某大学体育馆幕墙工程设计说明

青岛大学体育馆幕墙工程设计总一、概述工程名称：青岛大学体育馆幕墙工程建设单位(业主)：青岛大学青岛紫竹科学园区广场东广场4#5#6#7#建设地点：青岛大学校园内(宁夏路308号)。建筑设计单位：青岛远洋建筑设计有限公司5.工程概述：本建筑幕墙工程由以下五部分组成：二层采用点式幕墙;一层采用干挂石材及隐框玻璃幕墙，铝板包柱，二层铝板装饰带及铝板吊顶.以下从幕墙的设计依据及所遵守的规范、幕墙分格及节点构造、幕墙性能指标和幕墙材料的选用等四个方面加以。二、设计依据1招标图纸:青岛大学体育馆幕墙工程(青岛远洋建筑设计有限公司)2招标文件及答疑文件3建筑设计规范《建筑结构荷载规范》GB50009-2001《钢结构设计规范》GBJ17-88《建筑设计防火规范》GBJ50016《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2001版）《民用建筑热工设计规范》GB50176-93《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-88《建筑抗震设计规范》GB50011-2001《建筑物防雷设计规范》GB50057-94《混凝土结构设计规范》GBJ10-89《钢筋砼高层建筑结构设计与施工规程》JGJ3-91《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-984幕墙设计规范《建筑幕墙》JG3035-96《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-96《金属、石材幕墙工程技术规范》(JGJ133-2001)《建筑幕墙工程技术规程》玻璃幕墙分册DBJ08-56-96《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2001《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225-94《建筑幕墙风压变形性能测试方法》GB/T15227-94《建筑幕墙雨水渗透性能测试方法》GB/T15228-94《建筑幕墙空气渗透性能测试方法》GB/T15226-94《钢结构施工及验收规范》GB50205-2001《建筑工程质量验收统一标准》GB50300-20015铝型材规范《铝合金建筑型材》GB/T5237-2000《铝及铝合金阳极氧化、阳极氧化膜的总规范》GB8013-87《铝及铝合金加工产品的化学成分》GB/T3190《铝及铝合金轧制板材》GB3380-97《铝板幕墙、氟碳喷涂铝单板》YS/T429.2-20006玻璃规范《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-97《浮法玻璃》GB11614-99《钢化玻璃》GB9963-98《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB17841-1999《普通平板玻璃》GB4871-85《中空玻璃》GB11944-89《夹层玻璃》GB9962-99《吸热玻璃》JC/T536-947．石材规范《天然花岗石荒料》JC204《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2001《干挂天然花岗石饰面建筑板材及其不锈钢配件》JC830.2-1998《天然饰面石材实验方法、干燥水饱和、冻循环后压缩强度实验方法》GB9966.1《天然饰面石材实验方法、弯曲强度实验方法、体积、密度、真密度、真气空率、吸水率的实验方法》GB9966.38钢材规范《碳素结构钢》GB700-88《低合金高强度结构钢》GB1597《优质碳素结构钢技术条件》GB699-88《不锈钢棒》GB/T1220《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226《不锈钢冷扎钢板》GB/T3280-92《不锈钢扎钢板》GB/T4237-92《连续热镀锌薄板和钢带》GB2518-889．胶等密封制品规范《硅酮建筑密封膏》GB/T14683-93《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-97《建筑幕墙窗用用弹性密封剂》JC485-92《聚硫建筑密封胶》JC483-92《中空玻璃用弹性密封剂》JC486-9210其它《铝合金平开门》GB8478-87《铝合金平开窗》GB8479-87《推拉窗标准》GB8480-87《地弹簧门标准》GB8482-87《建筑门窗扇开关方向及开关标准》GB5825-86《绝热用岩棉矿棉及其制品》GB/T11835-98《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-88三、幕墙的节点构造设计1.点式玻璃幕墙东西立面点式玻璃幕墙采用不锈钢拉杆体系、不锈钢玻璃爪和12mm钢化透明玻璃1.1采用驳接头具有±10o的转动空间，能保证了玻璃板块在风压作用下玻璃驳接位的转动和位移要求。1.2采用具有长圆孔及大圆孔的玻璃爪，保证玻璃板块处于悬挂状态，并具有较大的活动空间。1.3采用拉杆体系使整个立面更加通透。1.4主要受力构件采用不锈钢拉杆和钢化玻璃，提高点支式玻璃幕墙的安全性能。1.5玻璃与金属件间采用柔性连接，具有较强的减振消能作用，使玻璃幕墙能满足抗震设计的需要。驳接头的转动玻璃与金属件间采用柔性连接2.钢结构桁架本工程的点式支承结构采用平行弦平面桁架，我司的设计有如下特点：2.1分格上采用大分格，使整个建筑通透。2.2钢架在二层梁位置做一铰支座，能够有效减小钢结构的截面，使整个系统经济合理。2.3在钢桁架的底支座加入弹簧装置，在风荷载的作用下能够弹性变形，减小支座的弯距并能够有效吸收地震作用。2.4在钢桁架顶部采用双铰单摇臂支点，能够适应钢架层面在强风作用下的上下位移。2.5在顶部采用风琴板密封胶条，能够在顶部发生位移时保证与下部幕墙的密封性能。3.花岗岩幕墙部分本工程花岗岩幕墙龙骨采用方钢管立柱、角钢横梁，挂件采用三维可调不锈钢“T”型挂件；整个系统采用螺栓连接，龙骨表面采用热镀锌防腐处理；面材板块间采用退缝打胶，以突出其特有的建筑效果。3.1．主要受力构件立柱采用方形截面，有效的提高经济效益。力学理论和无数的实践证明，在同样的用料情况下，采用方形截面具有最大的惯性矩、抵抗矩及经济效益。3.2．石材连接件采用三维可调不锈钢“T”型挂件，可以保证花岗岩面板的安装质量，特别是保证安装精度。三维微调功能的不锈钢挂件如图，通过挂件上的前后长孔，可以实现板块的前后调整；通过挂件的翻转及增加垫片，可以实现板块的上下调整；通过挂件在板块上的槽内滑动，可以实现板块的左右调整。三维可调不锈钢“T”型挂件3.3.整个幕墙连接采用全螺栓连接系统，可以防止在工地大面积烧焊破坏钢件防腐蚀面层的同时，同时也提高了安装精度及安装速度。采用全螺栓连接可以对龙骨、板材的安装误差进行调整，使其在允许误差范围之内，可以有效提高安装的精度，而且采用全螺栓连接对工人的操作要求不高，可以加快安装速度，缩短施工工期。二种骨架连接体系的性能比较表比较项目现场焊接全螺栓连接备注耐腐蚀性能现场焊接的高温破坏了钢件的镀锌层，焊接位置的钢件及焊缝的耐腐蚀能力较低。钢件的保护层不会被破坏，采用不锈钢连接螺栓，耐腐蚀能力较强。连接强度受施工现场工人的素质及作业认真程度影响较大，也不可能全部检验，安全隐患较大。对工人的要求较低，几乎不存在安全隐患。温度变形焊接结构的刚性较大，发生温度变形时温度应力也较大，可能会引起结构破坏或过度变形。各段间都留有温度变形的位置，不会产生温度应力。安装精度主要构件在现场加工，加工精度较差；同时，现场焊接会产生较大的焊接变形，安装精度较差。主要构件在工厂加工，加工精度较高；同时，安装时也不会产生焊接变形，安装精度较高。施工速度现场工作量大，安装施工速度较慢。现场工作量少，施工速度较快。3.4.采用退缝打胶系统，在保证幕墙的密封性能、节约投资的情况下，具有无胶缝开缝系统的建筑效果。该方案的主要优点是在花岗岩幕墙分格不大的情况下满足设计要求，成本较低。石材幕墙的密封系统常用的有平缝打胶系统，退缝打胶系统及开缝系统三种。其中退缝打胶系统是在传统的平缝打胶系统的基础上改进而成，具有开缝系统的建筑效果及平缝打胶系统的密封效果。石材幕墙三种密封系统的性能比较比较项目平缝打胶系统退缝打胶系统开缝系统备注建筑效果胶缝使花岗岩板块显得分格小，与磁砖的建筑效果相近。几乎看不到胶缝，特别是远处的大效果很象石山。几乎看不到缝，特别是远处的大效果很象石山。硅油污染必须根据花岗岩的无污染试验选择密封胶，否则会产生硅油污染。必须根据花岗岩的无污染试验选择密封胶，否则会产生硅油污染。不用硅胶，不会产生硅油污染。积灰污染硅胶容易积灰，污染比较严重。硅胶的积灰在深槽中，污染不明显。槽口的积灰较少，污染不明显。密封性能采用密封性能最好的现场湿密封，密封性能较好。采用密封性能最好的现场湿密封，密封性能较好。只能在主体结构上密封，受骨架连接支座的影响，密封性能较差。防虫性能接缝采用全密封，虫子不会进入幕墙内部。接缝采用全密封，虫子不会进入幕墙内部。开缝可能会引来蜘蛛，蝙蝠及蟋蟀等虫子，特别是幕墙有很多横梁及水平防火隔断。投资额度采用常规密封、保温及防火措施，投资较低。采用常规密封、保温及防火措施，投资较低。必须采用防水的保温及防火措施，投资较高。平缝打胶系统退缝打胶系统开缝系统 4.复合铝板幕墙复合铝板应用于室外墙幕墙，材质轻巧，经济性好，但要将工程做好需要丰富的设计和施工经验，否则容易出现漏水、鼓包、裂缝等现象。我公司做复合铝板幕墙采取如下特殊措施保证复合铝板幕墙的质量：采用定距压块式结构，使面板板块与压块间处于浮动连接状态，保证面板板块的可动性，特别是温度变化引起的热胀冷缩。复合铝板的四周折边采用“S”型铝合金副框，使铝板幕墙荷载通过副框可靠地传递给幕墙龙骨；复合铝板折边处，在工艺上需要刨槽处理，复合铝板面层铝板只有0.5mm，采用铝合金副框可以避免复合铝板折边部位因受力过大而产生裂缝。附图五复合铝板“S”型副框4mm复合铝板由：0.5mm铝板+3mm带有阻燃物的聚乙烯板+0.5mm铝板三层材料复合组成，复合铝板刨槽后，其折边处仅0.5mm厚，在复合铝板折边处及中部要采用直角铝合金加强肋，从而增强复合铝板因刨槽而削弱的刚度，减小铝板的变形，同时保证折边的直角垂直度。附图六复合铝板折边加强肋外墙用复合铝板外表面涂有氟碳树脂（KYNAR500），具有极强的耐腐蚀、耐粉化和不易变色等特性。但是实践证明氟碳层和耐候胶的相溶性较差，是造成复合铝板幕墙漏水的重要原因之一，因此复合铝板幕墙胶缝，打胶前必须涂刷底漆。四、幕墙物理性能指标幕墙的物理性能等级是依据GB/T15225按照建筑物所在的地区的地理、气候条件、建筑物高度、体型和环境以及建筑物的重要性等选定的，其分级符合国家现行规范《建筑幕墙》JG3035的规定。1风压变形性能本工程风压变形性能等级为Ⅴ级按JG3035的规定，风压变形性能分5级，如下表：分级指标分级P3（KPa）ⅠⅡⅢⅣⅤP3≥5.05.0＞P3≥4.04.0＞P3≥3.03.0＞P3≥2.02.0＞P3≥1.0表中P3为风荷载标准值，其含义是在P3作用下，幕墙主要受力杆件的相对挠度值不应大于L/180（L—杆件长度），其绝对挠度值应在20mm以下。在幕墙主要受力杆件的设计计算中，还需考虑与风压标准值对应的设计值，并考虑与地震（温度）等作用的组合，在这些组合作用下，幕墙主要受力杆件的最大应力不得大于材料的设计强度值。所以，确定幕墙风压变形指标的关键数值是风荷载标准值。根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-96及《建筑结构荷载规范》GB50009-2001。计算得风荷载标准值为1.47kPa（该值对应为主楼幕墙大面的玻璃幕墙，体型系数取为±1.5）。该值对应于风压变形性能Ⅴ级。1.1附注1.1.1本工程的风压变形性能《建筑结构荷载规范》GB50009-2001，按31m高度；C类地区；体型系数±1.5等条件来确定风压变形等级。凹口转角处的风压变形等级根据相应条件下的风荷载标准值确定。1.1.2《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中关于建筑外围护结构风荷载值计算的规定，按B类地区取值Wk:作用在幕墙上的风荷载标准值(KN/m2)Wk=βgzμsμzW0W0:青岛市50年一遇十分钟平均最大风压为0.60KN/m2，根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附表D.4中数值采用。幕墙部分均按50年一遇风压计算（即基本风压为0.60KN/m2）。βgz:瞬时风压的阵风系数：取1.64μs:风荷载体型系数外幕墙±1.5；屋顶、雨篷取-2.0μz:风压高度变化系数1.00。最大计算高度为31米风荷载体型系数±1.5，C类地区条件下最大风荷载标准1.47Kpa，最大风荷载设计值为2.06Kpa。1.2为保证幕墙的风压变形性能满足正常使用功能的要求，采取如下保证措施：1.2.1框架间采用整体性连接，提高幕墙的变形性能。1.2.2组合立柱或横梁采用柔性接触设计，使其能够有效的防止摩擦噪声，提高幕墙的防水能力。2雨水渗漏性能幕墙的雨水渗透性能系指建筑幕墙在风雨同时作用下，透过雨水的性能。雨水渗透性能设计值以作用在幕墙表面的风压标准值除以2.25作为幕墙固定部分的设计值,可开启部分与固定部分对应。建筑幕墙雨水渗透性能分级值(KN/m2)分级指标一二三四五P开启部分p≥0.50.5>p≥0.350.35>p≥0.250.25>p≥0.150.15>p固定部分p≥2.52.5>p≥1.61.6>p≥1.01.0>p≥0.70.7>p本工程采用高性能幕墙，雨水渗透性能设计为二级。3空气渗透性能幕墙的空气渗透性能系指建筑幕墙在风压作用下,其可开启部分为关闭状态的幕墙透过空气的性能。以10Pa压差下空气渗透量作为分级值。建筑幕墙空气渗透性能分级值(KN/m2)分级指标一二三四q开启部分q≦0.50.5<q≦1.51.5<q≦2.52.5<q≦4.5固定部分q≦0.010.01<q≦0.050.05<q≦0.100.10<q≦0.50空气渗透性能设计为二级。4平面内变形性能幕墙的平面内变形性能系指建筑幕墙在地震和大风作用下，建筑物各层之间产生相对位移时，幕墙构件产生水平方向的强制变形后，应予保持的性能。作为分级依据的相对位移量用不导致构件损坏的位移量与幕墙层高之比(角变位值)表示。建筑幕墙平面内变形性能分级值分级指标一二三四五层间变位值β≥1/1001/100>β≥1/1501/150>β≥1/2001/200>β≥1/3001/300>β≥1/400平面内变形性能根据钢筋混凝土框架-核心筒结构的层间弹性角变位值确定为四级。5保温性能幕墙的保温性能系指建筑幕墙室内外两侧存在空气温差的条件下，幕墙阻抗从高温一侧向低温一侧传热的能力(不包括从缝隙中渗透空气的传热)，幕墙的保温性能用传热系数K来表示。传热系数K的物理意义为：在稳定传热条件下，幕墙室内外两侧的空气温度差为1K，单位时间内通过单位面积的传热量，以W/m2.k计。建筑幕墙保温性能分级值分级指标一二三四传热系数Kk≤0.70.7<k≤1.251.25<k≤2.02.0<k≤3.3保温性能根据8+9A+6中空玻璃的传热系数为1.74，(根据检测报告)确定为三级。6隔声性能幕墙的隔声性能系指通过空气传到建筑幕墙外表的噪声，经幕墙反射，吸收和其它能量转化后的减少量。建筑幕墙隔声性能分级值分级指标一二三四分级值RwRw≥4040>Rw≥3535>Rw≥3030>Rw≥25隔声性能根据8+9A+6中空玻璃的有效隔声量为27dB，确定为四级。为保证幕墙的隔声性能满足正常使用功能的要求，采取如下保证措施：6.1用中空玻璃。6.2面板与骨架之间采用减振消能设计，防止声音传递。6.3幕墙的可活动部位设有防噪音胶条，防止产生活动噪音。7耐撞击性能幕墙的耐撞击性能系指建筑幕墙对冰雹，大风时飞来物，人的动作，鸟等撞击力的耐力，用撞击外力的运动量值分级。建筑幕墙耐撞击性能分级值(N.m/s)分级指标一二三四运动量FF≥280280>F≥210210>F≥140140>F≥70耐撞击性能根据幕墙玻璃采用的钢化片所能承受的运动量为250，确定为二级。8面板可拆换性设计本工程采用铝板及玻璃面板均可拆换。9防火设计按照规范中一类建筑的一级耐火等级进行防火设计,防火层的耐火极限超过1小时。9.1在每层主体结构边梁处设置防火板分隔。9.2幕墙材料采用难燃或非燃烧体。10防雷设计本工程防雷设计完全符合GB50057的有关规定，幕墙形成自身的防雷体系，并与主体结构的防雷体系可靠连通。参照规范的分类范围及本建筑物特点，将幕墙设计成第二类防雷幕墙。每榀桁架都与接地预埋件连接，安装完成后,冲击接地电阻不大于10欧姆。11防噪音设计在金属与金属直接接触可能产生噪音的地方均设有防噪音胶条。12防结露设计12.1根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附表3.1查出青岛室外最低温度为－13℃度12.2室内温度20℃,相对湿度65%,查出露点温度应为13.2℃12.3根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93内表面温度θi=ti－Ri/R0×(ti－to)其中θi－内表面温度Ri－内表换热阻取0.11W/(m2.k)Ro=1/K=0.568W/(m2.k)ti－室内计算温度to－室外计算温度=20-0.11X(20+13)/0.568=13.6>13.2℃故8+9A+6LOW-E中空玻璃不会结露。13耐腐蚀设计在两种不同金属材料接触的部位设置防腐蚀橡胶片或绝缘涂层，防止电化学腐蚀。铝型材及铝板的表面采用氟碳喷涂处理，钢件表面采用热浸镀锌及氟碳喷涂处理。14节能设计选用中空玻璃，具有较好的隔热作用。15环保设计幕墙所选用的玻璃，铝材，钢材等都不会对环境造成污染，且都可回收利用。现场加工量少，可以减少加工废料的污染。16抗震设计按照七度抗震设防烈度计算GB50011-200116.1面板与骨架间采用防脱防滑设计。16.2幕墙与主体的连接采用防脱防滑设计。16.3幕墙的结构设计中已考虑了地震作用。五、材料选用1玻璃1.1选择标准：1.1.1满足规范要求：《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-97《浮法玻璃》GB11614-99《钢化玻璃》GB9963-98《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB17841-1999《普通平板玻璃》GB4871-85《中空玻璃》GB11944-89《中空玻璃用弹性密封剂》JC486-922中空玻璃：为TP8+9A+TP6（Low-e）中空玻璃，内外片钢化。该部分点式幕墙。钢化玻璃：10mm厚钢化白玻，一层大玻璃。6mm厚钢化白玻用于一层隐框幕墙。2.铝型材及铝板选择标准、规格、材质2.1满足规范要求《铝合金建筑型材》GB/T5237-2000《铝及铝合金阳极氧化、阳极氧化膜的总规范》GB8013《铝及铝合金加工产品的化学成分》GB/T3190并参改其《征求意见稿》2.2招标文件的要求2.3计算要求所选型材应满足风压变形时强度和刚度（挠度）要求。据此要求，选择符合要求的型材截面尺寸。由于不同牌号和状态的铝型材，其强度设计值不一样，所以本工程具体所选用铝材以结构计算来界定。2.4表面处理的要求为防腐蚀，铝型材室内部分采用银白氧化，氧化膜厚度为AA15级。外露的型材和板材表面氟碳喷涂，膜厚保证在40～50μm之间（膜厚太厚，反而易起皮剥落）,镀膜层符合有关AAMA，ASTM试验要求。2.5技术参数2.5.1化学成分变形铝及铝合金化学成份牌号SiFeCuMnMgCrZnTi其他Al单个合计6061LD300.4~0.80.70.15~0.40.150.8~1.20.04~0.350.250.150.050.15余量6063LD310.2~0.60.350.100.100.45~0.90.100.100.100.050.15余量6063A0.3~0.60.15~0.350.100.150.6~0.90.050.150.100.050.15余量2.5.2铝合金型材的力学性能型材的力学性能（室温下）N/mm2合金牌号状态壁厚(mm)抗拉强度σb伸长度δ(%)硬度试验试验厚度(mm)维氏硬度HV韦氏硬度HW不小于6061T4所有18011016T6所有26524586063T5所有16011080．8588T6所有20518086063AT5≤1020016050．86510＞101901505T6≤102301905＞1022018042.5.3表面氟碳涂层技术要求2.5.3.1光亮度涂层面的光亮度从60°角测得是25%～35%中亮度。2.5.3.2干膜硬度使用F级铅笔作“干膜硬度试验”，涂层无被划断现象。2.5.3.3耐磨损性涂层耐磨耗系数至少为40。2.5.3.4抗化学性在使用10%的盐酸或碱性建筑用砂浆试验15分钟后，涂层无起皮、失粘或外观发生变化的现象。2.5.3.5耐湿性试件在试验箱中相对湿度为100%的环境下经历3000小时的作用下，其表面只允许呈现少量8号尺寸大小的起皮现象。2.5.3.6盐水喷淋试验将试件暴露在100（37.8℃）的5%盐水喷洒下3000小时，起皮现象评分至少为8，水平刻划线评分至少为7。3复合铝板铝板选用4mm防火复合铝板，复合铝板由0.5mm铝板+3mm带有阻燃物的聚乙烯板+0.5mm铝板三层材料复合组成，外表面涂有氟碳树脂，复合铝板的塑料芯层添加有阻燃物质。复合铝板在隔声和防震方面优于铝单板。铝单板主要机械性能指标如下：序号材料屈服强度(N/mm2)弹性模量(N/mm2)13mm厚3003-H24铝单板>115700002弹性模量70*103N/mm23泊松比0．334线膨胀系数2.35*10-54钢材钢材采用国产优质钢.预埋件,钢转接件等采用Q235B;不锈钢螺栓采用奥氏体不锈钢A2-70;不锈钢板等装饰材料采用奥氏体不锈钢304或304L（室内部分，室外部分采用奥氏体不锈钢316。5结构胶、耐候胶使用进口结构胶和密封胶,符合国标GB16776性能标准。5.1建筑幕墙使用的结构密封胶必须为常温固化双组份，耐候硅酮密封胶必须为中性固化胶