某研究院幕墙工程设计总说明

重庆大学医学研究院幕墙工程设计第一章总体概述第一节工程概况重庆大学医学研究院位于重庆市渝北区学院规划用地南端，包括教学综合楼和学生公寓两个单体，其一教学综合楼建筑面积47538.82m2，是一幢以教学为主、集科研、办公为一体的教学综合楼；其二学生公寓建筑面积17662m2，是以住宿为主、集休闲、娱乐为一体的学生公寓。教学综合楼以明框玻璃幕墙为主，辅以石材及铝板幕墙，在不失庄严、稳重的基础上体现出现代建筑的气息；学生公寓以铝合金窗和隐框幕墙交替使用，充分体现了该建筑朴实、清新的分格。本工程由重庆大学医学研究院管理有限公司招标，重庆大学设计研究院设计。第二节幕墙设计构思与结构系统的选定1．半隐框玻璃幕墙（显横隐竖）：基本结构：结构形式——半隐框玻璃幕墙系统（显横隐竖）；幕墙系列——主龙骨为隐框125系列，横龙骨为明框60系列，铝合金型材粉末喷涂处理，颜色为墨绿色；幕墙部位——学生公寓南立面及教学综合楼各立面；幕墙玻璃形式——6mm透明钢化玻璃；主龙骨竖向伸缩缝——20mm；主龙骨与建筑主体连接——2XM12不锈钢螺栓；横龙骨与竖龙骨的连接——不锈钢销钉连接；埋件形式——平板槽式埋件。2．半隐框玻璃幕墙（显竖隐横）：基本结构：结构形式——半隐框玻璃幕墙系统（显竖隐横）；幕墙系列——主龙骨为隐框80系列，横龙骨为明框80系列，铝合金型材粉末喷涂处理，颜色为墨绿色；幕墙部位——教学综合楼各立面；幕墙玻璃形式——6mm透明钢化玻璃；主龙骨竖向伸缩缝——20mm；主龙骨与建筑主体连接——2XM12不锈钢螺栓；横龙骨与竖龙骨的连接——不锈钢销钉连接；埋件形式——平板槽式埋件。3．石材幕墙基本结构：结构形式——干挂托板结构系统；幕墙系列——主龙骨为60×60×4钢方管，横龙骨为50×5角钢，表面热浸镀锌处理；幕墙部位——报告厅及教学综合楼实体墙部位；幕墙石材形式——25mm石材；主龙骨与建筑主体连接——4XM12不锈钢螺栓；横龙骨与竖龙骨的连接——钢角码连接；埋件形式——平板槽式埋件。4．铝板幕墙：基本结构：结构形式——隐框铝板幕墙系统；幕墙系列——主龙骨为60×60×4钢方管，横龙骨为50×5角钢，表面热浸镀锌处理；幕墙部位——教学综合楼实体墙部位；幕墙铝板形式——4mm铝复合板，表面氟碳喷涂；主龙骨与建筑主体连接——4XM12不锈钢螺栓；横龙骨与竖龙骨的连接——钢角码连接；埋件形式——平板槽式埋件。5．铝合金窗：基本结构：结构形式——铝合金窗系统；幕墙系列——50窗系统料，铝合金型材表面粉末喷涂处理，颜色为墨绿色；幕墙部位——学生公寓各立面；窗玻璃形式——5mm透明钢化玻璃；窗与建筑主体连接——不锈钢拉片。6．全玻璃幕墙：基本结构：结构形式——玻璃橱窗系统；幕墙玻璃形式——12mm透明钢化面玻璃，19mm透明钢化肋玻璃宽200mm。第二章方案设计的重点和难点一、幕墙板块的分格设计幕墙的分格设计直接影响着建筑的立面效果。我们的分格设计基本保持了建筑原有的立面分割效果和形式，只对局部超大规格板块做了适当的调整，使之在满足幕墙构造要求的同时，更好的体现原有的建筑风格。幕墙的分格设计时重点考虑了以下几个方面：1．尊重原来的建筑风格。2．注重线条的比例和对称性。3．便于房间的分割和防火分区的划分。4．避免一个板块跨越两个房间或两个防火分区。5．提高材料的利用率，尽量降低成本。6．尽量使板块具有可互换性，减少备用板块的种类和数量，便于将来的维修及更换。二、幕墙与主体的连接设计幕墙与结构主体的连接在保证幕墙性能、顺利安装调整等方面是非常重要的，是本工程需要重点解决的问题。幕墙做为一种独立的维护结构体系，悬挂于主体结构外侧，连接不仅要完成幕墙荷载的受力传递，而且还要实现主体偏差的吸收，保证幕墙平整度。所以结构设计尤为重要。本工程的连接设计在满足强度同时，可实现三维调整，技术先进成熟，保证了幕墙的安装精度。三、幕墙的防雷设计按照《建筑防雷设计规范》要求，建筑物防雷设计，不仅考虑顶层雷击，还要考虑侧向雷击。由于本工程大面积使用玻璃、铝板、石材，属重要防雷建筑，因而合理的防雷措施将使外饰面免受雷击，达到安全使用功能。在本工程的幕墙设计中，每层设一道均压环，在设均压环的楼层的预埋件与纵向钢筋连接，均压环与幕墙立柱用不锈钢板接通，使均压环范围的幕墙立柱都接地，形成不大于12×8米防侧雷网络，保证建筑的安全，防止雷电损害。因幕墙的每个板块都是独立的，在安装之后，板块间因使用了密封胶而连通不畅，所以，对于幕墙还应采取措施使板块进行连通。本工程，我们将上下、左右相邻板块用不锈钢膨胀节进行连接，使板块在整体上实现导通，从而达到有效防雷的目的。四、幕墙的防火设计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1ｈ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：①幕墙装饰材料为难燃或非燃烧体。②在每层楼板边缘与幕墙间的缝隙都用防火岩棉板填实（100ｍｍ），外加1.5ｍｍ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。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。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。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。第三章幕墙的主要结构特性介绍1．半隐框玻璃幕墙的结构设计半隐框玻璃幕墙结构如图所示。其结构设计特点为：玻璃面板与龙骨之间通过硅酮密封胶或三元乙丙胶条弹性连接，满足了面板的热胀冷缩要求。横向和竖向通过压板定距压紧，安装可靠，板块可浮动，能满足幕墙各种变位要求。所有型材接合部位均设有弹性胶垫，横竖框连接采用浮动式伸缩结构，可从根本上消除热变形伸缩噪音。密封胶，密封胶条的双道密封保证幕墙的水密性和气密性。压板接缝处打胶、扣板之间留3mm缝隙，排水渠道畅通，实现集水外排。开启窗底部设挡水胶条，有效防止雨水倒流。顶部设置胶条，使得开启窗扇在开启与关闭状态下都能防止雨水倒流，内侧胶条三道密封形成封闭内腔，根据等压腔原理，可有效防止玻璃面材自上而下的集水。使得幕墙系统在防水性能上符合幕墙设计规范。高档开启附件，多点锁紧设计，使用寿命长，安全可靠。定位压紧、定位安装、附框浮动，保证玻璃板块表面平整，无影象失真现象；双道胶条密封形成等压腔，水、气密性能良好。板块与主龙骨间通过定位销连接，连接强度高，安全性好。2．石材幕墙本结构兼顾效果与经济性，采用钢框架托板式结构。采用钢骨架不仅提高结构刚度和强度，同时又经济合理。采用托板式石材干挂系统主要考虑石材板面受力状态较好，保证板面强度，结构安全可靠。竖向龙骨为方钢，横向龙骨为角钢，表面热浸镀锌处理。主要结构如图所示，其结构设计特点为：石材幕墙的龙骨采用小单元短槽式干挂结构，横竖龙骨均采用镀锌钢龙骨。石材幕墙的龙骨布置结构之外，上下两端通过钢件与后置埋件连接，石材板块通过石材单元板块挂装的形式与横向幕墙龙骨插接，现场施工工序少，能保证安装的精度，连接更加可靠，提高幕墙的抗变形、抗震能力，加快安装速度，缩短工期。整个系统通过后置埋件悬挂于建筑结构之上，石材板块与钢横梁、钢横梁与钢立柱的连接采用可伸缩结构，可满足横框因温差作用而产生的伸缩效应，消除了幕墙的热变形噪音，提高了幕墙系统的抗震、变形能力。由于幕墙背后是实墙，所以幕墙被设计成在室外安装的方式。石材板块与立柱的连接设计为可拆卸式构造，任一板块均可单独拆卸和安装，便于幕墙的维护和板块的更换。幕墙板块之间、板块与龙骨间设有柔性胶条的柔性连接方式，以适应地震时产生的平面内的变形和位移。金属与金属直接硬接触的部位均采用弹性胶条，能有效提高幕墙系统的抗震性能，消除金属构件热伸缩变形发出的噪声，同时由于密封性能也相应提高，增强了幕墙系统的隔音效果。幕墙龙骨采用钢龙骨，所有钢件全部热镀锌处理，现场焊缝位置涂富锌防锈底漆，其漆膜厚度符合相关规范要求。幕墙系统除保证自身连通外，还通过专门的导线与建筑防雷均压环连通，以达到防止雷击和防止雷电感应对幕墙造成的破坏。3．铝板幕墙铝板幕墙采用铝塑板和镀锌冷弯薄壁型钢龙骨，结构如图所示，其结构设计特点为：幕墙采用框架结构，幕墙龙骨按照折线布置，横竖龙骨均采用热镀锌钢龙骨。铝板幕墙龙骨布置结构之外，上下两端通过钢件与后置埋件连接。为解决幕墙与建筑之间的蓄热以及保持幕墙内环境的防潮问题，铝板幕墙采用了内通风构造设计，空气在烟囱效应作用下由底部至顶部对流循环。整个系统通过后置埋件悬挂于建筑结构之上，板块与立柱的连接采用可伸缩结构，可满足横框因温差作用而产生的伸缩效应，消除了幕墙的热变形噪音，提高了幕墙系统的抗震变形能力。由于幕墙背后是实墙，所以幕墙被设计成在室外安装的方式。板块与立柱的连接设计为可拆卸式构造，任一板块均可单独拆卸和安装，便于幕墙的维护和板块的更换。幕墙板块之间、板块与立柱间采用柔性连接，以适应地震时产生的平面内的变形和位移。金属与金属直接硬接触的部位均采用弹性胶条，能有效提高幕墙系统的抗震性能，消除金属构件热伸缩变形发出的噪声，同时由于密封性能也相应提高，增强了幕墙系统的隔音效果。幕墙龙骨和所有钢件全部镀锌，钢件和锚件表面涂刷锌铬酸盐底漆，其漆膜厚度符合相关规范要求。现场焊缝位置涂富锌防锈底漆。为满足防雷设计要求，幕墙系统除保证自身连通外，还通过专门的导线与建筑防雷均压环连通，以达到防止雷击和防止雷电感应对幕墙造成的破坏。4．铝合金窗选用50系列平开窗，选用国产优质五金配件。在我国已广泛应用于各类建筑，它具有优越的物理性能。使用铝合金门窗的建筑不仅外观美，而且铝合金门窗漏气量小，可降低能耗，其优异的水密性能保护了室内高级装修，可避免雨水渗漏造成的破坏。我司生产的平开窗、推拉窗均已系列化、标准化。产品具有采光、通风、防风雨、隔声、防尘、防盗等使用功能，能为人们提供安全舒适的室内居住环境。铝合金型材料的表面可加工成银白色、咖啡色、古铜色、金黄色、黑色等多种色彩，而且表面光洁度极高，为家居环境增添色彩。5．全玻璃幕墙采用带玻璃肋的橱窗系统，结构如图所示，结构特点如下：视野开阔，采光性能好；安装方便，成本低。第四章设计依据1．设计的基本依据基本风压值：W0=0.60KN/m2。地震设防：7度。地区粗糙度：B类。2．采用的主要规范《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003《建筑幕墙》JG3035-2003《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ113-2001《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2001《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001《建筑幕墙工程技术规范》DBJ08-56-96《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225-1994《建筑幕墙空气渗漏性能测试方法》GB/T15226-1994《建筑幕墙风压变形性能测试方法》GB/T15227-1994《建筑幕墙雨水渗漏性能测试方法》GB/T15228-1994《建筑外窗抗风压性能分级及其检测方法》GB7106-1986《建筑外窗空气渗漏性能分级及其检测方法》GB7107-1986《建筑外窗雨水渗漏性能分级及其检测方法》GB7108-1986《建筑外窗保温性能分级及其检测方法》GB8484-1987《建筑外窗空气声隔声性能分级及其检测方法》GB8485-1987《钢化玻璃》GB/9963-1998《中空玻璃》GB11944-1998《浮法玻璃》GB11614-1999《夹层玻璃》GB9962-1999《吸热玻璃》GB/T18701-2002《热反射玻璃》JC693-1998《防火玻璃》GB15763-1995《压花玻璃》JC/T511-1993《幕墙用钢化玻璃和半钢化玻璃》GB17841-1999《铝及铝合金阳极氧化、阳极氧化膜的总规范》GB8013-1987《铝合金平开门》GB8478-1987《铝合金门窗拉手》GB9301-1988《铝合金门锁》GB9303-1988《闭门器》GB9305-1988《优质碳素结构钢技术条件》GB/T-699-1999《碳素结构钢》GB/T-700-1998《合金结构钢技术条件》GB/T3077-1999《低合金高强度结构钢》GB/T1591-1994《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB912-1989《连续热镀锌薄钢板和钢带》GB2518-88《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB3274-1988《不锈钢棒》GB-1220-1992《不锈钢冷加工钢棒》GB4226-1984《不锈钢冷轧钢板》GB3280-1992《不锈钢热轧钢板》GB4237-1992《不锈钢冷顶锻钢丝》GB/T4010-1993《不锈钢丝》GB/T9944-1993《铝合金建筑型材》GB/T5237-2000《铝及铝合金轧制板材》GB/T3880-1997《铝及铝合金挤压棒材》GB3191《铝及铝合金热轧板》GB3193《变形铝及铝合金的化学成分》GB/T3190-1996《锌合金、铝合金、铜合金压铸技术条件》JB2072《聚硫建筑密封膏》JG483-1996《硅酮建筑密封胶》GB14683-1993《建筑窗用弹性密封剂》JC485-1996《中空玻璃用弹性密封剂》JC486《合成橡胶的命名和牌号》GB5577-1985《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-1997《建筑橡胶密封垫预成实硫化的结构密封垫用材料》GB10711《天然花岗石荒料》JC204-1996《天然花岗石建筑板材》JC205-1996《不锈钢螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T3098-2000《金属弯曲试验办法》GB/T232《金属拉伸试验办法》GB/T228《建筑密封材料试验办法》GB/T13477-92《硫化橡胶撕裂强度的测定》GB529-GB530《硫化橡胶邵尔A硬度的测定》GB/T531-1999《硫化橡胶密度的测定》GB/T533《矿物棉制品试验方法》GB5480《天然饰面石材试验方法》GB9966-1988《非金属固体材料导热系数的测定方法—热线法》GB10297《夹层结构或芯子吸水性试验方法》GB/T14207《建筑材料水蒸气透过性能试验方法》GB/T17146《建筑构件温态热传递性质的测定标定和防护热箱法》GB/T13475《高层民用建筑设计防火规范》GB50045《民用建筑热工设计规范》GB50176《建筑防雷设计规范》GB50057-1994《建筑结构荷载规范》GB50009-2001《建筑抗震设计规范》GB50011-2001《混凝土结构设计规范》GBJ10-1989《钢结构设计规范》GBJ17-1988第五章幕墙的各项物理性能指标1．风压变形控制值风压变形系指建筑幕墙在与其相垂直的风压作用下，保持正常性能不发生任何损坏的能力。建筑幕墙性能分级值计量单位分级ⅠⅡⅢⅣⅤKpa≥5<5≥4<4≥3<3≥2<2≥1本工程按照《玻璃幕墙工程技术规范》及《建筑结构荷载规范》对风荷载标准值进行了计算，建筑标高66.300米处风载荷标准值WK＝1.16KN/m2。按其计算值将幕墙性能分级应在Ⅴ级。根据新颁布的《建筑结构荷载规范》要求，我们在计算时，基本风压取0.40KN/m2。同时，在具体计算时，我们对所有玻璃幕墙使用的铝合金龙骨，均使其满足相对挠度不大于1/180的要求，对石材、铝板幕墙使用的钢龙骨，使其满足相对挠度不大于1/300的要求，绝对挠度不大于15mm，并对所有幕墙中的其它受力构件进行了详细分析和计算，以保证本工程幕墙在阵风袭击下不受损坏，保证安全。2．雨水渗漏性能（水密性）雨水渗漏性能系指在风雨同时作用下，幕墙透过雨水的能力。玻璃幕墙开启部分的雨水渗透压力应大于350Pa,固定部分大于等于1600Pa。其指标为Ⅱ级。雨水渗漏性能分级值计量单位分级ⅠⅡⅢⅣⅤPa可开部分≥500≥350<500,≥250，<350≥150,<250≥100,<150固定部分≥2500≥1600,<2500≥1000,<1600≥700,<1000≥500,<700在玻璃幕墙中，采用胶条和硅胶的双道密封结构，利用等压腔原理，有效提高幕墙的水密性能。开启窗两道密封，保证了开启窗的优良水密性能。在铝板幕墙中，采用外部密封胶内部胶条密封的方法，形成可靠密封系统。在石材幕墙中，采用石材专用密封胶密封的方法，形成可靠密封系统。空气渗透性（气密性）空气渗透性能系指在风压作用下，其开启部分为关闭状况的幕墙透过空气的性能。空气渗透性能分级值计量单位分级ⅠⅡⅢⅣⅤm3/m.h(10Pa)可开部分0.5>0.5≤1.5>1.5,≤2.5>2.5,≤4.0>4.0,≤6.0固定部分≤0.01>0.01≤0.05>0.05,≤0.10>0.10,≤0.20>0.2≤0.50本工程玻璃幕墙的空气渗透性能：在10Pa的内外压力差下，其固定部分的空气渗透量不大于0.05m3/m·h，开启部分的空气渗透量不大于1.5m3/m·h。其指标属Ⅱ级。玻璃幕墙采用胶条和硅胶的双道密封方法，形成可靠密封系统。4.保温性能保温性能系指在幕墙两侧存在空气温度差条件下，幕墙阻抗从高温一侧