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      璧山文化艺术中心幕墙设计方案

      发布时间:2018-6-15 9:45:59浏览次数:10584文章出处:幕墙工程深化设计

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      璧山文化艺术中心幕墙设计方案

      (图01  璧山文化艺术中心主图)


      璧山文化艺术中心幕墙设计方案工程概况


        工程名称:璧山文化艺术中心

        建设地点:重庆市璧山区璧城镇

        建设单位:重庆会客建筑发展有限公司

        设计公司:中开智慧艺型建筑有限公司

        占地面积:35348.84平方米

        建筑面积:37736.51平方米

        幕墙面积:30.25万平方米

        建筑高度:123米

        工程概况:本工程作为重庆绿岛新区公共服务中心建筑群最重要的公共文化建筑,文化艺术中心的建成开放,不但进一步完善了璧山城市功能,同时也成就了又一座壁山的城市新地标。壁山文化艺术中心分为三座独立的建筑,整体为晶体造型,以钻石切割的手法,将三栋建筑“雕刻”成晶体造型,局部打造成锥体状,外立面全部采用镜面玻璃幕墙,犹如钻石的切割面一般璀璨生辉,加之南面的人工湖,整个建筑镶嵌于绿林碧水之间,交相辉映,更显晶莹剔透。


      璧山文化艺术中心幕墙设计方案

      (图02  璧山文化艺术中心侧面)


      璧山文化艺术中心幕墙设计方案幕墙设计技术参数及性能指标设计


        1)雨水渗透性能(水密性)设计:雨水渗透性能系指在风雨同时作用下幕墙透过雨水的能力;雨水渗透性能设计值以作用在幕墙表面的风压标准值除以2.25作为幕墙固定部分的设计值,可开启部分与固定部分对应。

        2)空气渗透性能设计:空气渗透性能系指在风压作用下,其开启部分为关闭状况的幕墙透过空气的性能。以10Pa压差下空气渗透量作为分级值。在玻璃幕墙、玻璃幕墙中,密封胶及胶条形成双道环形密封,气密性良好;根据与雨水渗透性能相当的原则确定为Ⅲ级。

        3)风压变形性能设计:风压变形性能系指建筑幕墙在与其相垂直的风压作用下,保持正常性能不发生任何损坏的能力;幕墙在风荷载标准值作用下,其主要受力构件中钢型材相对挠度不大于L/300,绝对挠度不大于15mm;铝材相对挠度不大于L/180,绝对挠度不大于20mm,且同时满足。本工程最大风压标准值为3KN/m2,最大设计值为4.2KN/m2,根据要求,风压变形性能确定为Ⅱ级;

        4)平面内变形性能设计:幕墙的平面内变形性能系指建筑幕墙在地震和大风作用下,建筑物各层之间产生相对位移时,幕墙构件产生水平方向的强制变形后,应予保持的性能。

        5)保温性能设计:保温性能系指在幕墙两侧存在空气温度差的条件下,幕墙阻抗从高温一侧向低温一侧传热的能力(不包括从缝隙中渗透空气的传热),幕墙的保温性能用传热系数K来表示。传热系数K的物理意义为:在稳定传热条件下,幕墙室内外两侧的空气温度差为1K,单位时间内通过单位面积的传热量,以W/m2.k计。

        6)隔声性能设计:隔声性能是指通过空气传到幕墙外表面的噪声经过幕墙反射,吸收其它幕墙的隔声性能系指通过空气传到建筑幕墙外表的噪声,经幕墙反射,吸收和其它能量转化后的减少量。

        7)耐腐蚀性能设计:在两种不同金属材料接触的部位设置防腐蚀橡胶片,防止电化学腐蚀。铝型材的表面采用氟碳喷涂或阳极氧化处理,钢材表面采用热浸镀锌防腐涂料处理。

        8)抗震性能设计:本工程抗震设防烈度为7度。花岗岩幕墙的面板与骨架间采用螺栓连接,具有较好的防滑防脱功能。


      璧山文化艺术中心

      (图03  璧山文化艺术中心有框幕墙)


      幕墙重要部位标准设计


        幕墙结构设计在幕墙设计中是一个重要的环节。玻璃幕墙属于建筑物外维护结构或装饰结构,应参照围护结构设计的标准来进行设计。其结构构成主要有支承结构体系与玻璃两大部分。相对主体结构而言,其可以有一定的位移,但不分担主体结构所受重力。设计时,应考虑幕墙自身重力荷载、直接承受迎面而来的风荷载以及地震时地震荷载。

        1、全玻幕墙:全玻幕墙,由玻璃肋和玻璃面板构成,面板为对边简支和多点简支形式,玻璃肋类似简支梁。

        点支承玻璃幕墙:点支承玻璃幕墙,由玻璃面板、点支承装置和支承结构构成。

        2、幕墙设计中易疏忽的设计环节。连接件的设计:连接件往往未进行设计计算。

        幕墙的传力路径为:面板的自重和所承受的风荷载、地震作用等通过连接件传给横梁一立柱一通过锚接点以点传递方式传至建筑物主框架。所以,连接件与主体结构的锚固承载力设计值应大于连接件本身的承载力设计值。幕墙本身变形能力较小,在水平地震或风荷载作用下,主体结构梁容易产生侧移。由于幕墙构件不能承受过大的位移,只能通过弹性连接件来避免主体结构过大侧移的影响。幕墙构件与立柱、横梁的连接要尽可靠地传递风荷、地震作用、自重作用及主体结构水平位移产生的影响,所以连接件须具有一定的适应位移的能力。

        幕墙的破坏,往往最先体现在连接点上,连接点出现问题,则造成整个结构体系出现安全隐患,故连接件的作用不可忽视,必须通过精密计算未确定。设计图中未交代或不重视连接件的构造设计和措施。风荷载作用下,幕墙与主体结构之间的连接件发生拔出、折断等严重破坏的情况比较少见,只要保证其足够的活动能力,使幕墙结构避免受主体结构过大位移的影响,一般不会出现这样的问题。但在地震作用下,幕墙和连接件会受到强烈的动力作用,相对而言更容易发生破坏。防止或减轻震害的主要途径是加强构造措施、精心设计、从严掌握。

        3、幕墙结构与主体砼结构应通过预埋件来进行连接,预埋件应在主体结构砼施工时埋入,且位置应准确。但在实际中,很多建筑幕墙因各种原因在主体结构施工完毕后再进行设计和施工,因此造成幕墙结构与主体结构连接的预埋件无法事先预埋。

        当无条件采用预埋件时,应采用其他可靠的连接措施,并通过试验确定其承载力。通常可采用后加化学植筋螺栓连接,螺栓直径和数量应通过承载力计算确定,且应进行承载力现场试验,必要时应进行极限拉、拔试验。施工操作时,应避开主体结构的受力钢筋及防止截断其受力筋。

        化学螺栓的锚固长度也应满足计算要求。实际工程实例中常遇见在屋顶女儿墙或楼层砼栏板上设置连接件,栏板厚度一般小于120mm。如此难以满足连接螺栓的锚固长度的需要,应根据实际情况采取相应的措施。另外,栏板上附加了幕墙传递来的作用效应,还应对栏板进行验算。幕墙与砌体结构连接时,宜在连接部位的主体结构上增设钢筋砼或钢结构梁、柱。轻质填充墙不应作为幕墙的支承结构。

        4、玻璃幕墙的防雷设计易疏漏

        高层建筑在被玻璃幕墙围护后,原建筑物的防雷装置由于玻璃幕墙的屏蔽效应,不能直接起到接闪和防雷作用,闪电对建筑物的雷击往往变成对玻璃幕墙的雷击。故防雷设计也是保证幕墙安全使用的一个重要环节,不可疏漏。

        有些幕墙设计中未作防雷设计,或虽有些做了防雷设计,其设计和技术措施也不到位,防雷未与主体建筑的防雷接地系统可靠连接,形成一个导电通畅的整体系统。


      璧山文化艺术中心幕墙设计方案图

      (图04  璧山文化艺术中心效果图)


      幕墙设计依据


        《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)

        《钢结构设计规范》(GB50017-2003)

        《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)

        《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)

        《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)

        《建筑结构焊接规程》(JGJ81-2002)

        《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规范》(JGJ82-91)

        《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)

        《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003

        《金属与玻璃幕墙工程技术规范》JGJ133-2001

        《建筑幕墙》GBT21086-2007

        《幕墙建筑设计防火规范》GB50016-2014

        《幕墙建筑防雷规范》GB50057-2010


      璧山文化艺术中心幕墙设计方案

      (图05  璧山文化艺术中心金属幕墙)


      幕墙结构设计


        1)按围护结构设计,不承受主体结构的荷载和地震作用。

        2)幕墙及其连接件应有足够的承载力、刚度和相对于主体结构的位移能力。

        3)非抗震设计的幕墙,在风力作用下其板材不应破碎。

        4)抗震设计的幕墙,在常遇地震作用下板材不应产生破损;在设防烈度地震作用下经修理后幕墙仍可使用;在罕遇地震作用下幕墙骨架不应脱落。

        5)构件设计应考虑重力荷载、风荷载、地震、温度和主体结构位移影响下的安全度。

        6)结构的受力要求:玻璃幕墙分格划分大小,直接影响到板厚和横框、竖框截面尺寸的大小,板块划分得越大,单块板面受到的总风力越大,其板厚要求更高,材料耗用量越大。在划分板块大小时,板的面积A与厚度t的关系:A∽t2(即面积增大到2倍,厚度要增至1.4倍。边长的增大与板厚的增加成正比。幕墙划分的趋势向小面积发展,建议一般情况下,玻璃的面积不超过3m2)。

        本项目干挂玻璃幕墙的结构形式与传统各种干挂玻璃幕墙形式均不相同,既不是单元式,也不是普通的构件式,这些多种结构系统经过多次论证后均被否定,最终选用了一种独特的幕墙结构系统,即“整体预制型菱形钢骨架系统”。


      璧山文化艺术中心幕墙设计方案玻璃面板均呈菱形方向布置设计


        玻璃立面为了形成整体的有机肌理,并便于玻璃面板开孔,玻璃面板设计为1131×1131的菱形布局,对角线长度为1600,故裙楼41个几何体按照1600/2=800的模数进行排列组合,形成有机的几何整体;特别强调的是,由于41个几何体形成了多个阴角和阳角,菱形立面所组成的阳角是整体效果的点睛之笔。为了整体效果美观,建筑师要求进行了多次实物样板的安装比较,最终选择所有的阳角均须采用整体玻璃进行装配。

        除此以外,玻璃面板上无规律的开孔布置,且孔洞中须安装深度达300mm的灯筒透镜,这些透镜必须安装在主次龙骨之间,不能打断主次龙骨。以上要求完全打破了玻璃幕墙的结构形式常规,即常规的横平竖直的龙骨框架不能使用,只能依照菱形玻璃的网络方向布置主次龙骨了。


           总结:上文为大家介绍了璧山文化艺术中心幕墙设计方案,免费在线阅读,免费下载Word文档。本页面分为工程概述、技术参数、性能设计指标、重要部位标准设计、设计依据、幕墙规范、幕墙结构设计、呈菱形方向布置设计等八个主要部分。

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