西向 北 向 窗墙面积比 0 2 4 7 0 2 窗墙面积比 0 3 3 5 0 55 0 3 窗墙面积比 0 4 3 0 0 50 0 60 0 4 窗墙面积比 0 5 2 8 0 45 0 55 单一朝向外窗 包括透明幕墙 0 5 窗墙面积比 0 7 2 5 0 40 0 50 屋顶透明部分 3 0 0 40 注 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 表 4 2 2 5 夏热冬暖地区围护结构传热系数和遮阳系数限值 围护结构部位传热系数 KW m2 K 屋面 0 90 外墙 包括非透明幕墙 1 5 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 1 5 外窗 包括透明幕墙 传热系数 KW m2 K 遮阳系数 SC 东 南 西向 北 向 窗墙面积比 0 2 6 5 0 2 窗墙面积比 0 3 4 7 0 50 0 60 0 3 窗墙面积比 0 4 3 5 0 45 0 55 0 4 窗墙面积比 0 5 3 0 0 40 0 50 单一朝向外窗 包括透明幕墙 0 5 窗墙面积比 0 7 3 0 0 35 0 45 屋顶透明部分 3 5 0 35 注 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 4 3 幕墙系统结构基本参数幕墙系统结构基本参数 4 3 1地区参数 地区参数 上海 地区类别属于夏热冬冷地区 4 3 2建筑参数 建筑参数 建筑物长度 59 95m 建筑物宽度 34 4m 建筑物高度 23 85m 建筑物朝向 西 建筑物体形系数 0 133 建筑物窗墙比 0 37 计算项目类型 幕墙系统 4 3 3环境参数环境参数 建筑物采用空气调节系统 4 3 4单元参数单元参数 中空玻璃 6 12 中空层 6 mm 外片 LOW E 镀膜 内片 普通玻璃 中空气体间层气体 空气 幕墙系统的面积 A 10 08m2 幕墙系统玻璃的面积 Ag 8 771m2 幕墙系统框的面积 Af 1 309m2 幕墙系统框的总表面面积 Asurf 2 115m2 玻璃区域的总周长 l 27 2m 幕墙系统角度 90 度 计算单元高度 H 3600mm 6 4 3 5框传热系数相关参数框传热系数相关参数 Ad i 1 5m2 Ad e 0 5m2 Af i 1m2 Af e 0 3m2 4 4 玻璃的传热系数玻璃的传热系数 U 值的计算值的计算 玻璃传热分析简图如下 室外室内 对流换热 辐射传热 辐射传热 对流换热 中空玻璃结构传热简图 空气层 传导及对流 4 4 1计算基础及依据计算基础及依据 计算玻璃的传热系数 U 值 依据 建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程 JGJ T151 2008 进 行计算 U 值是表征玻璃传热的参数 表示热量通过玻璃中心部位而不考虑边缘效应 稳态条 件下 玻璃两表面在单位环境温度差条件时 通过单位面积的热量 U 值的单位是 W m2 K 按规范 6 4 1 规定 计算玻璃的传热系数应该采用下面的公式 Ug 1 Rt 6 4 1 2 JGJ T151 2008 而玻璃系统的传热阻 Rt应为各层玻璃 气体间层 内外表面换热阻之和 应该下面 计算公式采用 Rt 1 hout Ri Rg i 1 hin 6 4 1 3 JGJ T151 2008 Rg i tg i g i i 1 n 6 4 1 4 JGJ T151 2008 Ri Tf i Tb i 1 qi i 2 n 6 4 1 5 JGJ T151 2008 qi hc i Tf i Tb i 1 hr i Tf i Tb i 1 6 3 1 6 JGJ T151 2008 式中 Rg i 第 i 层玻璃的固体热阻 m2 K W Ri 第 i 层气体间层的热阻 m2 K W Tf i Tb i 1 第 i 层气体间层的外表面和内表面的温度 K qi 第 i 层气体间层的热流密度 4 4 2室外表面换热系数室外表面换热系数 外表面的换热系数应按如下公式计算 hout hr out hc out 参 10 4 1 2 JGJ T151 2008 式中 hout 玻璃外表面的换热系数 hr out 玻璃外表面的辐射换热系数 hc out 玻璃外表面的对流换热系数 按规范取 16W m2 K hr out 3 9 s out 0 837 10 3 5 3 JGJ T151 2008 式中 s out 玻璃外表面半球发射率 hout hr out hc out 3 9 0 837 0 837 16 19 9W m2 K 4 4 3室内表面换热系数室内表面换热系数 室内表面换热系数 hin可用下式表达 hin hr in hc in 参 10 4 1 2 JGJ T151 2008 上式中 hr in 辐射导热系数 hc in 对流导热系数 hr in 4 4 s 0 837 10 3 4 4 JGJ T151 2008 s 玻璃表面校正发射率 由厂家给出 本处玻璃是普通玻璃 按上面的约定 其 s取值为 0 837 带入 得 hr in 4 4 s 0 837 4 4 0 837 0 837 4 4W m2 K 按规范 hc in的值冬季取是 3 6W m2 K 夏季取 2 5W m2 K 对于通常情况下的玻璃表面辐射和自由对流 冬季 hin hr in hc in 4 4 3 6 8W m2 K 夏季 hin hr in hc in 4 4 2 5 6 9W m2 K 4 4 4多层玻璃系统材料的固体热阻多层玻璃系统材料的固体热阻 Rg i tg i g i 6 4 1 4 JGJ T151 2008 tg i 第 i 层固体材料的的厚度 g i 第 i 层固体材料的导热系数 玻璃取 l 00W m K Rg i 6 1000 6 1000 0 012m2 K W 4 4 5多层玻璃系统内部气体间层的热阻多层玻璃系统内部气体间层的热阻 1 玻璃中空气体间层两侧玻璃的辐射换热系数 hr 4 1 1 1 2 1 1 Tm3 6 3 7 JGJ T151 2008 式中 斯蒂芬 玻尔兹曼常数 取 5 67 10 8W m2 K 1 2 气体间层中两表面在平均绝对温度 Tm下的半球发射率 1 0 1 2 0 837 Tm 气体间层两表面的平均绝对温度 K 取 Tm 273K hr 4 1 1 1 2 1 1 Tm3 4 5 67 10 8 1 0 1 1 0 837 1 1 2733 0 453W m2 K 2 玻璃中空气体间层两侧玻璃的对流换热系数 hc i Nui g i dg i 6 3 2 JGJ T151 2008 7 式中 Nui 努谢尔特数 是瑞利数 Raj 气体气体间层高厚比和气体间层倾角 的函数 g i 所充气体的导热系数 W m K dg i 气体间层的厚度 瑞利数 Ra的计算 Ra 2d3G cp T 6 3 3 1 JGJ T151 2008 1 Tm 6 3 3 2 JGJ T151 2008 Ag i H dg i 6 3 3 3 JGJ T151 2008 式中 Ra 瑞利 Rayleigh 数 气体密度 kg m3 G 重力加速度 取 9 8m s2 cp 常压下气体比热容 J kg K 常压下的气体黏度 kg m s 常压下气体的导热系数 W m K T 气体间层前后玻璃表面的温度差 K 将填充气体作为理想气体处理时的气体热膨胀系数 Tm 填充气体的平均温度 K H 气体间层顶底距离 取幕墙系统透光区域高度 m Ag i 气体间层的高厚比 dg i 气体间层的厚度 1 Tm 1 273 0 00366 Ag i H dg i 3600 12 300 Ra 2d3G cp T 1 29332 12 1000 3 9 8 0 00366 1006 1034 3 0 0 0241 753 986 空腔的努谢尔特数应该按下面的公式计算 1 气体间层倾角 0 60 Nu 1 1 44 1 1708 Racos 1 1708sin1 6 1 8 Racos Racos 5830 1 3 1 6 3 4 1 JGJ T151 2008 Ra20 式中 函数 x 表示为 x x x 2 2 气体间层倾角 60 Nu Nu1 Nu2 max 6 3 4 2 JGJ T151 2008 式中 Nu1 1 0 0936Ra0 314 1 GN 7 1 7 Nu2 0 104 0 175 Ag i Ra0 283 GN 0 5 1 Ra 3160 20 6 0 1 3 气体间层倾角 60 90 按公式 6 3 4 2 和 6 3 4 3 做线性插值 4 90 Nu Nu1 Nu2 max 6 3 4 3 JGJ T151 2008 Nu1 0 Ra1 3 Ra 5 104 Nu1 0 Ra0 4134 104 Ra 5 104 Nu1 1 1 10 10Ra2 Ra 104 Nu2 0 242 Ra Ag i 0 272 本计算中 90 度 带入上面公式 得 Nu 1 0007 代入 6 3 2 得 hc i Nui g i dg i 1 0007 0 0241 12 1000 2 01W m2 K 公式 6 4 1 5 及 6 3 1 6 两项合并 对于两片中空玻璃 则 Ri 1 hc i hr i 1 2 01 0 453 0 406 m2 K W 代入 6 4 1 3 得 冬季玻璃 U 值为 Rt 1 hout Ri Rg i 1 hin 1 19 9 0 406 0 012 1 8 0 593 m2 K W U1 1 Rt 1 686W m2 K 4 5 幕墙系统框的传热系数幕墙系统框的传热系数 U 值的计算值的计算 4 5 1框的传热系数框的传热系数 Uf 在计算框的传热系数时 按照 建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程 JGJ T151 2008 的规定 可以通过输入数据 用二维有限单元法进行数字计算 得到框的传热系数 也可以采用该规范 附录 B 提供的方法计算框的传热系数 本计算中采用的是后者 以下关于框的传热系统的说明 均来自 建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程 JGJ T151 2008 附录 B 其图表索引号同样是该规 范中的图表号 本计算中给出的所有的数值全部是窗垂直安装的情况 传热系数的数值包括了外框面积的 影响 计算传热系数的数值时取内表面换热系数hin 8 0 W m2 K和外表面换热系数hout 23 W m2 K 框的传热系数Uf的数值可以通过下列程序获得 1 塑料窗框 表B 0 2 带金属钢衬的塑料窗框的传热系数 窗框材 料 窗 框 种 类Uf W m2 K 聚氨酯 带有金属加强筋 型材壁厚的净厚度 5mm 2 8 从室内到室外为两腔结构 无金属加强 筋 2 2 从室内到室外为两腔结构 带有金属加 强筋 2 7 PVC腔 体截面 从室内到室外为三腔结构 无金属加强 筋 2 0 8 2 金属窗框 框的传热系数的数值可通过下面的步骤计算获得 1 金属框Uf的传热系数公式为 ede ef f idi if f Ah A R Ah A U 1 式中 Ad i Ad e Af i Af e 窗或幕墙各部件面积 m2 其定义如下图3 2 2 图4 2 2所示 hi 框的内表面换热系数 W m2K he 框的外表面换热系数 W m2K Rf 框截面的热阻 隔热条的导热系数为0 2 0 3W m K m2K W 2 金属窗框Rf的热阻通过下式获得 17 0 1 0 f f U R 没有隔热的金属框 Uf0 5 9W m2 K 具有隔热的金属框 Uf0的数值可按图B 0 2 3中阴 影区域上限的粗线选取 图B 0 2 4 B 0 2 5为两种不同的隔热金属框截面类型示意 在表B 0 2 3中 带隔热条的金属窗框的适用的条件是 j fj bb2 0 B 0 2 3 其中 d 热断桥对应的铝合金截面之间的最小距离 bj 热断桥j的宽度 bf 窗框的宽度 在表B 0 2 3中 采用泡沫材料隔热金属框的适用的条件是 j fj bb3 0 B 0 2 3 其中 d 热断桥对应的铝合金截面之间的最小距离 bj 热断桥j的宽度 bf 窗框的宽度 Af A8 A1A3 A2 框 固定 扇 活动 A7 A8 A5 A6 Af A A4 室内 室外 Ad e A5 A6 A7 A8 Ad i A1 A2 A3 A4 At Af Ag Af max Af i Af e 图3 2 2 窗各部件面积划分示意 ApAf iAg A3 A6 A1 A2 A4 A5 Af e At 室内 室外 Af max Af i Af e At Af Ag Ap Ad i A1 A2 A3 Ad e A4 A5 A6 图4 2 2 幕墙各部件面积划分示意 9 图B 0 2 3 带隔热的金属窗框的传热系数值 图B 0 2 4截面类型1 采用导热系数低于0 3W m K的隔热条 图B 0 2 5截面类型2 采用导热系数低于0 2W m K的泡沫材料 4 5 2幕墙框与玻璃结合处的线传热系数幕墙框与玻璃结合处的线传热系数 窗框与玻璃结合处的线传热系数 主要描述了在窗框 玻璃和间隔层之间交互作用下附 加的热传递 线性热传递传热系数 主要受间隔层材料传导率的影响 在没有精确计算的情况 下 可采用下表估算窗框与玻璃结合处的线传热系数 表B 0 3 铝合金 钢 不包括不锈钢 中空玻璃的线传热系数 窗框材料 双层或者三层未镀膜 中空玻璃 W m K 双层Low E镀膜或三层 其 中两片Low E镀膜 中空玻 璃 W m K 木窗框和塑料窗框0 040 06 带热断桥的金属窗框0 060 08 没有断桥的金属窗框00 02 对于塑钢型材 框的传热系数可直接按规范表 B 0 2 取值 对于铝合金型材 需要按规范图 B 0 2 3 取 Uf0 然后依次代入下面公式求 Uf Rf 1 Uf0 0 17 B 0 2 2 JGJ T151 2008 Uf 1 Af i hiAd i Rf Af e heAd e B 0 2 1 JGJ T151 2008 本结构采用断热铝合金型材型材 因此 Uf 3 318W m2 K 断热截面金属框间距 d 20mm Uf0 2 76 0 06W m K 4 6 幕墙系统整体的传热系数幕墙系统整体的传热系数 U 值值 实际结构中需要考虑金属框及周边洞口的影响 并进行加权计算 按 JGJ T151 2008 规定 对于整樘门窗结构 Ut Ag Ug Af Uf l At 3 3 1 JGJ T151 2008 在上面的公式中 Ut 整樘窗的传热系数 Ag 窗玻璃面积 10 Af 窗框面积 At 窗面积 l 玻璃区域边缘长度 Ug 窗玻璃的传热系数 Uf 窗框的传热系数 窗框和窗玻璃间的线传热系数 对于单幅幕墙结构 UCW Ag Ug Ap Up Af Uf lg g lp p Ag Ap Af 4 3 1 JGJ T151 2008 在上面的公式中 UCW 单幅幕墙的传热系数 Ag 玻璃或透明面板面积 lg 玻璃或透明面板边缘长度 Ug 玻璃或透明面板的传热系数 g 玻璃或透明面板的线传热系数 Ap 非透明面板面积 lp 非透明面板边缘长度 Up 非透明面板的传热系数 p 非透明面板的线传热系数 Af 框面积 Uf 框的传热系数 本计算项目是幕墙系统 U冬季 UCW Ag Ug Ap Up Af Uf lg g lp p Ag Ap Af 8 771 1 686 1 309 3 318 27 2 0 06 10 08 2 06W m2 K 按规范 GB50189 2005 公共建筑节能设计标准 的要求 本处的 U 值应该不大于 3W m2 k 所以满足规范要求 4 7 太阳光透射比及遮阳系数计算太阳光透射比及遮阳系数计算 4 7 1太阳光总透射比太阳光总透射比 gt 通过幕墙系统构件成为室内的热量的太阳辐射与投射到幕墙系统构件上的太阳辐射的比值 成为室内热量的太阳辐射部分包括直接的太阳光透射得热和被构件吸收的太阳辐射再经传热进 入室内的得热 1 框的太阳光总透射比 gf gf f Uf Asurf Af hout 7 6 1 JGJ T151 2008 式中 hout 外表面换热系数 W m2 K f 框表面太阳辐射吸收系数 取 0 6 Uf 框的传热系数 W m2 K Asurf 框的外表面面积 m2 Af 框面积 m2 gf f Uf Asurf Af hout 0 6 3 318 2 115 1 309 19 9 0 062 2 幕墙系统玻璃区域太阳光总透射比 gg 玻璃区域太阳光总透射比 gg 0 38 3 幕墙系统计算单元太阳光总透射比 gt 按 JGJ T151 2008 规定 对于整樘门窗结构 gt Ag gg Af gf At 3 4 1 JGJ T151 2008 gt 整樘窗的太阳光总透射比 Ag 玻璃板面积 Af 窗框面积 gg 窗玻璃区域太阳光总透射比 gf 窗框太阳光总透射比 At 窗面积 对于单幅幕墙结构 gCW Ag gg Ap gp Af gf A 4 4 1 JGJ T151 2008 gCW 单幅幕墙的太阳光总透射比 Ag 玻璃或透明面板面积 gg 玻璃或透明面板的太阳光总透射比 Ap 非透明面板面积 gp 非透明面板的太阳光总透射比 Af 框面积 gf 框太阳光总透射比 A 幕墙单元面积 本计算项目是幕墙系统 gCW Ag gg Ap gp Af gf A 8 771 0 38 1 309 0 062 10 08 0 339 4 7 2幕墙系统计算单元的遮阳系数幕墙系统计算单元的遮阳系数 幕墙系统计算单元的遮阳系数应为幕墙系统计算单元的太阳光总透射比与标准 3mm 厚透明 玻璃的太阳光总透射比的比值 对于整樘窗 SC gt 0 87 3 4 2 JGJ T151 2008 式中 SC 整樘窗的遮阳系数 gt 整樘窗的单元太阳光总透射比 对于单幅幕墙 SCCW gcw 0 87 4 4 2 JGJ T151 2008 式中 SCCW 单幅幕墙的遮阳系数 gcw 单幅幕墙的单元太阳光总透射比 本计算项目是幕墙系统 SCCW gcw 0 87 0 339 0 87 0 39 按照规范 GB50189 2005 公共建筑节能设计标准 的规定 此处遮阳系数不应大于 0 5 所以满足规范要求 4 7 3幕墙系统计算单元可见光透射比计算幕墙系统计算单元可见光透射比计算 标准光源透过幕墙系统构件成为室内的人眼可见光与投射到幕墙系统构件上的人眼可见 11 光 采用人眼视见函数加权的比值 对于整樘窗 t Ag v At 3 5 1 JGJ T151 2008 式中 t 整樘窗的可见光透射比 v 窗玻璃可见光透射比 为 0 71 Ag 窗玻璃的面积 m2 At 窗面积 m2 对于单幅幕墙 CW Ag v A 4 5 1 JGJ T151 2008 式中 t 幕墙单元的可见光透射比 v 透光面板的可见光透射比 为 0 71 Ag 透光面板面积 m2 A 幕墙单元面积 m2 本计算项目是幕墙系统 CW Ag v A 8 771 0 71 10 08 0 618 对于居住建筑 玻璃的可见光透射比不做要求 对于公共建筑 按照 4 2 4 GB50189 2005 的规定 当窗墙比小于 0 40 时 玻璃的可见 光透射比不应小于 0 4 所以 对于本工程满足要求 4 8 结露计算结露计算 4 8 1水表面的饱和水蒸气压计算水表面的饱和水蒸气压计算 Es E0 10 a t b t 5 2 1 JGJ T151 2008 式中 ES 空气的饱和水整齐压 E0 空气温度为 0 时的饱和水蒸气压 取 E0 6 11hPa t 空气温度 取 20 a b 参数 a 7 5 b 237 3 Es E0 10 a t b t 6 11 10 7 5 20 237 3 20 23 389 4 8 2在空气相对湿度在空气相对湿度 f 下 空气的水蒸气压计算下 空气的水蒸气压计算 e f Es 5 2 2 JGJ T151 2008 式中 e 空气的水蒸气压 hPa f 空气的相对湿度 Es 空气的饱和水蒸气压 hPa e f Es 0 3 23 389 7 017 4 8 3空气的结露点温度计算空气的结露点温度计算 Td b a lg e 6 11 1 5 2 3 JGJ T151 2008 式中 lg e 6 11 表示取以 10 为底 e 6 11 的对数 Td 空气的露点温度 e 空气的水蒸气压 hPa a b 参数 a 7 5 b 237 3 Td b a lg e 6 11 1 237 3 7 5 lg 7 017 6 11 1 1 917 4 8 4幕墙系统玻璃内表面的计算温度幕墙系统玻璃内表面的计算温度 室内环境温度 Tin 20 0 室外环境温度 Tout 10 玻璃内表面换热系数 hin 8W m2 K 玻璃的传热系数 Ug 1 686W m2 K 室内玻璃表面温度 Tg in Tg in Tin Tin Tout Ug hin 20 20 10 1 686 8 13 678 4 8 5结露性能评价结露性能评价 评价依据 T10 min Tout std Tin Tout Tin std Tout std Tout Td 5 3 6 JGJ T151 2008 T10 min 产品的结露性能评价指标 Tin std 结露性能计算时对应的室内标准温度 Tout std 结露性能计算时对应的室外标准温度 Tin 实际工程对应的室内计算温度 Tout 实际工程对应的室外计算温度 Td 室内设计环境条件对应的露点温度 公式 5 3 6 JGJ T151 2008 左项可取维护结构内表面最低温度 既 Tg in 因为 Td 1 917 Tg in 13 678 玻璃内表面不会出现结露现象 五 玻璃幕墙节能 防火 安全 清洗措施 五 玻璃幕墙节能 防火 安全 清洗措施 5 1 节能节能 幕墙采用隔热金属型材窗框 K 3 318 W m2K 框面积 20 6mmlow e 12 空 气 6mm 浅灰色 传热系数 2 06W m2 K 玻璃遮阳系数 0 39 气密性为 3 级 水密性为 3 级 可见光透射比 0 71 经建筑的节能综合计算 本项目符合国家及上海市有关节能要求 建筑节能 65 主要由建筑围护系统承担 在外围护结构中 作为现代建筑一大特色的玻璃 幕墙 既要保证建筑可持续发展 又要保证使用的安全和高效性 在本工程幕墙系统设计中 考虑到了这种情况 在建筑立面上 已经降低了窗墙比 同时为了进一步降低建筑能耗 我们 在幕墙系统设计上还采取了以下措施 5 1 15 1 1 各系统具体节能措施各系统具体节能措施 5 1 1 1 明框玻璃幕墙 12 可视玻璃采用 6Low E 12A 6 中空钢化玻璃 幕墙在冷桥处竖框之间采用 6mm 硅酸钙板后衬 50mm 保温岩棉 横 竖龙骨均为隔热铝合金型材 密封使用 EPDM 胶条和硅胶密封 5 1 1 3 石材幕墙 本工程石材幕墙采用框架式幕墙系统 石材选用30mm花岗岩石材 立柱 横梁均为钢型材 石材内侧靠土建墙体处设置50mm保温岩棉板作为隔热保温系统 5 1 2 玻璃采用中空玻璃采用中空 Low E 钢化玻璃钢化玻璃 通过普通中空玻璃传热最多的是辐射传热 因此减少辐射传热对提高中空玻璃的隔热性能 效果最为显著 本工程我们采用了中空Low E钢化玻璃 夏季可以有效地阻挡太阳光中产生热 能的红外线和室外环境的热量进入室内 冬季可将由采暖 照明和内部人员者所产生的长波能 量反射回建筑物中 大大地提高了各种节能效果 本工程所有玻璃要求为安全玻璃 中空玻璃必须采用双道密封处理 玻璃原片及深加工产 品应符合现行国家标准 浮法玻璃 GB11614 钢化玻璃 GB T9963 中空玻璃 GB T11944 夹层玻璃 GB9962 及 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102 2003 中规定的优等品 要求 钢化中空Low E玻璃 内外片玻璃为透明玻璃原片 浅灰色Low E镀膜在第二表面 遮阳 系数为0 39 0 40 传热系数K为2 06W W m2 K 通过计算满足公共建筑节能要求 见第 四 部分 5 1 3 维护结构的保温措施维护结构的保温措施 5 1 3 1 本工程幕墙系统中使用的隔热保温材料采用50mm保温岩棉或同等以上产品的幕墙隔 热材料 5 1 3 2 本工程铝型材明框采用隔热铝合金型材 玻璃与铝合金框之间使用EPDM胶条和硅胶 密封 防水 5 1 3 3 石材幕墙系统内侧靠土建墙体采用保温隔热材料为 35mm 保温岩棉 5 2 幕墙防火幕墙防火 本工程各幢楼均为标高小于 24 米的建筑 幕墙作为建筑物的外围护结构 是建筑重要组 成部分 因此防火设计是非常重要的 为此 我们在结构楼板上 下二层间通过设计安装断火 设施 层间封修 且连续整个平面周区 房间之间在隔墙部分安装断火设施与层间封修连成 一体 有效地阻止一旦失火而造成的火势蔓延 防火性能设计和防火等级大小 是衡量幕墙功能优良与否的一个重要指标 根据 建筑设 计防火规范 中规定 窗间墙的填充材料采用非燃烧材料 如其墙面采用耐火极限不低于 2 的非燃烧材料时 其墙内填充材料可采用难燃烧材料 具体措施 5 2 1 幕墙装饰材料为难燃或非燃烧体 工程所用的玻璃 石材 型材 保温棉等外墙材料 都是非燃或难燃材料 符合国家规定的防火要求 5 2 2 在每层楼板边缘与幕墙间的缝隙都用防火岩棉板填实 100 外加 1 5 厚镀锌 板封闭 这样既保温 同时又防止一旦失火 火从缝隙向楼上蔓延 形成自下而上的拔 火风道 造成大面积火灾 5 2 3 幕墙与主体结构的连接件和预埋件外露部分均设在防火保护区内 5 2 4 避免采取一大块玻璃跨越上 下两个防火分区的分格 以防某层失火 玻璃很快爆裂 火势殃及邻层 造成大面积火灾 5 2 5 幕墙按规范要求在层间设置高度大于0 8m的不燃烧实体裙墙 耐火极限大于1小时 5 2 6 每层设置火灾自动报警设备 自动灭火系统 并且按防火规范要求设置防排烟系统 采用以上措施 耐火极限能够满足本工程的要求 为消防工作争取了时间 有效地保障人 员和财产的安全 本工程的耐火极限可达 2 小时 5 3 幕墙防雷幕墙防雷 幕墙的防雷性能应符合中国国家标准GB50057 94的规定 符合建筑结构的整体防雷体系设 计 5 3 1 本工程按照二类防雷建筑设计 在屋面沿屋角 屋脊 屋檐和檐角等易受雷击的部位敷 设避雷带并在整个屋面组成不大于 10m X 10m 的避雷网格 引下线利用二根相对处于 对角线位置上的柱子或者墙板主钢筋 上部和屋面避雷装置焊接连通