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    铝单板幕墙工程设计方案参考

    时间:2020-06-19   访问量:40

      铝单板幕墙工程设计方案参考

      1. 明框玻璃幕墙(采用60*125系列铝合金型材作龙骨,

      6mm玻璃钢化)

      2. 干挂石材幕墙(采用优质型钢作龙骨;优质花岗岩,厚度25mm)

      3. 铝单板造型(采用铝合金型材作龙骨,3mm厚优质铝板)

      4. 钢结构雨蓬(采用轻钢结构作龙骨,外包3mm厚优质铝板)


    1592038428479158.jpg


      二.设计依据

      1.设计基本参数

      地震设防烈度:7度。

      耐火等级2级

      基本风压值:W0=0.45N/m2。

      地区粗糙度:C类。

      幕墙设计时考虑自重﹑风荷载﹑地震作用﹑温度作用和不可预

      计力的最不利组合及组合系数

      2.设计依据

      桐乡市崇福镇广播电视站综合用房结施图;

      业主对原方案提出的意见(答疑结果)

      3.采用规范

      3.1幕墙设计规范

      s《建筑幕墙》JG3035-1996

      s《金属、石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001

      s《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003

      s《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225-94

      s《建筑幕墙空气渗透性能测试方法》GB/T15226-94

      s《建筑幕墙风压变形性能测试方法》GB/T15227-94

      s《建筑幕墙雨水渗透性能测试方法》GB/T15228-94

      3.2建筑设计规范

      s《建筑结构荷载规范》GB50009-2001

      s《建筑设计防火规范》GBJ16-87

      s《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-94

      s《建筑物防雷设计规范》GB50057-94

      s《建筑抗震设计规范》GBJ11-89

      s《民用建筑热工设计规范》GB50176-93

      s《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-89

      s《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87

      s《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

      s《建筑装饰工程施工及验收规范》JGJ73

      s《建筑玻璃应用技术规范》JGJ113-97

      3.3铝材规范

      s《铝及铝合金型材》GB3380-83

      s《铝合金建筑型材》GB/T5237-93

      s《铝及铝合金加工产品的化学成份》GB/T3190

      s《铝及铝合金阳极氧化-阳极氧化膜的总规范》GB8013-87

      s《铝及铝合金扎实制板材》GB3380-97

      3.4玻璃规范

      s《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-94

      s《浮法玻璃》GB11614-1999

      s《钢化玻璃》 GB9963-1999

      s《普通平板玻璃》 GB4871-85

      s《吸热玻璃》 JC/T536-94

      3.5钢结构设计规范

      s《钢结构设计规范》GBJ17-88

      s《碳素结构钢》GB700-88

      s《碳素结构钢和低合金结构钢》GB700-88

      s《低合金高强度结构钢》GB1597-94

      s《优质碳素结构钢技术条件》热扎薄钢板及钢带GB/ T912

      s《焊接结构用耐候钢》GB/T4172

      3.6胶类规范

      s《硅酮建筑密封胶》GB/T14683-93

      s《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-97

      s《聚硫建筑密封胶》 JC483-92

      s《中空玻璃用弹性密封剂》 JC486-92

      s《建筑幕墙窗用弹性密封剂》 JC485-92

      s《工业用橡胶板》GB5574

      3.7其他规范

      s《十字槽沉头螺钉》 GB819

      s《十字槽盘头螺钉》 GB818

      s《十字槽盘头自攻螺钉》 GB845

      s《标准型弹簧垫圈》 GB93

      s《六角头螺栓--全螺纹--C级》 GB5781

      s《紧固件机械性能不锈钢螺母》 GB3098.15-86

      s《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺母和螺柱》 GB/T3098.6-86

      s《紧固件机械性能 螺栓、螺钉、螺柱》 GB3098.1

      s《紧固件机械性能 自攻螺钉》 GB3098.5-85

      3.8性能检测方法:

      《建筑幕墙空气渗透性能检测方法》GB/T15226

      《建筑外墙保温性能分级及检测方法》GB8484-87

      《建筑外墙空气隔声性能分级及检测方法》GB8485-87

      《建筑外窗抗风压性能分级及其检测方法》GB/T7106-86

      《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》GB/T7107-86

      《建筑外窗雨水渗漏性能分级及其检测方法》GB/T7108-86

      《建筑幕墙风压变形性能检测方法》GB/T15227

      《建筑幕墙雨水渗透性能检测方法》GB/T15228

      三、主要材料说明

      1、铝型材:

      本工程选用国产优质铝型材,该型材是用31号锻铝(LD31)高温挤压成型,快速冷却并人工失效(T5)的型材。膜层厚度符合AA15级标准,最小膜厚不小于 15μm。此种工艺生产铝型材其强度、刚度及耐腐蚀符合GB/T5237-2000的规定。

      幕墙铝型材性能要求:

      1.1、 化学成份

      化学成份

      牌号SiFeCuMn MgCrZnTi其它铝

      60630.2~0.60.350.100.10.45~0.90.10.100.100.15余量

      1.2、力学物理性能

      合金牌号状态抗拉强度≥(Mpa)规定非比例伸长应力

      σp0.2≥(Mpa)伸长率≥(%)

      6063T51571108

      弹性模量7×104Mpa线膨胀系数2.35×10-5密度27.0KN/m3

      1.3、铝合金型材强度设计值:

      牌 号状 态强度设计值(Mpa)

      受拉受压受 剪

      6063T584.248.9

      1.4、表面质量:

      幕墙主龙骨及其它附材表面阳极氧化,幕墙外扣板表面氟碳喷涂。

      所有幕墙选用的铝合金构件应保证表面处理、颜色、镀膜厚度应均匀一致,并与幕墙主框料质量、外观一致。

      1.5、加工与组装精度:

      幕墙立柱长度允许偏差为±1mm;

      幕墙横梁长度允许偏差为±0.5mm;

      裁料端头不应有明显加工变形,毛刺不大于0.2mm;

      幕墙构件装配后每边及对角线允许偏差≤±2mm;

      2、钢材:

      钢件部分采用Q235A材料,焊接部位刷两遍防锈漆。其性能符合GB700规定。

      3、玻璃:

      玻璃幕墙;选用6mm镀膜玻璃(镀膜玻璃品牌待定),钢化;

      雨蓬玻璃:6+0.76PVB+6钢化夹胶玻璃;

      4、铝单板:

      选用3mm厚国产优质产品,表面三次氟碳处理,选用颜色为

      银灰色(暂定)。

      5胶:

      选用国产优质结构胶和密封胶。

      6附件及其它材料

      6. 1接和垫胶条及防雨垫胶条:

      为了保证密封性能及使用寿命,我们选用优质的改性PVC胶条,具有耐老化﹑弹性好﹑寿命长﹑相容性好等优点。

      6. 2 幕墙预埋件:

      预埋件选用10mm和Q235碳素结构钢进行加工制作,表面进行热浸镀锌处理。

      6. 3 幕墙钢制连接件:

      连接件及转接件选用8mm厚Q235碳素结构钢进行加工制作,所有钢连接件均作防腐处理,表面进行热浸镀锌处理。

      6. 4 石材幕墙连接件:

      选用4mm厚优质不锈钢板进行加工制作。

      6. 5标准件:

      所有标准件—螺栓﹑螺母﹑垫圈﹑自攻钉等均采用不锈钢件。

      6.6 防腐隔离垫:

      对于不同金属材料接合面均采用防腐隔离垫以隔离,放止腐蚀。

      6.7开启窗:

      开启窗滑撑铰链﹑限位器及窗锁等均选用国产优质不锈钢产品。

      6.8幕墙胶条﹑双面胶条﹑防腐垫﹑减震密封胶垫等均选用耐老化﹑弹

      性好的国产优质产品。

      6.9层间防火材料选用优质防火岩棉,厚度不宜小于70mm。

      四、性能说明

      1、风压变形性能:

      根据建筑高度、体形、基本风压等因素计算,合理选择型材系列。保证

      建筑幕墙在风荷载作用下,其主要受力杆件挠度限值:

      铝材:相对挠度不大于1/180,绝对挠度不大于20mm;

      钢材:相对挠度不大于1/300,绝对挠度不大于15mm;

      风压变形性:符合JG3035-96第Ⅰ级。

      计量单位分 级

      ⅠⅡⅢⅣⅤ

      KPa≥5<5 ≥4<4 ≥3<3 ≥2<2 ≥1

      2、空气渗透性能:

      有空调和采暖要求时,空气渗透性能应在10P a的内外压力差下,其固定部分的空气渗透量不应大于0.10m3/m.h,能有效地保证幕墙的气密性。

      固定部分符合JG3035-96第Ⅰ级

      计量单位分 级

      ⅠⅡⅢⅣⅤ

      m3/m.h 开启部分0.5>0.5, ≤1.5>1.5 ,≤2.5>2.5, ≤4.5>4.0, ≤6.0

      (10Pa)固定部分≤0.01>0.01, ≤0.05>0.05 ,≤0.10>0.10 ,≤0.20>0.20, ≤0.50

      3、雨水渗漏性能:

      应用双道密封及雨幕原理,在风荷载标准值除以2.25的风荷载作用下不应发生雨水渗漏。

      雨水渗透性:固定部分符合JG3035-96第Ⅰ级。

      计量单位分 级

      ⅠⅡⅢⅣⅤ

      Pa开启部分≥500≥350,<500≥250,<350≥150,<250≥100,<150

      固定部分≥2500≥1600,<2500≥1000,<1600≥700,<1000≥500,<700

      4、平面内变形性能:

      平面内变形性能以建筑物的层间相对位移值表示。在设计允许的相对位移范围内,玻璃幕墙不应损坏;

      平面内变形性能按不同结构类型弹性计算的位移控制值的3倍设计。

      本工程按平面内变形性能为γ≥1/100,Ⅰ级。

      分级指标分级

      ⅠⅡⅢⅣⅤ

      γγ≥1/1001/100>γ≥1/1501/200>γ≥1/1501/200>γ≥1/2501/250>γ≥1/300

      5、抗震性能:

      本工程幕墙按抗震裂度7度设防,对于玻璃幕墙动力放大系数取3.0

      6、隔声性能:

      隔声性能指标为大于等于30dB且小于35dB,隔声性能为Ⅲ级。

      性能计量单位分级

      ⅠⅡⅢⅣ

      隔音性dB≥40≥35,<40≥30,<35≥25,<30

      7、耐撞击性能:

      耐撞击性能210N.m/sec,Ⅱ级。

      计量单位分级

      ⅠⅡⅢⅣ

      N.m/secf≥280210≤f<280149≤f<21070≤f<140

      五.幕墙结构系统的设计

      设计指导思想

      立面分格设计根据业主的要求主要考虑以下因素:

      满足建筑设计效果要求;

      考虑面板材料的利用率及安装的工艺性,力求做到经济合理;

      合理的采光;

      满足两相邻房间的封修要求;

      满足各层之间的防火封修要求;

      满足建筑防雷设计要求;

      满足结构强度和刚度要求;

      满足室内装修需要;

      考虑不同材料交界处﹑转接处的连接处理方式;

      力求通过二次装饰设计充分体现原建筑艺术风格和建筑设计师的设

      计意图。我公司将以最合理﹑最完美的分格形式,保证本建筑艺术风格的体现和最大限度的降低成本。在设计上力求创新,始终将基调贯穿于整个设计当中,力求整幢大楼的设计达到统一﹑和谐﹑丰富完美的境地。

      1. 玻璃幕墙设计特点

      a:截面设计合理﹑力学性能优越;

      b:全部采用外挂式,安装简易﹑方便;

      c:外视垂直,胶缝得到良好控制;

      d:型材与玻璃的接触上采用镶嵌弹性接触;

      e:减少玻璃的应力变形;

      f:预埋紧固件﹑连接可靠性好;

      g:安装应力小,连接强度高;

      h:无电位腐蚀﹑使用寿命长。

      w在玻璃幕墙玻璃与主体框架的连接上,传统幕墙都采用自攻螺钉连

      接,即使采用螺栓连接,也是将钢螺钉拧入铝合金型材的螺纹槽内,还存在接触腐蚀问题,本公司采用预埋游动特制螺母;解决了接触电位腐蚀问题,从而使连接部位与其它部位等寿命,保证了幕墙的寿命。

      w幕墙龙骨前表面设计有密封胶条开口槽,配置安装密封胶条,实现了玻璃板块挂板与铝合金龙骨之间的弹性连接,整强了幕墙的密封性,

      w玻璃幕墙采用了外挂扣板的结构形式,使玻璃幕墙的安装方便且安全可靠; w雨水渗透性能:是指在风雨同时作用下,幕墙透过雨水的能力,本系列幕墙满足标准JG3035-1996中Ⅰ级。幕墙的力柱与横梁的截面形式是按照等压原理设计的,在防水处理上,首先通过雨屏排除外部水,而对于内部水则以等压腔排水方式排除,从而保证防渗漏的可靠性。玻璃幕墙的整个结构采用了二道密封,使幕墙有了良好的水密性,由于采用合理设计原理,对于幕墙使用寿命上给予了充分的保证。

      w空气渗透性能:是只在风压作用下,其开启部分为关闭状态的幕墙透过空气的性能,本系列幕墙满足标准JG3035-1996中的Ⅰ级,二道密封的幕墙结构具有良好的气密性。

      w幕墙的抗震设计:玻璃幕墙平面内变形是由于建筑物受地震力作用发生的侧移引起的,本系列幕墙在安装上采用了柔性挂接结构;即幕墙竖龙骨采用悬挂结构,上端通过连接钢件与预埋件相连接,下端自由伸缩,立柱与立柱之间用铝芯子进行插接,并留有15mm的伸缩缝;幕墙横龙骨在与竖框连接时在连接角材上加工长孔,并与竖框之间留有3 mm的伸缩风缝,在铝合金与钢件之间用1mm厚PVC垫分隔,横竖龙骨之间用1.5mm厚橡胶垫分隔,从而保证整个幕墙体系能够适应由于地震力作用所产生的位移变形,并可消除因地震力作用﹑风荷载作用﹑温度变化﹑自身摩檫等产生的噪音。

      w 玻璃板块座装在横梁上,横向和竖向通过压板定距压紧,玻璃板块可浮动,能满足幕墙各种变位要求。

      w 所有硬性接触处,均采用弹性连接,满足了结构因温差作用而产生的伸缩效应,消除了幕墙的伸缩噪音,也提高了幕墙的抗震变位能力。同时由于密封性能的提高,保证了幕墙的隔音效果。

      w 利用等压原理,设双道密封胶条形成等压腔,保证幕墙的水密性和气密性。

      w 不同金属的接触面都使用尼龙垫片以防止电化腐蚀,提高幕墙使用寿命。

      w 竖梁与横梁为分体式安装结构,安装上可实现先立竖梁,后安装横梁。分体式安装结构使板块的安装及维护更方便快捷。

      w 采用定距压紧定位安装式结构,保证了玻璃表面平整度,避免了由于压紧力不均匀而造成的安装应力,避免了玻璃自爆现象。

      w 横梁与竖梁的连接采用浮动式结构,满足了横梁因温差作用而产生的伸缩变形要求,消除了幕墙的伸缩噪音,提高了系统的抗变位能力。

      w幕墙的防雷设计:本工程幕墙不仅考虑了顶点部防雷,还全面考虑了其横向﹑纵向及整体的防雷措施。顶部防雷主要依靠设置在顶部的避雷针或防雷带,而横向防雷则是将幕墙体系与建筑物主体的防雷网可靠连接,首先在立柱伸缩缝

      处用不锈钢的避雷连接片将立柱相连,为保证电流可靠通过,在连接前将立柱与避雷片接触部位的氧化膜除去,然后再将主体的避雷引线与幕墙预埋件焊接牢固,搭接长度不小于100mm,从而保证铝合金竖杆侧测得的冲击接地电阻不得大于10Ω,满足规范要求。

      w幕墙的防火设计:

      1. 在幕墙防火设计上我们进行了细致的考虑。首先是开启窗的预留,

      一方面保证在空调不能正常工作时的自然通风,另一方面在火灾发生时及

      时将热烟排出室外,不仅减少室内热量,而且减少因火灾而发生的压力荷

      载作用,延长了室内材料及结构的耐火极限。

      2. 另一方面的防火措施是阻止幕墙与墙体间的间隙,在火灾发生后由

      于这一间隙的存在,使火势极易通过竖井向上蔓延,从而导致玻璃幕墙

      遇高温后发生爆裂 熔化和脱落。根据《建筑设计防火规范》GBJ16和

      《高层民用建筑设计防火规范》GB50045的有关规定我公司的幕墙产品

      ,在房间及同一高度处的房间幕墙连接处,充实保温防火岩棉板,可阻

      止火势蔓延在一小时以上,外侧用镀锌板密封,从而将每个房间都设计

      成独立的防火分区,有效地保障了人员与财产的安全。

      w幕墙防腐设计

      在材料选择上,以使用耐腐蚀性材料为选材原则,对于采用的钢制零部件及现场焊接处理时,则作相宜的防护处理。

      材料选用:主龙骨采用铝合金型材和钢型材,铝型材表面进行了阳极氧化处理,氧化膜厚度AA15级标准,所有钢件表面均涂两遍防锈漆处理。所有的密封件为耐腐蚀的非金属材料。不同金属材料之间加设绝缘垫片,以防止电化腐蚀。

      现场施工:现场在做埋件补埋及转接件焊接时,焊后均涂两遍防锈漆,确保局部防腐蚀性能。

      工艺保证:所有钢转接件外表面均做防腐处理,钢件所需工艺孔等加工部位均在厂内加工好。

      w幕墙环保设计

      幕墙环保设计是城市建设的组成部分,外装饰又是工程的重要部分,在材料使用和构造上力求营造一个“绿色氛围”。利于使用者和周围环境免受污染。本工程所选主要材料均不会污染环境,所有主要材料均可回收利用。采用本结构最大限度减少了对环境有影响的硅酮结构胶和密封胶的用量,大量工作均在厂内完成,防止对幕墙及环境的污染。各种清洗剂及防锈漆等存放、运输严格按程序管理,定点存贮,完工后彻底清除。

      w玻璃防炸裂设计

      建筑玻璃的炸裂除了受到意外集中力的撞击原因而产生炸裂外,则主要就是由于玻璃内部热应力的原因,而产生的热炸裂。建筑玻璃的热炸裂是一个多因素综合性问题,对于玻璃自身来说,造成热炸裂的因素有三个方面:即热物理性能,力学性能,缺陷大小与分布。外部条件对热炸裂的影响也有三类原因:太阳辐射,外加荷载和设计因素。

      对于一般情况而言,制约玻璃热炸裂的因素主要有三个:

      第一:玻璃的吸热率。

      由于玻璃热炸裂的机理是玻璃吸收阳光中的红外线辐射,自身温度高,与边部的冷端之间形成温度梯度,造成非均匀膨胀或受到约束,形成热应力,进而使薄弱部位发生裂纹扩展,导致玻璃热炸裂。

      本工程我们采用的钢化玻璃,玻璃的吸热率较低,并且强度高,耐温变能力强,所以从这一点上,本工程采用的玻璃是不会产生热炸裂的。

      第二:玻璃的板面尺寸。

      玻璃的板面尺寸越大,受热膨胀后的变形也越大,形成的约束反力也越大,相应地造成更大的热应力,增加了热炸裂的几率,同时,板块尺寸越大,越容易受到其他荷载的更大叠加效应。

      本工程中,我们选用的玻璃为钢化玻璃,玻璃强度高,热稳定性强,同时我们对板块尺寸较大的玻璃,进行了非常严格的玻璃挤压应力与温差变形应力等计算,对于风荷载、热应力、边框变形、自重、装配应力等综合影响做全面考虑。另外,设计上,我们将与玻璃接触的材料采用柔性材料,并且采用定位安装、定距压紧的浮动式连接方式,满足了幕墙各种变位要求,避免了因结构变形而造成玻璃炸裂,因此,不会因设计因素而使玻璃产生热炸裂。

      第三:玻璃边的加工质量

      从热应力分析中指出:炸裂一般从玻璃边部起始,边部的拉应力最大,边部的加工缺陷最严重,所以改善边部的加工质量是提高建筑玻璃抗热炸裂能力的关键因素之一,因此本工程中,我们将严格控制玻璃的加工质量,将玻璃边部进行细磨倒角,并剔除有严重缺陷的玻璃。

      综合以上因素,本工程我们所选用的钢化玻璃经过我们详细的计算,合理的设计及严格的质量控制,是不会产生热炸裂的。

      w抗震设计

      当地震发生时,幕墙有两种震动原因。一是地震直接对幕墙的作用,另一个原因是当主体结构受震变形时,使依附在主体结构上的幕墙,被迫强制同步变形。因此做为主体的外围护结构的幕墙,只有使自己的变形、变位能力大于这些变形,才能保证不损坏。

      本工程抗震设防为7度,通过计算在幕墙的各个分体连接部位(如竖龙骨与连接件的螺接处;竖龙骨与竖龙骨之间的伸缩缝;横龙骨、竖龙骨的伸缩缝,板块与龙骨之间的活动连接,板块之间的缝隙。)留有活动余量用来保证,当设防烈度(或比设防烈度略高)的地震作用到来时,幕墙能满足抗震水准要求。

      2. 石材幕墙结构设计

      w 石材选用国产优质花岗岩,符合中国国家建材标准JC204﹑JC205:

      石材厚度 25mm,无色差。石材幕墙采用干挂结构,安装采用短槽

      式的连接方式,在每块石板上下两边各开两个短槽,开槽长度为

      160mm,深度15-20mm,槽宽6mm,短槽距石板端部距离为100mm,

      用勾板挂件实现石材板块的定位安装目的。

      w 勾板挂件采用4mm优质不锈钢板材料加工而成,以提高挂件的长时间

      防锈能力。

      w 石材幕墙采用钢骨架为承力杆件,立框选用10#槽钢,横框选用 50×50角钢进行焊接,表面均作热浸镀锌处理。在横框上按要求加工长槽孔,以便于安装石材板块时实现三维调整。采用此体系可使板材之间独立安装独立受力,不会产生因相互连接而造成的不可确定性应力积累﹑应力集 中,致使板材变形碎裂,每块石材自成体系,便于拆卸。

      w 由于石材及钢骨架均为冷热导体易在石材背面形成冷凝水或水蒸

      气,石材与建筑物主体结构外表面设计有足够的通气层,能使水蒸

      气在通气层中游动,逐步消失或生成冷凝水,通过排水通道排出,

      保证了幕墙内侧的合理干燥度。


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