芜湖汇成名郡商业中心用地面积约42000m2, 项目规划有写字楼、酒店和公寓, 总建筑面积约7.6万m2。本项目位置优越, 具有良好自然景观。其中一期开发的为9栋7层到10层的独栋办公楼, 每栋面积约2500~3700m2, 与传统的高层写字楼相比, 具有低层、低密度、花园式、生态化、一间公司独立享有等无可比拟的优点, 是现今产业结构多元化、城市发展多元化、办公需求多元化的时代发展的产物, 每一栋办公楼都具有非常符合办公特性的整体规划及灵活的内部空间。
各栋办公楼外立面均在朝向主要景观面为玻璃幕墙, 而在疏散楼梯间、卫生间等辅助区域采用开窄而长的铝窗的铝板幕墙。大面的玻璃幕墙能将毗邻的公园景观和建筑群中的中心花园的景观引入室内, 形成花园式良好的办公环境, 而在办公区和卫生间、楼梯等辅助区的窗户均能方便打开, 既能满足自然通风采光的生态化要求, 又能满足消防排烟的规范要求, 而且在不使用空调的季节能通过自然通风实现建筑自然换气, 节能而环保。
由于建筑物总高不高, 建筑物的外立面装饰造价成为项目总造价很重要的组成部分, 如果将建筑外立面设计为传统的窗台-窗的构图, 虽然能有效降低工程造价, 但显得材质分隔过碎, 和与时代脱节且与项目定位不相称。如何既能保持建筑物通透、现代的简洁造型又能降低玻璃幕墙的工程造价、减小钢材、铝材的耗用量, 减少幕墙光污染和建筑能耗成为本项目外立面设计的关键。
在本项目中, 采用了楼板支承的幕墙系统, 不同于传统的外挂式幕墙脱离于主体结构, 每层幕墙独立, 受力框架直接座坐于本层楼板, 与楼板上的平面预埋件锚接, 通过在建筑外围的楼面梁作凹入处理, 在楼面梁的位置外面安装独立的玻璃面, 在外观上与上下层的玻璃面贯通, 并在楼面和梁底标高处飘出的结构线条处作外包铝板装饰线, 使之具有传统玻璃幕墙整体的外观。而在楼面以上950mm处设幕墙横档, 横档以上可作为幕墙的可开启扇分格, 以下则作为传统窗台, 内包埃特板, 既符合关于幕墙护窗栏杆的规范要求, 又有效减小玻璃透射面积, 利于建筑节能。而以幕墙各个不同标高的横向装饰线条分格的玻璃面则采用同色系而不同透射率的玻璃, 使得整个建筑外立面既整体协调又有变化的韵律感。
楼板支承幕墙系统的优点:立柱与主体结构之间采用螺栓连接, 通过三维调整消除主体结构施工误差的不利影响。幕墙横梁与立柱之间采用贯通立柱的不锈钢螺栓连接, 具有较强的传力能力及抗横梁扭转的能力。隐框板块通过定距式压块与骨架连接, 使板块与骨架间处于活动连接状态, 保证板块具有较好的变形性能。需要与硅酮结构胶粘结的铝合金型材采用分离式设计, 保证结构胶直接粘结到铝合金阳极氧化表面。玻璃板块的承重铝托条与铝合金副框间采用插接及定位螺钉的结构形式, 连接可靠性较高。明框立柱采用硬氯丁橡胶作为主要隔热材料, 在满足一般隔热要求的情况下, 具有成本较低的特点。明框立柱室内采用三元乙丙胶条采取穿条式干法密封, 室外采用三元乙丙胶条采取塞压式干法密封与湿法密封相结合的密封方式, 提高密封性能和便于施工。铝型材压板与立柱采用M6的不锈钢自攻螺丝连接, 可以承受较大的荷载。开启扇的窗扇和窗框都采用在工厂先组框的设计形式, 保证开启扇的精度及整体性。开启扇采用上部吊挂、防脱、防噪音设计, 在提高开启扇安全度的同时保证灵活、轻松。在开启框的角部采用不锈钢组角钢片加强角部连接, 提高平整度。
玻璃幕墙位于二至十层, 主要是明框的幕墙形式, 以1200宽为标准模数作立面竖框分格。采用新开发的65系列幕墙, 大大节约框件造价。由于工程地处的芜湖地区基本风压比较小, 幕墙采用6063-T5的立柱。在结构梁设置单支座, 采用单跨梁计算, 立柱的强度和挠度均能达到设计要求。玻璃大面选用6+12A+6中空Low-E玻璃, 层间结构梁外位置选用TP8浅蓝色钢化玻璃并设置防火岩棉, 依托1.5mm镀锌钢板支承。为使幕墙的立面更有层次感和韵律感, 在玻璃幕墙的横竖框件外设置突出玻璃面不等距离的竖向和横向装饰条。凸出玻璃面280mm的竖向装饰条在立柱内用螺栓连接, 而凸出玻璃面200mm的横向铝板装饰条在结构横梁用螺栓连接, 使之更便于独立安装。
根据立面造型凹凸的需要, 铝板幕墙分为土建面距离铝板完成面50mm及200mm的幕墙形式, 铝板均采用3mm厚的铝单板。土建面距离铝板面50mm的位置采用20×3角钢龙骨, 土建面距离铝板面200mm的大块面铝板幕墙竖向采用80×60×4钢通龙骨, 横向采用50×5角钢用螺栓连接, 立柱和横梁之间采用全螺栓连接, 在方便施工的同时, 还容易保证施工质量, 实现骨架的运动要求, 提高幕墙抗震变位能力。在铝板与结构收口处设置1.5mm厚的镀锌防水钢板, 有效防止水进入室内。由于此种铝板幕墙系统具有相对较小的自重, 龙骨体系可采用Q235B碳素结构钢而降低成本。幕墙和主体结构之间可实现三维调整, 既保证幕墙的平面度和垂直度, 又提高抗震性能。此外, 铝板与钢龙骨间采用硬质PVC间隔, 能完全杜绝“热桥”现象。
根据该工程所处位置、体型和高度, 风压按地面粗糙B类考虑, 风荷载最大标准取值为0.5k N/m2, 抗风压变形性能达到Ⅳ级。其主龙骨采用钢材, 主要受力型材壁厚均不小于3mm, 在强度和挠度均达到国家有关规范的标准的前提下, 与传统外挂式幕墙受力型材相比均较小。
作为外围护结构, 幕墙系统必须具备防水防渗透功能, 同时须将可能产生的渗漏水或室内结露水排到室外或进行集中处理。开启扇设计上悬窗系统能有效地阻止上部雨水的渗入, 四边均设置双道防水密封胶条, 并形成一个等压空腔, 在减小腔内外压力差的同时, 将透过第一道防水胶条的渗透水阻挡在第二道防水胶条之外, 并从开启扇下部边口排至室外。
幕墙变形主要是由温度应力或地震作用力等不利因素产生的, 消除这些变形的根本措施是通过合理的设计使幕墙本身具备吸收和消化变形的能力。为此, 在本幕墙构造设计上考虑合适的变形缝, 使温度应力、地震作用力分段被消化掉而不至于积累, 或避免由温度应力、地震作用力产生构件的内力, 同时幕墙安装的二次分离结构也使幕墙与主体结构之间保持为弹性连接。而由主体结构在风荷载作用或水平地震作用力的影响下则允许幕墙系统产生水平位移。根据抗震规范, 本幕墙系统采用七度抗震设防设计, 幕墙的面板与骨架间采用防脱、防滑设计。
本幕墙系统防火等级为二级, 防火时效1h。由于本幕墙系统为楼板支承, 按建筑上划分的每层楼各为独立的防火分区, 上下楼层之间并不需要像传统外挂式幕墙系统在与楼板之间须做隔断上下层的防火构造夹层, 各自然楼层之间依然以楼板和楼面封口梁隔断, 而主体结构本身已经满足建筑耐火极限, 因此能确保在发生火灾时上下楼层之间不会发生窜火现象和避免产生烟囱现象。此种构造也比在幕墙系统和主体结构之间做防火构造夹层的做法更能有效隔绝上下层之间的热传递, 提高幕墙的节能性能。除能节省防火构造夹层的工程造价外还能减少建筑额外能耗。
该幕墙为二类防雷分类, 为保证幕墙具有足够、连续有效的导电性能, 设置自身的防雷装置, 所有主梁均通过连接的钢角码与土建结构避雷均压环可靠连接, 幕墙设置的自身防雷均压环 ("12钢筋) 每隔两层设置一道, 同时幕墙也设置自身的避雷引下线 ("12钢筋) 与均压环牢靠焊接, 钢角码与铝合金主梁连接采用不锈钢避雷接触片, 土建预留均压环钢街头与钢角码连接则采用"12镀锌钢搭接连接, 搭接长度不小于100mm。由于幕墙金属构件较多, 容易产生静电感应作用, 这种静电感应形成的电压对人和设备会产生危害。因此, 消除静电感应除了幕墙的避雷体系外, 对于设备环节也要进行接地, 对金属杆件通过接地使静电荷作用泄放掉, 使带电体与大地等电位, 从而达到防雷接地、设备接地相统一, 才能有效防止静电感应对人和设备及幕墙造成的危害。
由于本幕墙系统的支承体系, 铝合金型材会与砂浆或混凝土接触的表面积会比传统外挂式幕墙体系多, 因此这种表面的接触腐蚀成为整个幕墙系统的重点。在构造上, 在与土建面连接的型材表面涂刷沥青涂漆加以保护。铝合金与钢材、镀锌钢等不同金属材料接触时都采用橡胶防腐垫片以防止产成电化学反应。铝合金型材、板材均采用氟碳喷涂处理, 钢结构型材采用热浸锌处理。金属构件连接处加设尼龙垫片, 以减少金构件之间的磨擦噪音。
本工程幕墙的设计使用年限为50年。在设计和施工是充分考虑到温度、湿度、潮气等环境影响, 受力杆件计算时考虑到温度应力的影响, 同时材料表面采取防腐蚀措施避免收到水和潮气的影响, 五金配件、螺栓等采用不锈钢材质、碳素钢件采取镀锌防腐, 在幕墙构造上保证将可能产生的冷凝水、渗漏水顺畅地排到室外、避免积水, 消除水的溶蚀作用。由于每层的幕墙均独立, 受力杆件不与上下楼层连续的构造, 使得本幕墙系统所有的玻璃面材均能自由更换, 并且外窗的玻璃均能从室内更换, 既便于出现色差时更换也减小投入使用后以外破损而须维修和保养的难度。
一般来说, 幕墙具有以下典型的特征:悬挂在主体结构框架的前面;不承受建筑结构的荷载:包括水平、垂直方向的荷载的非承重外墙;墙体自重和所受风荷载等, 都通过锚点传至建筑物的结构框架;幕墙构件之间的接缝设计和连接工艺, 应能使幕墙架设成任何样式的连续墙面。而在传统的分类中, 镶嵌在建筑洞口里, 缝隙可传力的结构, 长宽尺寸再大也不具备幕墙特征, 应称之为窗。从这个角度上说, 本项目的外围护结构在上述定义中严格来说并不能归类为幕墙, 但该项目在外观上确实具有幕墙的特征, 而又能切实地比传统幕墙系统降低工程造价。随着我国建筑业的迅猛发展, 玻璃幕墙、金属板幕墙、石材幕墙等建筑外围护结构被广泛采用, 各种幕墙年竣工面积超过500多万m2。如何贯彻“美观、实用、经济”的指导思想, 把建设节约型社会的方针落实到建筑设计上, 本项目做出了一些尝试。
摘要：本文结合一个工程实例, 介绍一种区别于传统外挂式的另一种楼板支承幕墙系统, 重点阐述这种幕墙系统在建筑外立面设计的优缺点及施工图设计和施工过程中的技术措施。
关键词：幕墙系统,楼板支承,建筑外立面,技术措施
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