迪拜塔幕墙设计

迪拜塔幕墙设计发布时间：2011-08-30作者】：罗永增关键词】：迪拜塔，幕墙，设计，系统前言：迪拜塔的建筑设计由美国著名建筑师SOM设计的，设计的理念为“沙漠之花”在三个方向有如花瓣张开，隔10层左右就有一个平台。外墙采用不锈钢装饰条，在视觉上显得特别显眼。建筑分为三部分，第一部分为酒店,世界上第一家AMANI酒店就坐落在这里。第二部分为办公楼；第三部分为住宅。每一部分都有单独的入口大堂。主楼建筑高度超过800米，为世界第一高楼。本人作为整个项目管理公司分管幕墙的幕墙经理，在两年多的时间里，

从幕墙开始到几乎结束，参与了设计和施工管理的整个过程。现将设计方面的心得与大家交流。图一：迪拜塔的设计理念图二：迪拜塔的幕墙照片一、主楼系统的结构设计。主楼的幕墙系统采用的是单元式系统，竖向采用明显的不锈钢饰条。里面部分和普通的单元式幕墙相类似，玻璃采用中空玻璃，外片为8mm厚，中间12mm的空气层，内片采用6+6的夹胶玻璃。由于该系统有个显著的特征，就是外面的不锈钢装饰条较大，而大楼的设计风压较大，风压的标准值达到了5.5Kpa，为了节省材料，在系统设计上主要利用装饰条内部的支撑材料来抵抗垂直于幕墙面的风荷载，在单元的接口处也主要利用装饰条之间的插芯来传力，装饰条的插芯承担了40%的荷载。这样就有效的减少内部普通型材的用量，而且在插接处也避免了结构要求导致的更大的壁厚和更多的螺丝。达到经济化的最大要求。在单元式幕墙的设计中，上下单元接口处，特别是四角接缝处，是处理的重点和难点。在此处除了防水的要求之外，结构传力也是非常重要的。由于单元是吊挂的，重力直接通过竖料传递到固定码上。在水槽处，没有垂直向的荷载，只有水平进出方向的荷载。相当于上部单元底部为简支。水平力通过上面单元的竖料传递给下单元的顶横料，这样顶横料的水槽底部会产生一个局部弯矩。此处要注意的是集中力作用在顶横料的一侧，在计算假设上不应该考虑整个长度平均来承受该局部弯矩。通常为了降低该部分的材料壁厚，设计上会采用一个壁厚较厚的水槽料来协助横料来承担该局部弯矩。该水槽料将承担大部分的力到横料下部，而顶横料的荷载，继续传递给下部的竖料。在计算上，顶横料和水槽料的局部弯曲，还有顶横料和下部竖料连接的螺丝，是计算的重点。同时在计算中，顶横料除了承担上面单元传来的荷载，还要考虑层间面板传递来的三角形或者梯形荷载。IB准 ：＞?xF11OUTSIDETULMIMXKWTW*图三：主楼标准竖料节点图图四：主楼标准顶底横料节点图IIT-0■wTOUKIIT-0■wTOUK图五：主楼标准固定码节点图在幕墙的结构计算中，荷载从面板传递到框料后，集中到竖料上，由于公母料之间是对插在一起的，两根料在相同部位的的变形量是相同的。因此，每根竖料承受的荷载比例是按照它们的惯性矩来分配的。在实际的项目中，由于公母料的截面不一样，所承受的荷载也不是平均分配的。这样就可能导致左右两侧的固定码受力的不一致。在一般的项目中，公母料的截面惯性矩相差不会很大，所有平均分配的假设还是能基本满足工程要求的。但是在本项目中，由于公料上还附加了竖向的连续装饰条，这一侧承受了大约90%的荷载，竖料承受荷载的巨大差异，让人不禁怀疑每侧码件承受50%荷载的合理性。所以，当厂商的计算书考虑两侧的固定码平均承受时，顾问提出了反对意见。为了正确了解本工程的实际受力情况，特意安排了一个试验，该试验的目的有以下两个：1、确定每个固定码承受的反力。2、根据施加的荷载值，和结构计算的数值进行比较，看结构计算和实际结果是否相符。测试的步骤如下：1、如下图六所示，将3.7米长的竖料固定于架子上。图六：测试竖料布置图FK-LIJUl-L 丄:M—伽p：ihkJ：i：n.ru~E工LICA4〔：上汕|_藝d蚯poir-rslytHIIKKSTE：-P」.无图七：荷载施加图2、跨中1/3的部位为施加荷载部位unkit5tb.：i:k.wa”vhiLHLH.ilunkit5tb.：i:k.wa”vhiLHLH.il"iWI~1-bFFiF盘!£■D7FA1LQJ圧艸皿贩_SLC7iONA-^ -CEAI宾M:阪丽T而正茫CTMRRfull3FFTi：a■m图八：反力测量图3、在固定码位置设感应器，来测量公母料分配的荷载比值。4、在跨中和端部放置变位计，用来测跨中的净挠度。5、为保证数值的稳定性，要保证数字至少保持10秒以上。参照风压的数值，在1/3部位对应施加的荷载如下：-AAT1.0Wa2@THIRDPOINTS[272.27kg2.0kPa544.55kg25kPa680.68kg3.0ltPa816.82kg3.5kP^952.66kg40kPa1089.09kg

图九：测试实景图测试的结果如下： MU1QONLOADTESTINGI.D^dsiskilDErnm>!pswfthetwoJn^cJcellsTnrRrlMideF#K31fl.tFTvthlMjile%Female%272ns136212撷3(J一仙讪2265^55BJ24J5701竹41hid(75327耳0JI-9*2SM373.92740帖由4236K7M4491.1536tT>ateTested-h'lny14B2007根据测试的结果，大约有61%的荷载是通过公竖料上的固定码传递的。该测试结果和之前的假设基本符合。为设计提供了有力的依据。二、主楼系统的防水设计在幕墙系统中，防水是最重要的指标之一。本项目采用的标准为美国的ASTM的水密性要求。在该标准中有静态水测试和动态水测试两项内容，静态水是在一个固定的压力差下面测试水密性；动态水测试是在喷水的同时，采用飞机引擎吹到一定的压力下，看系统的水密性。除此之外，美标中还规定了重复水试验，就是在100%荷载标准值测试以及位移测试后还要分别重复静态和动态水的测试。在单元式幕墙系统中，应至少采用一个等压腔，两道防水防线，最好是干湿各一道，才能有效的起到真正的防水。同时在材料的合处，也是防水的弱点，特别是横竖料的接口，以及转角处，在安装之前要预先挤满胶。在防水方面以下几部分是处理的重点：1、 竖料和竖料之间接缝的处理。2、 单元顶底横料接缝的处理。3、 可视玻璃和框料接缝的处理。4、 单元的十字接缝的处理。5、横料和竖料接缝的处理。6、副框端头的处理。只要处理好以上的一些节点，基本上可以保证系统的水密性要求。在该项目的初步设计中，厂商在最初的设计中，仅考虑采用玻璃两侧的前后胶条两道防水。该设计忽略了以下两个问题：1、断热胶条是不能防水的。2、所采用的胶条在地震造主体结构的横向位移作用下，很容易产生变形，这就容易造成防水线的破坏。在风雨试验过程中，出现了漏水现象，在分析了原因后，后来在玻璃的侧边打密封胶，加了一道防水线，成功的通过了测试。图十：主楼幕墙测试照片

图十一：机电层测试样板安装照片在本工程中，还有个防水设计的难点是机电层的位置。由于该建筑本身的高度较高，如果按照普通的从下到上的安装顺序，幕墙安装缩需要的时间将会大大加长，为缩短施工工期，在设计上考虑以机械层的部位为安装区域分隔开来，这就为设计工作带来了难度。普通的单元式幕墙采用的是上下单元在水槽处结合，上单元的底横料可以直接插入下单元的上横料的水槽之中，这样就达到比较满意的气密和水密要求。但是在机械层以上的单元已经安装好的情况下，该如何实现并保证其性能的可靠性呢？在本工程中，如上图十一所示，将在机械层部位的单元分成上下两部分，上面部分采用双码，安装时候从下往上升，插入到上单元中。然后如图十一所示把中间单元由外向内靠，在此处的接口部位就无法形成连贯的水槽。因此该中间单元顶部和上单元交接的地方传力和防水是设计的难点和重点。\图十二：机电层测试样板安装照片

\图十二：机电层测试样板安装照片由于上下接口处为防水的薄弱点，本工程处理的方法是如图十三所示，在后面额外加了一块板，和上单元固定起来，上下通过间距50MM的M6的螺丝连接起来，同时在内侧打胶。该处理不仅在结构上有利荷载的传递，同时在系统上增加了一道防护，以确