【實例】光彩中心單元式幕墻設計及施工技術

　　北京光彩中心工程位于北京東單十字路口東南角，是集辦公、金融、商貿、娛樂、餐飲為一體的綜合建筑群，由中心主樓（23層）和四個配樓（18層）組成，總建筑面積25萬平方米，最大檐高99.262m，結構為框架剪力墻結構。外立面建筑做法為全建筑幕墻體系，風格嚴謹而豐富，以單元式幕墻為主，天然石材、玻璃、鋁材為主要材料。幕墻工程總面積約8萬m2，其中單元幕墻面積約4萬m2。單元式幕墻是國際上近年出現的高檔建筑外維護系統，是在工廠加工程度最高的一種類型。本工程對以往單元式幕墻設計的不足之處做了很好的改進，采用比較先進的材料，并通過精心的施工組織，達到了國內先進水平。


　　1、主要材料
　　（1）鋁材：選用國產優質鋁合金，狀態為6063A-T5，型材表面銀灰色氟炭噴涂（三涂）處理。


　　（2）玻璃：6+12+6mm中空玻璃：外片淺綠色本體鋼化，內片LOW-E透明鋼化中間充氬氣。具有良好的隔音降噪、陽光控制、減少熱傳遞、抗沖擊等適應和改善建筑環境的功能。


　　（3）石材：25mm厚光面寶金石花崗石，采用同一礦脈的石板。


　　（4）鋁板：國產防銹鋁板，厚度3.0mm。表面氟炭噴涂（三涂），膜層厚度不小于40μm；涂層磨損系數≥40；抗化學性、耐濕性、耐鹽水腐蝕性符合要求。


　　（5）結構膠及密封膠：GE公司SSG4400硅酮結構膠，SCS2003硅酮耐候膠。有良好的粘著力和延伸率、抗氣候變化、抗紫外線破壞、抗撕裂和抗老化等性能。


　　（6）密封墊和密封膠條：膠條選用EPDM膠條即三元乙丙膠條。抗老化性能好，制造容易，無污染，造價低廉，是較為理想的膠條材料。密封墊擠壓成塊、密封膠條擠壓成條，邵氏硬度為70±5并具有20％至30％的壓縮度。


　　2、單元式幕墻設計
　　單元式幕墻結構的構成原理是：根據建筑設計效果分格確定單元板塊的寬度，根據樓層高度確定單元板塊的高度，并在組裝廠中制成單元組件，一個單元板塊即為一個受力單元。安裝時將單元板塊固定在結構樓板（梁）上，采用上掛點設計，受力形式比較明確、合理。對比其他單元式幕墻,本工程具有如下特點：


　　2.1板塊之間的連接
　　本系統型材插接處為三道膠條密封，形成A、B兩等壓腔。板塊豎向多功能插芯連接定位，安裝可行，易保證板塊豎向拼縫的直線度和整幅幕墻的平整度。等壓腔內高外低，既保證幕墻室內冷凝水可以順利導向室外，又保證室外雨水不會倒流入室內，增加此處的密封性能，實現結構防水。


　　2.2與結構間連接
　　本工程采用了比較先進的槽形預埋件，結構施工時同步預埋。預埋在結構梁（板）側面，通過T型螺栓與轉接件相連。經過現場拉力檢驗（3組），結果分別達到26.5KN、23.9KN、24.4KN而未見破壞，滿足設計≥18.0KN要求。該種埋件與平板埋件比較具有如下特點：


　　（1）安全可靠，產品質量穩定，拉拔力破壞荷載可達72KN。

　　（2）調節性能好，其特殊的連接方式可以吸收較大的土建誤差，具有較大的調節余量，而平板埋件調節余量相對較小。

　　（3）連接靈活：可與多種轉接系統直接簡單連接，減少施工工序。平板埋件靈活性差，與系統連接時需搭焊角鋼或鋼板，增加了工序。

　　（4）無需焊接：通過T型螺栓連接，現場無需焊接，減少了工序，降低了成本，縮短了工期且無火災隱患。

　　（5）易于埋設：體積小，重量輕，加強工字鋼最長110mm且三根成一字排列，易于與主體結構連接

　　2.3轉接系統
　　樓板結構區域的幕墻板塊采用掛軸掛鉤式結構，這種結構具有三維空間調節功能，能有效的吸收建筑誤差，以保證單元板塊安裝的平整度。其主要特點如下：


　　（1）該系統受力狀態合理，能使幕墻與主體結構保持柔性連接，大大提高抗震性能，同時可避免板塊安裝同時的任何焊接工作。


　　（2）為防止由于幕墻釋放水平方向的溫度應力，而使轉接系統發出摩擦聲，使用一種PVC“防爆聲”裝置，將其裝配在掛鉤上，可以有效地緩沖震動和防止摩擦噪聲。


　　2.4幕墻的節能設計
　　現代幕墻已不再僅僅滿足于抗風壓、水密性、氣密性等基本性能，幕墻的環保節能越來越成為現代人衡量幕墻品質的指標，作為大型公共建筑，噪聲，光污染，熱量損失等都會對建筑及環境產生較大的影響。建筑幕墻的熱交換途徑主要是熱傳導，因此降低幕墻的熱傳導率是節能幕墻的最主要課題。


　　2.4.1透光部分采用目前熱損失最小的LOW-E中空玻璃，其導熱系數k值在1.8 w/m2.k以下；不透光部分（如石材、鋁板等）則在面板后面設置50mm厚的硬質玻璃纖維保溫板（k=0.045w/m2.k），并與面板和建筑主體之間留出空隙，以增加整體熱阻值，經計算導熱系數k=0.77 w/m2.k。 兩種型式幕墻的導熱系數均在幕墻允許最大導熱系數（2.45 w/m2.k）之內。


　　2.4.2隔熱斷橋型材
　　在以往的幕墻設計中，通常采用中空玻璃和保溫材料，往往忽視了鋁框的導熱問題。中空LOW-E玻璃的導熱系數為1.8w/m2.k ，鋁的導熱系數是玻璃的110倍，高達203w/m2.k ，其優良的導熱性能成為幕墻難以繼續忽視的傳熱途徑，將室內的熱量源源不斷地導向室外，加大了取暖負荷。根據本工程幕墻特點，采用熱阻值較大的聚酰胺尼龍斷熱條，將鋁型材的室外部分與室內部分隔開。該材料與鋁材等強，膨脹系數與鋁型材相近，耐久性好，因此能連同鋁材共同工作。


　　選用不同斷橋方案與不用斷橋的方案的型材熱阻值對比。

比較項目	方案A	方案B	方案C
節點型式	無斷熱橋	分離式斷橋（EPDM）	隔熱條式斷橋（PA66）
熱阻值（m2.k/w）	0.152	0.244	1.77

　　2.4.3密封性能良好
　　板塊之間通過插接關系連成整體，并通過三道密封膠條使其密封，根據試驗，空氣滲透性能可達到Ⅰ級，保證了幕墻的密閉性，達到了節能要求。


　　2.5方便的獨立更換功能
　　由于玻璃是易碎品，幕墻工程完工交付使用后，在陽光照射下，清洗過程中均可能損壞。因此能方便、安全地更換玻璃是相當重要的，本工程的解決方案，更換時，只需在室內拆下內罩板A和B，即可換下玻璃。


　　3、幕墻系統性能檢測
　　在單元幕墻施工前進行四項性能檢測：空氣滲透、雨水滲漏、風壓變形、平面內變形性能。

　　試驗單位：湖北省建筑幕墻檢測中心。

　　檢測設備：動風壓檢測系統。

　　檢測依據：GB/T 15225～15228-94 GB/T 18250-2000
　　檢測環境：氣溫：310k； 氣壓：100.20kPa。

　　樣件特征：樣件由四個單元板塊組成，其中，包括二個典型的石材板塊和二個典型的玻璃鋁板板塊。高度方向包含二個層高。樣件尺寸為4200×7875mm，玻璃最大尺寸為1250×1750mm。包含四個可開啟部分。

　　檢測結果及結論：

序號	檢測項目	檢測結果與分析		評定 等級
		測試數據	試驗現象及說明
1	風壓變形性能 變形檢測 反復受荷檢測 安全檢測	（Pa） P1＝1000 P2＝1500 P3＝2000	檢測依據：GB/T 15227-94 主要受力桿件相對面法線撓度未超過規定值。 試件未出現功能障礙及損壞。 試件未出現功能障礙及損壞。	Ⅳ級
2	空氣滲透性能 開啟部分 固定部分	（m3/h.m ） 0.156 0.015	檢測依據：GB/T 15226-94。在標準狀態下，單位時間、單位長度開啟縫的漏氣量。 單位時間、單位長度固定縫的漏氣量。	Ⅰ級 Ⅱ級
3	雨水滲漏性能 開啟部分 固定部分	（Pa） 700 1600	檢測依據：GB/T 15228-94 在700Pa壓力下，試件開啟未出現嚴重滲漏。 在1600Pa壓力下，試件固定部分未出現嚴重滲漏。	Ⅰ級 Ⅱ級
4	平面內變形性能	1/100	檢測依據：GB/T 18250-2000 對板塊層高3500mm進行試驗，±35.00mm相對位移值作用時試件未出現功能障礙及損壞。	Ⅰ級

　　4、主要施工技術
　　4.1單元板塊的組裝
　　單元板塊幕墻的顯著優點之一是將框架式幕墻中大量的現場工作轉化為工廠式的室內生產。這樣，最大程度的減少現場作業，受環境因素影響小，質量容易保證且相對穩定，又大大的提高了生產效率。單元板塊的制作質量是構成整個幕墻質量的最重要的基礎。


　　（1）單元板塊的組裝必須有適合實際情況的生產流水線。


　　（2）組裝廠應有完善的質量保證體系及檢查制度，對原材料、每道工序及最終的成品的質量進行嚴格有效地控制。


　　（3）根據設計圖紙和材料清單有序地挑選組裝成板塊所需的鋁型材、玻璃、石材、鋁板及各種附件。所有材料在加工前應符合規范及圖紙要求，并進行相應必要的檢測，合格后方可進行組裝。


　　（4）按照圖紙尺寸及要求將立柱、橫梁就位成框，用自攻螺釘進行連接。所有自攻螺釘的連接應使用氣動改錐安裝，嚴禁氣鉆擴孔。所有連接用自攻螺釘在安裝時應帶膠裝配。安裝完畢后的外露釘頭必須用密封膠全部覆蓋，且最小膠厚不小于2mm。


　　（5）安裝玻璃、各種形式的鋁板和不銹鋼板等幕墻覆面材料。


　　（6）注膠：注膠必須在潔凈無塵的操作間內進行，注膠溫度應在5℃－35℃，相對濕度應在35％-75％之間。


　　（7）單元板塊注膠后應水平放置在板架上，注意板塊不允許受任何擠壓。固化前板塊不能挪動及上墻安裝。


　　4.2單元板塊的吊裝技術
　　4.2.1在組裝廠組裝成檢驗合格的單元板塊后，方可運往工程現場。由于板塊的連接方式，必須至下而上進行安裝，安裝速度20～40塊/工作日。


　　4.2.2單元板塊的主要規格、重量：2750×3500玻璃板塊，重量為300kg；1500×3500石材板塊，重量為800kg。


　　4.2.3本工程結構型式比較復雜，因此不同部位采用不同的吊裝方式，主要分為兩種：

　　（1）底部無障礙的部位，在屋面設置移動式小吊車，板塊可從地面直接進行起吊安裝。


　　（2）底部有障礙的部位（如底部有裙房、挑板的部位）比較復雜，主要工作原理如下：在轉運層（13層、22層）設置轉運鋼平臺，在屋面安裝旋轉吊車，利用旋轉吊將單元板塊連同運輸車吊至轉運鋼平臺后，安裝萬向輪并發射到各個安裝部位，然后通過上一層的移動式小吊車從轉運層中吊出板塊并至下而上進行安裝。


　　4.2.4根據分格控制線及標高線進行板塊調整，達到要求后擰緊螺栓可進行下一板塊的安裝。


　　4.2.5防雷、層間防火的施工均可在樓內施工，并應達到驗收要求。


　　4.2.6其他收口部位如變形縫、檐口及與圓弧幕墻（框架幕墻）交接處采用吊籃施工，石材板塊室內面及樓層處等部位均由室內精裝修單位進行裝飾，在此不作過多介紹

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