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          浙江大華幕墻裝飾有限公司

          北京國際新聞文化中心幕墻的應用
          浙江大華幕墻裝飾有限公司 2010/5/10 專家觀點

          一、 前言

              自上世紀80年代幕墻傳入中國,二十年來,這種外圍護結構,因其可將建筑的使用功能與建筑裝飾功能有機地融為一體,從而受到業主、建筑師的青睞,得到迅速發展,成為現代城市建筑的一種標志。這種外墻飾面材料的選用也由最初的玻璃,發展成為玻璃、鋁板混合使用。通過建筑師對玻璃及鋁板的巧妙運用,實現了其建筑效果的夢想。猶如給建筑物穿了一件美麗的衣裳。然“山有千峰競秀,海納百川歸流。”在設計者對玻璃、鋁板感到單調乏味的時候,象征永恒和不朽的石材又成為飾面材料的新寵。人們說,建筑是一部石頭的史書,石材作為外裝飾材料,依然顯示出高貴、優雅、自然的品質,加之石材安裝與加工工藝的日益精湛,石材幕墻已越來越被社會所接受和喜愛。石材作為飾面材料體現出了高貴、典雅的建筑效果。北京國際新聞文化中心就是以石材作為主要飾面材料的外裝飾工程。

              二、工程概況

              本工程為北京國際新聞文化中心東樓座,位于長安街路南《北京日報》社辦公樓北側。由北京市建筑設計院設計?偨ㄖ娣e64,455m2,主樓22層,地下5層,檐高81.4m。工程為框架剪力墻結構,所在地區粗糙度為C類,按8度抗震設計,基本風壓W0=0.4KN/m2。

              其外工程范圍為:外墻高度范圍0~81.400m,局部85.300m;軸線范圍1/6~12(南立面做到7軸陰角處收口,北立面做到6軸陰角收口)/B-G墻面門窗、石材、玻璃幕墻以及突出墻面的裝飾、雨篷(含柱)和屋頂石材欄桿。

              主要裝飾項目用材如下:鋁合金窗:窗框選用鋁合金斷熱型材,表面氟碳噴涂處理,顏色為深褐色,開啟采用上懸外開形式。面材采用6+12A+6mm安全鍍膜中空玻璃,外片為6mm鋼化LOW-E鍍膜玻璃,內片為6mm厚的透明浮法玻璃。

              底部的玻璃幕墻:龍骨選用鋁合金斷熱型材,表面氟碳噴涂處理,顏色為深褐色,開啟采用上懸外開形式。面材采用6+12A+6mm安全鍍膜中空玻璃,外片為6mm鋼化LOW-E鍍膜玻璃,內片為6mm厚的透明浮法玻璃。

              石材幕墻:外墻石材主龍骨采用鋼型材,表面熱浸鍍鋅處理,石材采用暖灰色系列花崗巖。板塊表面形態分為兩種,標高范圍-0.45~9.6米為蘑菇石,其余標高范圍內為燒毛花崗巖板。其石材厚度有:平板部分30mm厚,弧形部分80mm厚。掛件和螺栓采用不銹鋼件。

              三、 幕墻設計

              1.分格設計

              本工程依據了相關的幕墻設計規范,充分體現了建筑師的設計思想,保證本工程獨特的建筑風格。為使施工具有可操作性和降低工程成本,設計時又考慮了如下因素:

              * 考慮面材利用率及加工安裝工藝性,盡量做到經濟合理。* 考慮與原來窗洞口和原幕墻的交接與對齊。

              * 滿足相鄰兩房間的封修。

              * 滿足層間防火封修構造要求。

              * 滿足結構強度和剛度要求。

              * 考慮各種不同材料交界、組合的處理方式。

              2.石材幕墻設計

              本工程的石材造型比較復雜,除大面石材外,有不同形狀的檐口,有愛奧尼柱,有凹凸線條,有紡錘形欄桿等。用外裝飾安裝形式完成這種仿歐式的石材建筑,無論從設計到安裝都具有一定的挑戰性。針對如此復雜的工程,在充分滿足外飾效果的同時,確保設計安裝的可靠性尤為重要。

              ⑴結構設計

              對于大面石材采用了外墻裝飾中常見的短槽式石材幕墻結構。短槽式結構方案,既經濟實惠、又安全可靠。該結構具有如下設計特點:

              * 石材安裝采用在石材上開槽的方式,用不銹鋼勾板實現石材的定位,達到定位安裝之目的。

              * 橫豎龍骨選用方形鋼管和角鋼表面熱浸鍍鋅處理,不僅使用壽命長,且強度高,剛度大,抗風壓變形性能好。

              * 石材端面開槽可在工廠內加工完畢,勾板與槽口間塞膠墊,并施結構膠,以滿足強度和彈性要求。由于石材重量完全由托板承受,故選用不銹鋼,提高其長時間的抗銹性能,從而保證結構的長久性、安全性,使結構壽命滿足整個外墻裝飾的使用年限,乃至整個建筑的使用年限要求。

              對于不同形狀的檐口,我們根據分格效果的要求,將石材加工成整體形狀的同時,盡量減少石材的重量,內部支撐是根據不同形狀設計成不同結構的鋼架,使其與主龍骨進行連接,形成支撐體系。鋼架與石材連接也采用了不銹鋼托板及背栓。本工程5層和21層處石材挑檐尺寸較大,21層的挑檐寬度為2.6m,5層挑檐的寬度為15.5m。21層挑檐采用內傾式排水,即將水排向屋面。5層挑檐與窗下口相連,無法采用內傾式排水,而用外傾式排水,雨水會污染立面石材,冬季在檐口處還會形成冰柱,經斟酌后在5層挑檐處加設了集水槽。雨水匯于集水槽后,經與集水槽相連的下水管導入建筑的內排水系統。

              愛奧尼柱,基本上是采用了成型石材,入口處的圓柱周圈分格為四拼,高度基本分格為600mm。半圓柱為整體,高度分格也基本為600mm,與大面石材形成統一的分格線,保證外視效果的美觀。托板與石材則通過上下勾板方式進行連接。

              對于凹凸的豎向線條,若采用一塊石材并通過開槽進行造型則成本較高,所以我們采用了分體設計,由平板石材及方柱拼接而成。拼接方法是在平板石材相應位置上開通孔,方柱上開盲孔,之后在孔內塞膠墊,并施結構膠,塞入不銹鋼銷,使平板石材及方柱無縫接觸,膠干后兩者即成為一體。對于與其相連的尺寸較小的轉角造型,轉折處采用了發絲接縫,兩塊石材通過不銹鋼夾鉗及環氧樹脂粘接劑連接成一個整體,外視效果好。與龍骨連接同大面石材。

              本工程的紡錘形欄桿,其主構架為鋼結構,方立柱由鋼結構圍成,外掛石材,兩柱間連接有兩道橫向鋼梁,上部為扶手。紡錘形立柱為整體造型石材,上下開有連接作用的盲孔,其與上下鋼梁通過不銹鋼銷進行連接。扶手的法國邊則為方形盒狀石材,與鋼梁連接。

              ⑵石材的選用

              本工程選用了山東小野田石材有限公司生產的優質國產櫻花紅花崗巖。板塊表面形態分為三種:蘑菇石、燒毛花崗巖板、光面花崗巖板。石材厚度有:平板部分30mm厚,弧形部分80mm厚。

              ①性能要求:

              二氧化硅含量應在70%以上;

              石材耐火性應在1500℃以上不發生崩壞;

              石材吸水性應小于1.0,石材彎曲強度設計值不小于8N/mm2;

              同一顏色石材幕墻上應采用同一礦脈的石板;

              ②石材應符合下列國家標準的規定:

              《天然花崗石荒料》(JC204)

              《天然花崗石建筑板材》(JC205)

              《天然飾面石材試驗方法、干燥、水飽和、凍融循環后壓縮強度試驗方法》(GB9966.1)

              《天然飾面石材實驗方法、彎曲強度實驗方法、體積、密度、真密度、真氣孔率、吸水率的實驗方法》(GB9966.3)

              《天然飾面石材實驗方法、耐磨性實驗方法》(GB9966.5)

              《天然飾面石材實驗方法、耐酸性實驗方法》 ( GB9966.6 )

              ③石材容許偏差

              3. 鋁合金窗、玻璃幕墻設計

              ⑴結構設計

              本工程鋁合金窗及玻璃幕墻均采用明框形式,開啟為上懸式,鋁合金表面作氟碳噴涂處理。工廠組裝框架,現場進行玻璃板塊安裝。該系統具有以下特點:

              * 面材采用低輻射鍍膜中空玻璃,型材采用斷熱形式,阻止熱量大量傳遞,有利于保持室內溫度,節約能源。

              * 車間加工組裝框架,現場施工安裝。工廠化程度高,加工精度易于保證,生產進度快,現場施工方便,安裝質量好,速度快。

              * 玻璃板塊通過扣條及膠條壓緊,玻璃板塊受力合理,安裝可靠,抗變形能力強。

              * 通過鋼板與洞口周邊的主體結構連接,可靠性好,且與主體間采用封修板進行封修,內充聚胺脂發泡,保溫隔熱性能優越。

              * 采用膠條及密封膠進行雙道密封,確保窗的氣密性、水密性。

              * 無噪音設計,型材與板塊均為浮動式,接觸處加彈性材料,具有消音功能。

              * 開啟窗兩道膠條密封,密封可靠,開啟靈活方便,且采用了多點鎖,結構可靠。為保證安全,大開啟采用了掛式結構,其受力更加合理。

              * 開啟方向為上懸外開形式,打開狀態遇雨時,開啟扇形成雨幕,防止雨水落入室內。

              * 因洞口上部弧型明框玻璃分格不規則,在滿足強度要求的基礎上采用整塊玻璃安裝來實現,在玻璃表面貼板來體現分格特點,這樣,既滿足了整個建筑外觀上的效果,也降低了成本,同時使安裝簡易可靠。

              本工程底部玻璃幕墻采用的結構基本與窗相同,不同的是幕墻外掛在主體之外,與主體是通過轉接件與埋件進行螺栓連接,可實現三維調整。豎框通過插芯進行連接,豎框間可實現伸縮。

              ⑵鋁合金窗性能設計

              ①風壓強度性能:試驗方法按《建筑外窗抗風壓性能分級及其檢測方法》(GB7106)的規定。本工程鋁合金窗風壓強度性能達到Ⅳ級。

              ②空氣滲透性能:試驗方法按《建筑外窗空氣滲透性能分級及其檢測方法》(GB7107)的規定。本工程鋁合金窗空氣滲透性能固定部分為Ⅰ級。開啟部分為Ⅱ級。

              ③雨水滲漏性能:試驗方法按《建筑外窗雨水滲漏性能分級及其檢測方法》(GB7108 )的規定。本工程鋁合金窗雨水滲漏性能固定部分為Ⅰ級。開啟部分為Ⅱ級。

              ④保溫性能:試驗方法按《建筑外窗保溫性能分級及其檢測方法》( Gb8484 )的規定。本工程鋁合金窗的熱阻值大于0.25m2·K/W,保溫性能為Ⅲ級。

              ⑤隔聲性能:試驗方法按《建筑外窗保溫性能分級及其檢測方法》( Gb8485 )的規定。本工程鋁合金窗的空氣聲計權隔聲量大于30dB,隔聲性能為Ⅳ級。

              ⑥啟閉性能:實驗用窗按使用狀態安裝在試驗裝置上,窗呈關閉狀態,在垂直于窗扇執手位置處,施加50N的力之后,觀察窗扇能否靈活開啟。

              ⑶幕墻性能設計

              幕墻性能設計指標包括以下七個方面:

              風壓變形性能/空氣滲透性能/雨水滲漏性能/保溫性能/隔聲性能(以上由國家標準GB/T15225規定)/平面變形性能/耐沖擊性能(JGJ102-96規定)。另外補充說明:防火設計/防雷設計/耐腐蝕設計。

              ①風壓變形性能

              風壓變形性能是指建筑幕墻在與其相垂直的風壓作用下,保持正常性能不發生任何損壞的能力。

              本工程按照《玻璃幕墻工程技術規范》及《建筑結構荷載規范》對風荷載標準值進行了計算,保證鋁型材龍骨相對撓度≤1/180,鋼龍骨相對撓度≤1/300;鋁型材龍骨絕對撓度f=20mm,鋼龍骨絕對撓度f=15mm。按其計算值將幕墻風壓變形性能分級確定在Ⅳ級,以保證本工程幕墻在陣風襲擊下不受損壞,保證安全。

              ②空氣滲透性能

              空氣滲透性能是指在風壓作用下,其開啟部分為關閉狀況的幕墻透過空氣的性能。

              在本工程設計中,幕墻采用膠條及密封膠雙道密封,石材幕墻采用密封膠進行可靠密封。本工程玻璃幕墻設計空氣滲透性能為Ⅱ級。

              ③雨水滲漏性能

              雨水滲漏性能是指在風雨同時作用下,幕墻透過雨水的能力。

              在本工程設計中,玻璃幕墻采用等壓腔原理防水,且密封膠及膠條雙道密,密封性能好。石材幕墻采用密封膠進行可靠密封。本工程玻璃幕墻設計雨水滲漏性能為Ⅱ級。

              ④保溫性能

              保溫性能是指在幕墻兩存在空氣溫度差條件下,幕墻阻抗從高溫一側向低溫一側傳熱的能力。

              本工程在幕墻設計中,根據功能要求選擇材料,玻璃為鍍膜中空玻璃,保溫效果良好,而石材后部背襯墻體,且設置有50mm厚的保溫巖棉,因此幕墻的隔熱性能較好。

              ⑤隔聲性能

              隔聲性能是指通過空氣傳到幕墻外表面的噪聲經過幕墻反射,吸收和其他能量轉化后的減少量,稱為幕墻的有效隔聲量。幕墻隔聲性能分級以聲音平均透過損失表示,其分級值如下表。

              本工程外墻所用材料都能達到很好的隔音效果,玻璃采用中空玻璃,有很好的隔音作用(32dB以上)。石材幕墻背部為墻體,且設置了保溫巖棉,也具有良好的隔聲效果。本工程玻璃幕墻設計隔聲性能為Ⅲ級。

              * 其次所有硬性接觸處均采用了彈性連接,這樣不但滿足了因溫差作用而產生的伸縮效應,而且又消除了伸縮噪音。

              ⑥幕墻平面內變形性能

              幕墻平面內變形性能表征幕墻全部構造在建筑物層間變位強制幕墻變形后應予以保持的性能。

              在地震和大風作用下,建筑物各層之間產生相對位移時,幕墻構件就會產生水平方向的強制位移。由于在驗算材料強度時,已按標準取用風載和地震力的組合效應,在地震和大風作用下,產生強制水平位移時,板塊之間相對獨立,不能造成板塊間的擠壓破損。

              本工程幕墻設計平面內變形性能為Ⅱ級。

              ⑦耐沖擊性能

              耐沖擊性能表示幕墻對冰雹、大風時飛來物、飛鳥等撞擊的能力。耐沖擊性能可用撞擊力的運動值分級。

              本工程采用的玻璃及石材均具有良好抗沖擊性能。

              ⑧防火性能說明

              幕墻作為建筑物的外圍護結構,是建筑的重要組成部分,因此防火設計是非常重要的?鐚娱g的幕墻在結構樓板上、下二層間通過設計安裝斷火設施(層間封修,且連續整個平面周區),房間之間在隔墻部分安裝斷火設施與層間封修連成一體,能有效地阻止一旦失火而造成的火勢蔓延。防火性能設計和防火等級大小,是衡量幕墻功能優良與否的一個重要指標。根據《建筑設計防火規范》中規定:窗間墻的填充材料采用非燃燒材料,如其墻面采用耐火極限不低于1h的非燃燒材料時,其墻內填充材料可采用難燃燒材料。

              a.幕墻裝飾材料全部是難燃或非燃燒體。

              b.幕墻與主體結構的連接件和預埋件外露部分均設在防火保護區內。

              采用以上措施,耐火極限能夠滿足本工程的要求,為消防工作爭取了時間,有效地保障人員和財產的安全。

              ⑨防雷設計

              幕墻形成了自身的防雷體系,并與主體結構可靠接地,共同形成防雷體系。

              按照《建筑防雷設計規范》(GB50057-93)要求,建筑物防雷設計,不僅考慮頂層雷擊,還要考慮側向雷擊。由于本工程大面積使用玻璃和石材,屬重要防雷建筑。合理的防雷措施將使外飾面免受雷擊,達到安全使用功能。

              我公司幕墻設計中,采用鍍鋅扁鐵將豎框與均壓環相連,保證建筑的安全,防止雷電損害,防止板塊表面產生靜電現象。

              ⑩耐腐蝕性設計

              在材料選擇上,鋁合金型材進行了氟碳噴涂處理,鋼龍骨進行了熱浸鍍鋅處理,所用的連接件除具有一定的強度外,所有鋼制零部件均進行了與其功能和位置相宜的防護處理,也具有足夠的耐氣候性。如:螺釘、墊圈等附件選用不銹鋼件,所有連接角碼均采取表面鍍鋅防腐處理,所有的密封件為耐腐蝕的非金屬材料。不同金屬材料之間加設絕緣墊片,以防止電化腐蝕。

              四、結束語

              從女媧氏煉石補天那一刻起,石頭就已經載入了人類文明的史冊。如今形狀復雜的石材也載入了外裝飾工程的史冊。“北京國際新聞文化中心”工程以高貴雄渾的身姿屹立在北京長安街頭,實現了人類對石材無限的欣賞和向往。
           

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