幕墙设计总说明

**华中科技大学先进制造工程研究院楼1*楼外幕墙装饰工程-设计说明一．工程概况二．设计依据介绍三．设计构思四．设计原则五．系统构造设计说明六．主要材料说明七．设计性能指标八．幕墙质量的设计保证措施九．设计方案的平安性、实用可行性、经济性、美观性、维修方便性说明一、工程概况工程名称：文理学院科技园建立工程工程地点：**市东津新区建立单位：**华中科技大学先进制造工程研究院工程性质：科研办公及中试车间。本工程地上建筑层数为15层，建筑高度为59.5m，一层层高5.1米，二层层高4.2米，三层~十三层层高为3.9米，十三层以上局部楼层层高为3.8米；本工程外幕墙方案深化设计主要包括明框玻璃幕墙、铝单板装饰幕墙、轻钢构造铝单板雨棚、玻璃地弹门等。二、设计依据介绍2.1设计依据工程法人提供的建筑施工图、构造施工图、效果图等。业主和招标单位为招标文件所发的设计答疑资料。业主、和招标单位为这次招标所发的其它文件和通知。2.2根底荷载资料：**地区的根本风压值：0.45KN/m2(按50年一遇)地区粗糙类别：C类设计地震烈度：7度根本雪压：0.4KN/m2建筑物的耐火等级：二级2.3．主要设计标准、规"玻璃幕墙工程技术规"JGJ102-2003"建筑幕墙工程技术规"DGJ08-56-2012"金属与铝板幕墙工程技术规"JGJ133-2001"建筑玻璃应用技术规程"JGJ113-2009"建筑构造荷载规"GB50009-2012"钢构造设计规"GB50017-2003"建筑幕墙"GB/T21086-2007"钢构造设计规"GB50017-2003"高层民用建筑设计防火规"GB50045-95(2005年版)"建筑抗震设计规"GB50011-2010"建筑设计防火规"GB50016-2006"建筑物防雷设计规"GB50057-2010"冷弯薄壁型钢构造技术规"GB50018-2002"钢构造焊接规"GB50661-2011"变形铝及铝合金化学成份"GB/T3190-2008"建筑用隔热铝合金型材"JG175-2011"建筑用铝型材、铝板氟碳涂层"JG/T133-2000"铝合金建筑型材第1局部基材"GB5237.1-2008"铝合金建筑型材第5局部氟碳漆喷涂型材"GB5237.5-2008"铝合金建筑型材第6局部隔热型材"GB5237.6-2012"干挂饰面石材及其金属挂件"JC830.1、2-2005"铝幕墙板、板基"YS/T429.1-2000"铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板"YS/T429.2-2000"建筑幕墙用铝塑复合板"GB/T17748-2008"天然板石"GB/T18600-2009"天然花岗石荒料"JC/T204-2011"天然花岗石建筑板材"GB/T18601-2009"镀膜玻璃第1局部：控制镀膜玻璃"GB/T18915.1-2002"镀膜玻璃第2局部：低辐射镀膜玻璃"GB/T18915.2-2002"平板玻璃"GB11614-2009"建筑用平安玻璃第3局部：夹层玻璃"GB15763.3-2009"建筑用平安玻璃第2局部：钢化玻璃"GB15763.2-2005"中空玻璃"GB/T11944-2002"幕墙玻璃接缝用密封胶"JC/T882-2001"干挂石材幕墙用环氧胶粘剂"JC887-2001"建筑用硅酮构造密封胶"GB16776-2005"建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品"GB/T19686-2005"建筑装饰用天然石材防护剂"JC/T973-2005"聚硫建筑密封胶"JC/T483-2006"绝热用岩棉、矿棉及其制品"GB/T11835-2007"石材用建筑密封胶"JC/T883-2001"中空玻璃用弹性密封胶"JC/T486-2001"中空玻璃用丁基热熔密封胶"JC/T914-2003"封闭型沉头抽芯铆钉"GB/T12616-2004"封闭型平圆头抽芯铆钉"GB/T12615-2004"紧固件螺栓和螺钉通孔"GB/T5277-1985"紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母"GB/T3103.1-2002"紧固件机械性能不锈钢螺母"GB/T3098.15-2000"紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱"GB/T3098.6-2000"紧固件机械性能抽芯铆钉"GB/T3098.19-2004"紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹"GB/T3098.2-2000"紧固件机械性能螺母、细牙螺纹"GB/T3098.4-2000"紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱"GB/T3098.1-2010"紧固件机械性能自攻螺钉"GB/T3098.5-2000"紧固件术语盲铆钉"GB/T3099.2-2004"螺纹紧固件应力截面积和承载面积"GB/T16823.1-1997"十字槽盘头螺钉"GB/T818-2000"玻璃幕墙工程质量检验标准"JGJ/T139-2001"玻璃幕墙光学性能"GB/T18091-2000"钢构造工程施工质量验收规"GB50205-2001"建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法"GB/T15227-2007"建筑幕墙抗震性能振动台试验方法"GB/T18575-2001"建筑幕墙平面变形性能检测方法"GB/T18250-2000"建筑装饰装修工程质量验收规"GB50210-2001三、设计构思3.1.本建筑的整体外观设计构思在不改变原建筑构造，充分理解原建筑外观设计的根底上，运用玻璃幕墙，铝板装饰等元素，表现出建筑的庄重和谐、简洁大气的气质，充分表达出建筑的厚重感、现代感。3.2我们在充分理解及把握原设计理念的根底上，遵循现代美观、简洁大气、庄重典雅、和谐统一、经济实用的总体原则，合理运用玻璃、铝板等现代建筑材料，在立面划分、层次关系、色彩搭配、虚实结合以及材料做法、幕墙形式等方面进展仔细推敲比照后做了些取舍及调整和细化，具体如下：总之，外装饰幕墙工程是建筑个性给人最直接的冲击和表现，是建筑风格、艺术特色实现的重要组成局部，在设计风格上，我司遵循原有的建筑设计理念，符合了原有的建筑设计的要求，外表庄重大气、和谐统一、虚实结合，通过材质的不同特性及各细部的仔细推敲，以建筑特色来表达以人为本之精神。四、设计原则在确定了上述设计构思的前提下，我司对整个幕墙工程从外观设计、功能设计到构造设计均遵循如下四条设计原则：4.1.平安可靠原则：本工程作为人流量较大的建筑，平安可靠性将是首要考虑的因素。我司提供的幕墙设计方案，均充分考虑了风荷载、雪荷载、温度应力、地震作用等对幕墙的影响，同时充分考虑到主体构造位移的影响，具有良好的应变能力。在玻璃选择中，充分考虑玻璃的强度和平安性，玻璃采用了钢化平安措施。针对本工程隐框玻璃构造等设计重点部位，我司均已采取了相应的平安措施，确保幕墙使用的平安可靠。4.2.造型美观原则作为人员较多的学校建筑，需要通透、明亮、流畅，外交融是其自然要求。因此，幕墙已经具备很高的可供欣赏性。不仅要求造型美观，而且能展示出其美观的要素。为充分表达该建筑多功能综合性的建筑的特点，外墙设计要突出虚实结合、丰富多变、大方大气、通透性和时代感。幕墙面板以玻璃、石材、铝板有效相结合，表达出大型建筑立面的丰富感和韵律感。为了更好地协调这种建筑的丰富和韵律，幕墙设计时立面尽可能使各种线条整齐，从而使幕墙立面更统一。五、系统构造设计说明5.1明框玻璃幕墙系统：我司根据以往工程经历，结合本工程实际，经过精挑细选，我司特选用常规的明框玻璃幕墙系统，幕墙立柱采用60*100*4钢管外氟碳喷涂，明框横梁采用60*60*4钢管外氟碳喷涂。5.3.铝板幕墙系统：本工程玻璃幕墙外铝板装饰，铝板装饰连接构造为技术成熟的常规钢骨架连接，面板采用2.5.5.玻璃雨蓬系统：在入口处雨蓬采用了铝板雨蓬，这样设计使入口处简洁明亮，轻盈通透，满足了建筑的美观和功能的要求。面板采用2.5mm厚铝单板。主提骨架250*150*8镀锌钢龙骨，次龙骨采用L40*4镀锌角钢及40*40*4镀锌钢管，铝板雨棚钢构造与主体构造固接。构造平安可靠。外型轻巧美观，富有现代感。六、主要材料说明1.玻璃：玻璃推荐采用国产优质产品。材料清单如下：1〕.明框玻璃幕墙采用：6(LOW-E)+12A+6双钢化中空玻璃；2〕.地弹簧门采用：6(LOW-E)+12A+6双钢化中空玻璃；3.金属面板：本工程金属面板所采用2.5mm厚单层铝板，铝单板装饰面氟碳喷涂，涂膜平均厚度≥407.一般钢材：1〕钢材采用国产优质Q235B钢，应符合现行相关国家标准的有关规定。2〕保温材料：本工程建筑外墙保温由其他承包商承做。3〕防火材料：采用1.5厚镀锌钢板承托100厚防火岩棉作防火材料，其耐火极限可达2小时以上。七、设计性能指标幕墙的物理性能等级是依据建筑物所在的地区的地理、气候条件、建筑物高度、体型、环境以及建筑物的重要性等，并结合招标文件中的具体规定而选定的，其分级标准严格按照国家标准"建筑幕墙"GB/T21086-2007的容划分。物理性能包括以下容：抗风压性能、水密性能、气密性能、平面变形性能、空气声隔声性能、耐撞击性能、光学性能、热工性能等。7.1抗风压性能根据"建筑构造荷载规"GB50009-2012计算风压标准值，从而确定建筑幕墙的抗风压性能分级指标值P3，按照"建筑幕墙"GB/T21086-2007第条的规定，建筑幕墙的抗风压性能分级标准如下表所示。建筑幕墙抗风压性能分级表分级代号123456789分级指标值P3〔kPa〕1.0≤P3＜1.51.5≤P3＜2.02.0≤P3＜2.52.5≤P3＜3.03.0≤P3＜3.53.5≤P3＜4.04.0≤P3＜4.54.5≤P3＜5.0P3≥5.0注1：9级时需同时标注P3测试值。如：属9级〔5.5kPa〕注2：分级指标值P3为正、负风压测试值绝对值的较小值。P3为建筑幕墙抗风压性能分级指标，其取值不小于Wk，且不小于1.0kPa，在P3作用下，幕墙的支承体系和面板的相对挠度和绝对挠度不大于下表的要求。支承构造类型相对挠度〔L跨度〕绝对挠度〔mm〕构件式玻璃幕墙/单元式幕墙铝合金型材L/18020(30)a钢型材L/25020(30)b玻璃面板短边距/60—石材幕墙铝合金型材L/180—金属板幕墙/人造板幕墙钢型材L/250—点支承玻璃幕墙钢构造L/250—索杆构造L/200—玻璃面板长边孔距/60—全玻幕墙玻璃肋L/200—玻璃面板跨距/60—a,b：括号数据适用于跨距超过4500mm的建筑幕墙产品。根据风荷载标准值可确定本工程建筑幕墙抗风压性能分级指标，并确定相应的抗风压性能等级：墙角区〔最不利因素〕的最大风荷载标准值为1.526KN/㎡,该值对应的抗风压变形性能等级为2级；7.2气密性能本建筑幕墙气密性能等级设计为2级。建筑幕墙的气密性能以在标准状态下，压力差为10Pa的空气渗透量q为分级依据，按照"建筑幕墙"GB/T21086-2007第条的规定，建筑幕墙的气密性能分级标准如下面的两个表所示建筑幕墙开启局部气密性能分级分级代号1234分级指标值qL(m3/m·h)4.0≥qL＞2.52.5≥qL＞1.51.5≥qL＞0.5qL≤0.5建筑幕墙整体气密性能分级z分级代号1234分级指标值qA(m3/m2·h)4.0≥qA＞2.02.0≥qA＞1.21.2≥qA＞0.5qA≤0.5"建筑幕墙"GB/T21086-2007第条规定了建筑幕墙气密性能设计指标的一般规定，如下表所示。地区分类建筑层数、高度气密性能分级气密性能指标小于开启局部qL(m3/m·h)幕墙整体qA(m3/m2·h)夏热冬暖地区10层以下22.52.010层及以上31.51.2其他地区7层以下22.52.07层及以上31.51.2本工程所在地属于其他地区，建筑层数为3层，本建筑幕墙的气密性能等级设计为2级，符合上表的一般要求。7.3水密性能按照"建筑幕墙"GB/T21086-2007第条的规定，建筑幕墙的水密性能分级标准如下表所示。建筑幕墙水密性能分级分级代号12345分级指标值ΔP〔Pa〕固定局部500≤ΔP＜700700≤ΔP＜10001000≤ΔP＜15001500≤ΔP＜2000ΔP≥2000可开启局部250≤ΔP＜350350≤ΔP＜500500≤ΔP＜700700≤ΔP＜1000ΔP≥1000注：5级时需同时标注固定局部和开启局部ΔP的测试值。按照"建筑幕墙"GB/T21086-2007第条的规定，水密性能指标计算如下：P＝1000μzμsWo式中：P——水密性能指标〔Pa〕；μz——风压高度变化系数，取1.3164；μs——体型系数，可取1.2；Wo——根本风压〔kN/m2〕，取0.45。由"建筑气候区划标准"GB50178可查本工程所在地区，为非台风多发地区，故按75%取值。经计算得出，P＝533Pa，按规要求固定局部不低于700Pa，所以本建筑幕墙水密性能等级为2级。7.4平面变形性能建筑幕墙平面变形性能，非抗震设计时，应按主体构造弹性层间位移角限值进展设计；抗震设计时，应按主体构造弹性层间位移角限值的3倍进展设计。主体构造楼层最大弹性层间位移角如下表所示。主体构造楼层最大弹性层间位移角构造类型建筑高度H〔m〕H≤150150＜H≤250H＞250钢筋混凝土构造框架1/550——板柱-剪力墙1/800——框架-剪力墙、框架-核心筒1/800线性插值—筒中筒1/1000线性插值1/500剪力墙1/1000线性插值—框支层1/1000——多、高层构造1/300注：1〕表中弹性层间位移角=Δ/h，Δ为最大弹性层间位移量，h为层高2〕线性插值系指建筑高度在150m～250m间，层间位移角取1/800〔1/1000〕与1/500线性插值。按照"建筑幕墙"GB/T21086-2007第条的规定，建筑幕墙的平面变形性能分级标准如下表所示。建筑幕墙平面变形性能分级分级代号12345分级指标值γγ＜1/3001/300≤γ＜1/2001/200≤γ＜1/1501/150≤γ＜1/100γ≥1/100注：表中分级指标为建筑幕墙层间位移角本工程幕墙系统的连接件均采用三维六自由度可调节机构，使幕墙具有良好的抗变形能力。本建筑为钢筋混凝土框架-剪力墙构造，并采用抗震设计，建筑幕墙的层间位移角设计值为1/183，其平面变形性能为3级。7.5隔声性能建筑幕墙的空气声隔声性能以计权隔声量作为分级指标，按照"建筑幕墙"GB/T21086-2007第条的规定，空气声隔声性能分级标准如下表所示:建筑幕墙空气声隔声性能分级分级代号12345分级指标值(db)25≤RW＜3030≤RW＜3535≤RW＜4040≤RW＜45RW≥45注：5级时需同时标注RW的测试值。本工程幕墙玻璃选用6+12A+6LOW-E双钢化中空玻璃，中空玻璃对隔声具有良好的性能。本工程建筑幕墙隔声性能到达3级要求，即40＞Rw≥35dB.7.6耐撞击性能本工程幕墙的耐撞击性能可到达1/1级。建筑幕墙的耐撞击性能以撞击物体的撞击能量E和撞击物体的降落高度H为分级指标,以不使幕墙发生损伤为依据,按照"建筑幕墙"GB/T21086-2007第条的规定，耐撞击性能分级标准如下表所示:建筑幕墙耐撞击性能分级表分级指标1234室侧撞击能量E(N·m)700900＞900——降落高度H(mm)15002000＞2000——室外侧撞击能量E(N·m)300500800＞800降落高度H(mm)70011001800＞1800注：1性能标注时应按：室侧定级值/室外侧定级值。例如：2/3为室2级，室外3级。2当室侧定级值为3级时标注撞击能量实际测试值，当室外侧定级值为4时标注撞击能量实际测试值。例如：1200/1900室1200N·m，室外1900N·m。本工程采用的玻璃为6+12A+6LOW-E双钢化中空玻璃，室侧满足1级的耐撞击要求，室外侧满足1级的耐撞击要求。7.7热工性能"公共建筑节能设计标准"GB50189-2005等规定了建筑的各个部位的传热系数以及遮阳系数限值，不同的地区，不同的建筑形态、不同的立面有不同的要求，如下表所示。寒冷地区围护构造传热系数和遮阳系数围护构造部位体形系数≤0.3传热系数KW/(m2·K)0.3＜体形系数≤0.4传热系数KW/(m2·K)屋面≤0.55≤0.45外墙(包括非透明幕墙)≤0.60≤0.50底面接触室外空气的架空或外挑楼板≤0.60≤0.50非采暖房间与采暖房间的隔墙或楼板≤1.5≤1.5外窗〔包括透明幕墙〕传热系数KW/(m2·K)遮阳系数SC〔东、南、西向/北向〕传热系数KW/(m2·K)遮阳系数SC〔东、南、西向/北向〕单一朝向外窗(包括透明幕墙)窗墙面积比≤0.2≤3.5—≤3.0—0.2＜窗墙面积比≤0.3≤3.0—≤2.5—0.3＜窗墙面积比≤0.4≤2.7≤0.70/—≤2.3≤0.70/—0.4＜窗墙面积比≤0.5≤2.3≤0.60/—≤2.0≤0.60/—0.5＜窗墙面积比≤0.7≤2.0≤0.50/—≤1.8≤0.50/—屋顶透明局部≤2.7≤0.50≤2.7≤0.50有外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数；无外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数。按照"建筑幕墙"GB/T21086-2007第条的规定，建筑幕墙传热系数和玻璃幕墙遮阳系数的分级标准如下面两个表所示:建筑幕墙传热系数分级分级代号12345678分级指标值K(W/m2k)K≥5.05.0＞K≥4.04.0＞K≥3.03.0＞K≥2.52.5＞K≥2.02.0＞K≥1.51.5＞K≥1.0K＜1.0注：8级时需同时标注K的测试值。本工程所在地属于寒冷地区，玻璃幕墙主要以6+12A+6LOW-E双钢化中空玻璃为主，中间为12mm空气层；玻璃幕墙构造梁位、石材、铝板幕墙层设置保温层，使得幕墙的整体保温性能得到保证。经热工性能分析计算，本工程玻璃幕墙传热系数、遮阳系数满足建筑的节能要求。幕墙传热系数为4级，玻璃幕墙遮阳系数为4级。八、幕墙质量的设计保证措施1.幕墙的构造设计1〕幕墙构造在设计时考虑以下荷载和作用效应组合：◆风荷载：根本风压0.450KN/m2，地面粗糙度按C类考虑；◆雪荷载：根本雪压：0.4KN/m2◆幕墙自重：包括面板自重和支撑构造自重；◆施工荷载；◆地震作用：按7度设防；◆温度应力。2〕幕墙作构造强度验算计算如下节点和构件：◆幕墙系统与建筑主体构造的连接；构造胶的宽度和厚度；面材板块的强度验算和挠度控制；骨架的强度验算和挠度控制；连结配件强度验算。3〕构造设计要点本工程的幕墙构造设计中，在优先考虑幕墙构造平安性的前提下，采用节能型的设计思路进展优化设计。幕墙玻璃选用中空钢化玻璃，立柱横梁的构造形式简洁，传力路径清楚。外荷载作用于玻璃面板〔或铝板〕，横梁及立柱承载玻璃面板〔或铝板〕传递的作用力，同时立柱承载横梁传递的作用力，最后所有作用力，通过立柱，传递到与主体构造可靠连接的后埋件上。外荷载→玻璃面板→横梁↘↓立柱→连接件→后埋件在最大限度确保平安的同时，经计算尽量减少型材用料，降低工程造价。2.幕墙的节能设计：本工程地处中原地区，因此幕墙的节能设计十分重要。建筑的节能保温包含很多方面，而玻璃幕墙的节能保温是其重要组成局部，幕墙的节能主要是指通过产品的构造设计、材料选用等措施，使建筑物在使用过程中，以尽量少的能量损耗而获得理想的温度环境和光环境的过程。针对本工程实际，我们采取了以下措施：建筑构造柱、梁、外墙位置设置保温层〔其他承包商承做〕;玻璃幕墙玻璃选用中空钢化Low-E玻璃，开启窗两道密封，气密性能良好，节能保温性能效果显著。3.幕墙的防火设计：根据建筑设计要求，本工程耐火等级划定为二级，各项材料的耐火极限为2.0小时，因此对防火措施的要求也很严密。本工程幕墙防火除按建筑设计的防火分隔外，在竖向方向以每个自然楼层作为防火区进展防火处理。具体做法是在各层楼构造梁顶、底位置设置两道1.