青島大學體育館幕墻工程設計總一、概述工程名稱：青島大學體育館幕墻工程建設單位(業主)：青島大學青島紫竹科學園區廣場東廣場4#5#6#7#建設地點：青島大學校園內(寧夏路308號)。建筑設計單位：青島遠洋建筑設計有限公司5.工程概述：本建筑幕墻工程由以下五部分組成：二層采用點式幕墻;一層采用干掛石材及隱框玻璃幕墻，鋁板包柱，二層鋁板裝飾帶及鋁板吊頂.以下從幕墻的設計依據及所遵守的規范、幕墻分格及節點構造、幕墻性能指標和幕墻材料的選用等四個方面加以。二、設計依據1招標圖紙:青島大學體育館幕墻工程(青島遠洋建筑設計有限公司)2招標文件及答疑文件3建筑設計規范《建筑結構荷載規范》GB50009-2001《鋼結構設計規范》GBJ17-88《建筑設計防火規范》GBJ50016《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95（2001版）《民用建筑熱工設計規范》GB50176-93《采暖通風與空氣調節設計規范》GBJ19-87《民用建筑隔聲設計規范》GBJ118-88《建筑抗震設計規范》GB50011-2001《建筑物防雷設計規范》GB50057-94《混凝土結構設計規范》GBJ10-89《鋼筋砼高層建筑結構設計與施工規程》JGJ3-91《高層民用建筑鋼結構技術規程》JGJ99-984幕墻設計規范《建筑幕墻》JG3035-96《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ102-96《金屬、石材幕墻工程技術規范》(JGJ133-2001)《建筑幕墻工程技術規程》玻璃幕墻分冊DBJ08-56-96《玻璃幕墻工程質量檢驗標準》JGJ/T139-2001《建筑裝飾裝修工程質量驗收規范》GB50210-2001《建筑幕墻物理性能分級》GB/T15225-94《建筑幕墻風壓變形性能測試方法》GB/T15227-94《建筑幕墻雨水滲透性能測試方法》GB/T15228-94《建筑幕墻空氣滲透性能測試方法》GB/T15226-94《鋼結構施工及驗收規范》GB50205-2001《建筑工程質量驗收統一標準》GB50300-20015鋁型材規范《鋁合金建筑型材》GB/T5237-2000《鋁及鋁合金陽極氧化、陽極氧化膜的總規范》GB8013-87《鋁及鋁合金加工產品的化學成分》GB/T3190《鋁及鋁合金軋制板材》GB3380-97《鋁板幕墻、氟碳噴涂鋁單板》YS/T429.2-20006玻璃規范《建筑玻璃應用技術規程》JGJ113-97《浮法玻璃》GB11614-99《鋼化玻璃》GB9963-98《幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃》GB17841-1999《普通平板玻璃》GB4871-85《中空玻璃》GB11944-89《夾層玻璃》GB9962-99《吸熱玻璃》JC/T536-947．石材規范《天然花崗石荒料》JC204《天然花崗石建筑板材》GB/T18601-2001《干掛天然花崗石飾面建筑板材及其不銹鋼配件》JC830.2-1998《天然飾面石材實驗方法、干燥水飽和、凍循環后壓縮強度實驗方法》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、真氣空率、吸水率的實驗方法》GB9966.38鋼材規范《碳素結構鋼》GB700-88《低合金高強度結構鋼》GB1597《優質碳素結構鋼技術條件》GB699-88《不銹鋼棒》GB/T1220《不銹鋼冷加工鋼棒》GB/T4226《不銹鋼冷扎鋼板》GB/T3280-92《不銹鋼扎鋼板》GB/T4237-92《連續熱鍍鋅薄板和鋼帶》GB2518-889．膠等密封制品規范《硅酮建筑密封膏》GB/T14683-93《建筑用硅酮結構密封膠》GB16776-97《建筑幕墻窗用用彈性密封劑》JC485-92《聚硫建筑密封膠》JC483-92《中空玻璃用彈性密封劑》JC486-9210其它《鋁合金平開門》GB8478-87《鋁合金平開窗》GB8479-87《推拉窗標準》GB8480-87《地彈簧門標準》GB8482-87《建筑門窗扇開關方向及開關標準》GB5825-86《絕熱用巖棉礦棉及其制品》GB/T11835-98《建筑施工高處作業安全技術規范》JGJ80-91《施工現場臨時用電安全技術規范》JGJ46-88三、幕墻的節點構造設計1.點式玻璃幕墻東西立面點式玻璃幕墻采用不銹鋼拉桿體系、不銹鋼玻璃爪和12mm鋼化透明玻璃1.1采用駁接頭具有±10o的轉動空間，能保證了玻璃板塊在風壓作用下玻璃駁接位的轉動和位移要求。1.2采用具有長圓孔及大圓孔的玻璃爪，保證玻璃板塊處于懸掛狀態，并具有較大的活動空間。1.3采用拉桿體系使整個立面更加通透。1.4主要受力構件采用不銹鋼拉桿和鋼化玻璃，提高點支式玻璃幕墻的安全性能。1.5玻璃與金屬件間采用柔性連接，具有較強的減振消能作用，使玻璃幕墻能滿足抗震設計的需要。駁接頭的轉動玻璃與金屬件間采用柔性連接2.鋼結構桁架本工程的點式支承結構采用平行弦平面桁架，我司的設計有如下特點：2.1分格上采用大分格，使整個建筑通透。2.2鋼架在二層梁位置做一鉸支座，能夠有效減小鋼結構的截面，使整個系統經濟合理。2.3在鋼桁架的底支座加入彈簧裝置，在風荷載的作用下能夠彈性變形，減小支座的彎距并能夠有效吸收地震作用。2.4在鋼桁架頂部采用雙鉸單搖臂支點，能夠適應鋼架層面在強風作用下的上下位移。2.5在頂部采用風琴板密封膠條，能夠在頂部發生位移時保證與下部幕墻的密封性能。3.花崗巖幕墻部分本工程花崗巖幕墻龍骨采用方鋼管立柱、角鋼橫梁，掛件采用三維可調不銹鋼“T”型掛件；整個系統采用螺栓連接，龍骨表面采用熱鍍鋅防腐處理；面材板塊間采用退縫打膠，以突出其特有的建筑效果。3.1．主要受力構件立柱采用方形截面，有效的提高經濟效益。力學理論和無數的實踐證明，在同樣的用料情況下，采用方形截面具有最大的慣性矩、抵抗矩及經濟效益。3.2．石材連接件采用三維可調不銹鋼“T”型掛件，可以保證花崗巖面板的安裝質量，特別是保證安裝精度。三維微調功能的不銹鋼掛件如圖，通過掛件上的前后長孔，可以實現板塊的前后調整；通過掛件的翻轉及增加墊片，可以實現板塊的上下調整；通過掛件在板塊上的槽內滑動，可以實現板塊的左右調整。三維可調不銹鋼“T”型掛件3.3.整個幕墻連接采用全螺栓連接系統，可以防止在工地大面積燒焊破壞鋼件防腐蝕面層的同時，同時也提高了安裝精度及安裝速度。采用全螺栓連接可以對龍骨、板材的安裝誤差進行調整，使其在允許誤差范圍之內，可以有效提高安裝的精度，而且采用全螺栓連接對工人的操作要求不高，可以加快安裝速度，縮短施工工期。二種骨架連接體系的性能比較表比較項目現場焊接全螺栓連接備注耐腐蝕性能現場焊接的高溫破壞了鋼件的鍍鋅層，焊接位置的鋼件及焊縫的耐腐蝕能力較低。鋼件的保護層不會被破壞，采用不銹鋼連接螺栓，耐腐蝕能力較強。連接強度受施工現場工人的素質及作業認真程度影響較大，也不可能全部檢驗，安全隱患較大。對工人的要求較低，幾乎不存在安全隱患。溫度變形焊接結構的剛性較大，發生溫度變形時溫度應力也較大，可能會引起結構破壞或過度變形。各段間都留有溫度變形的位置，不會產生溫度應力。安裝精度主要構件在現場加工，加工精度較差；同時，現場焊接會產生較大的焊接變形，安裝精度較差。主要構件在工廠加工，加工精度較高；同時，安裝時也不會產生焊接變形，安裝精度較高。施工速度現場工作量大，安裝施工速度較慢。現場工作量少，施工速度較快。3.4.采用退縫打膠系統，在保證幕墻的密封性能、節約投資的情況下，具有無膠縫開縫系統的建筑效果。該方案的主要優點是在花崗巖幕墻分格不大的情況下滿足設計要求，成本較低。石材幕墻的密封系統常用的有平縫打膠系統，退縫打膠系統及開縫系統三種。其中退縫打膠系統是在傳統的平縫打膠系統的基礎上改進而成，具有開縫系統的建筑效果及平縫打膠系統的密封效果。石材幕墻三種密封系統的性能比較比較項目平縫打膠系統退縫打膠系統開縫系統備注建筑效果膠縫使花崗巖板塊顯得分格小，與磁磚的建筑效果相近。幾乎看不到膠縫，特別是遠處的大效果很象石山。幾乎看不到縫，特別是遠處的大效果很象石山。硅油污染必須根據花崗巖的無污染試驗選擇密封膠，否則會產生硅油污染。必須根據花崗巖的無污染試驗選擇密封膠，否則會產生硅油污染。不用硅膠，不會產生硅油污染。積灰污染硅膠容易積灰，污染比較嚴重。硅膠的積灰在深槽中，污染不明顯。槽口的積灰較少，污染不明顯。密封性能采用密封性能最好的現場濕密封，密封性能較好。采用密封性能最好的現場濕密封，密封性能較好。只能在主體結構上密封，受骨架連接支座的影響，密封性能較差。防蟲性能接縫采用全密封，蟲子不會進入幕墻內部。接縫采用全密封，蟲子不會進入幕墻內部。開縫可能會引來蜘蛛，蝙蝠及蟋蟀等蟲子，特別是幕墻有很多橫梁及水平防火隔斷。投資額度采用常規密封、保溫及防火措施，投資較低。采用常規密封、保溫及防火措施，投資較低。必須采用防水的保溫及防火措施，投資較高。平縫打膠系統退縫打膠系統開縫系統 4.復合鋁板幕墻復合鋁板應用于室外墻幕墻，材質輕巧，經濟性好，但要將工程做好需要豐富的設計和施工經驗，否則容易出現漏水、鼓包、裂縫等現象。我公司做復合鋁板幕墻采取如下特殊措施保證復合鋁板幕墻的質量：采用定距壓塊式結構，使面板板塊與壓塊間處于浮動連接狀態，保證面板板塊的可動性，特別是溫度變化引起的熱脹冷縮。復合鋁板的四周折邊采用“S”型鋁合金副框，使鋁板幕墻荷載通過副框可靠地傳遞給幕墻龍骨；復合鋁板折邊處，在工藝上需要刨槽處理，復合鋁板面層鋁板只有0.5mm，采用鋁合金副框可以避免復合鋁板折邊部位因受力過大而產生裂縫。附圖五復合鋁板“S”型副框4mm復合鋁板由：0.5mm鋁板+3mm帶有阻燃物的聚乙烯板+0.5mm鋁板三層材料復合組成，復合鋁板刨槽后，其折邊處僅0.5mm厚，在復合鋁板折邊處及中部要采用直角鋁合金加強肋，從而增強復合鋁板因刨槽而削弱的剛度，減小鋁板的變形，同時保證折邊的直角垂直度。附圖六復合鋁板折邊加強肋外墻用復合鋁板外表面涂有氟碳樹脂（KYNAR500），具有極強的耐腐蝕、耐粉化和不易變色等特性。但是實踐證明氟碳層和耐候膠的相溶性較差，是造成復合鋁板幕墻漏水的重要原因之一，因此復合鋁板幕墻膠縫，打膠前必須涂刷底漆。四、幕墻物理性能指標幕墻的物理性能等級是依據GB/T15225按照建筑物所在的地區的地理、氣候條件、建筑物高度、體型和環境以及建筑物的重要性等選定的，其分級符合國家現行規范《建筑幕墻》JG3035的規定。1風壓變形性能本工程風壓變形性能等級為Ⅴ級按JG3035的規定，風壓變形性能分5級，如下表：分級指標分級P3（KPa）ⅠⅡⅢⅣⅤP3≥5.05.0＞P3≥4.04.0＞P3≥3.03.0＞P3≥2.02.0＞P3≥1.0表中P3為風荷載標準值，其含義是在P3作用下，幕墻主要受力桿件的相對撓度值不應大于L/180（L—桿件長度），其絕對撓度值應在20mm以下。在幕墻主要受力桿件的設計計算中，還需考慮與風壓標準值對應的設計值，并考慮與地震（溫度）等作用的組合，在這些組合作用下，幕墻主要受力桿件的最大應力不得大于材料的設計強度值。所以，確定幕墻風壓變形指標的關鍵數值是風荷載標準值。根據《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ102-96及《建筑結構荷載規范》GB50009-2001。計算得風荷載標準值為1.47kPa（該值對應為主樓幕墻大面的玻璃幕墻，體型系數取為±1.5）。該值對應于風壓變形性能Ⅴ級。1.1附注1.1.1本工程的風壓變形性能《建筑結構荷載規范》GB50009-2001，按31m高度；C類地區；體型系數±1.5等條件來確定風壓變形等級。凹口轉角處的風壓變形等級根據相應條件下的風荷載標準值確定。1.1.2《建筑結構荷載規范》GB50009-2001中關于建筑外圍護結構風荷載值計算的規定，按B類地區取值Wk:作用在幕墻上的風荷載標準值(KN/m2)Wk=βgzμsμzW0W0:青島市50年一遇十分鐘平均最大風壓為0.60KN/m2，根據現行《建筑結構荷載規范》GB50009-2001附表D.4中數值采用。幕墻部分均按50年一遇風壓計算（即基本風壓為0.60KN/m2）。βgz:瞬時風壓的陣風系數：取1.64μs:風荷載體型系數外幕墻±1.5；屋頂、雨篷取-2.0μz:風壓高度變化系數1.00。最大計算高度為31米風荷載體型系數±1.5，C類地區條件下最大風荷載標準1.47Kpa，最大風荷載設計值為2.06Kpa。1.2為保證幕墻的風壓變形性能滿足正常使用功能的要求，采取如下保證措施：1.2.1框架間采用整體性連接，提高幕墻的變形性能。1.2.2組合立柱或橫梁采用柔性接觸設計，使其能夠有效的防止摩擦噪聲，提高幕墻的防水能力。2雨水滲漏性能幕墻的雨水滲透性能系指建筑幕墻在風雨同時作用下，透過雨水的性能。雨水滲透性能設計值以作用在幕墻表面的風壓標準值除以2.25作為幕墻固定部分的設計值,可開啟部分與固定部分對應。建筑幕墻雨水滲透性能分級值(KN/m2)分級指標一二三四五P開啟部分p≥0.50.5>p≥0.350.35>p≥0.250.25>p≥0.150.15>p固定部分p≥2.52.5>p≥1.61.6>p≥1.01.0>p≥0.70.7>p本工程采用高性能幕墻，雨水滲透性能設計為二級。3空氣滲透性能幕墻的空氣滲透性能系指建筑幕墻在風壓作用下,其可開啟部分為關閉狀態的幕墻透過空氣的性能。以10Pa壓差下空氣滲透量作為分級值。建筑幕墻空氣滲透性能分級值(KN/m2)分級指標一二三四q開啟部分q≦0.50.5<q≦1.51.5<q≦2.52.5<q≦4.5固定部分q≦0.010.01<q≦0.050.05<q≦0.100.10<q≦0.50空氣滲透性能設計為二級。4平面內變形性能幕墻的平面內變形性能系指建筑幕墻在地震和大風作用下，建筑物各層之間產生相對位移時，幕墻構件產生水平方向的強制變形后，應予保持的性能。作為分級依據的相對位移量用不導致構件損壞的位移量與幕墻層高之比(角變位值)表示。建筑幕墻平面內變形性能分級值分級指標一二三四五層間變位值β≥1/1001/100>β≥1/1501/150>β≥1/2001/200>β≥1/3001/300>β≥1/400平面內變形性能根據鋼筋混凝土框架-核心筒結構的層間彈性角變位值確定為四級。5保溫性能幕墻的保溫性能系指建筑幕墻室內外兩側存在空氣溫差的條件下，幕墻阻抗從高溫一側向低溫一側傳熱的能力(不包括從縫隙中滲透空氣的傳熱)，幕墻的保溫性能用傳熱系數K來表示。傳熱系數K的物理意義為：在穩定傳熱條件下，幕墻室內外兩側的空氣溫度差為1K，單位時間內通過單位面積的傳熱量，以W/m2.k計。建筑幕墻保溫性能分級值分級指標一二三四傳熱系數Kk≤0.70.7<k≤1.251.25<k≤2.02.0<k≤3.3保溫性能根據8+9A+6中空玻璃的傳熱系數為1.74，(根據檢測報告)確定為三級。6隔聲性能幕墻的隔聲性能系指通過空氣傳到建筑幕墻外表的噪聲，經幕墻反射，吸收和其它能量轉化后的減少量。建筑幕墻隔聲性能分級值分級指標一二三四分級值RwRw≥4040>Rw≥3535>Rw≥3030>Rw≥25隔聲性能根據8+9A+6中空玻璃的有效隔聲量為27dB，確定為四級。為保證幕墻的隔聲性能滿足正常使用功能的要求，采取如下保證措施：6.1用中空玻璃。6.2面板與骨架之間采用減振消能設計，防止聲音傳遞。6.3幕墻的可活動部位設有防噪音膠條，防止產生活動噪音。7耐撞擊性能幕墻的耐撞擊性能系指建筑幕墻對冰雹，大風時飛來物，人的動作，鳥等撞擊力的耐力，用撞擊外力的運動量值分級。建筑幕墻耐撞擊性能分級值(N.m/s)分級指標一二三四運動量FF≥280280>F≥210210>F≥140140>F≥70耐撞擊性能根據幕墻玻璃采用的鋼化片所能承受的運動量為250，確定為二級。8面板可拆換性設計本工程采用鋁板及玻璃面板均可拆換。9防火設計按照規范中一類建筑的一級耐火等級進行防火設計,防火層的耐火極限超過1小時。9.1在每層主體結構邊梁處設置防火板分隔。9.2幕墻材料采用難燃或非燃燒體。10防雷設計本工程防雷設計完全符合GB50057的有關規定，幕墻形成自身的防雷體系，并與主體結構的防雷體系可靠連通。參照規范的分類范圍及本建筑物特點，將幕墻設計成第二類防雷幕墻。每榀桁架都與接地預埋件連接，安裝完成后,沖擊接地電阻不大于10歐姆。11防噪音設計在金屬與金屬直接接觸可能產生噪音的地方均設有防噪音膠條。12防結露設計12.1根據《民用建筑熱工設計規范》GB50176-93附表3.1查出青島室外最低溫度為－13℃度12.2室內溫度20℃,相對濕度65%,查出露點溫度應為13.2℃12.3根據《民用建筑熱工設計規范》GB50176-93內表面溫度θi=ti－Ri/R0×(ti－to)其中θi－內表面溫度Ri－內表換熱阻取0.11W/(m2.k)Ro=1/K=0.568W/(m2.k)ti－室內計算溫度to－室外計算溫度=20-0.11X(20+13)/0.568=13.6>13.2℃故8+9A+6LOW-E中空玻璃不會結露。13耐腐蝕設計在兩種不同金屬材料接觸的部位設置防腐蝕橡膠片或絕緣涂層，防止電化學腐蝕。鋁型材及鋁板的表面采用氟碳噴涂處理，鋼件表面采用熱浸鍍鋅及氟碳噴涂處理。14節能設計選用中空玻璃，具有較好的隔熱作用。15環保設計幕墻所選用的玻璃，鋁材，鋼材等都不會對環境造成污染，且都可回收利用。現場加工量少，可以減少加工廢料的污染。16抗震設計按照七度抗震設防烈度計算GB50011-200116.1面板與骨架間采用防脫防滑設計。16.2幕墻與主體的連接采用防脫防滑設計。16.3幕墻的結構設計中已考慮了地震作用。五、材料選用1玻璃1.1選擇標準：1.1.1滿足規范要求：《建筑玻璃應用技術規程》JGJ113-97《浮法玻璃》GB11614-99《鋼化玻璃》GB9963-98《幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃》GB17841-1999《普通平板玻璃》GB4871-85《中空玻璃》GB11944-89《中空玻璃用彈性密封劑》JC486-922中空玻璃：為TP8+9A+TP6（Low-e）中空玻璃，內外片鋼化。該部分點式幕墻。鋼化玻璃：10mm厚鋼化白玻，一層大玻璃。6mm厚鋼化白玻用于一層隱框幕墻。2.鋁型材及鋁板選擇標準、規格、材質2.1滿足規范要求《鋁合金建筑型材》GB/T5237-2000《鋁及鋁合金陽極氧化、陽極氧化膜的總規范》GB8013《鋁及鋁合金加工產品的化學成分》GB/T3190并參改其《征求意見稿》2.2招標文件的要求2.3計算要求所選型材應滿足風壓變形時強度和剛度（撓度）要求。據此要求，選擇符合要求的型材截面尺寸。由于不同牌號和狀態的鋁型材，其強度設計值不一樣，所以本工程具體所選用鋁材以結構計算來界定。2.4表面處理的要求為防腐蝕，鋁型材室內部分采用銀白氧化，氧化膜厚度為AA15級。外露的型材和板材表面氟碳噴涂，膜厚保證在40～50μm之間（膜厚太厚，反而易起皮剝落）,鍍膜層符合有關AAMA，ASTM試驗要求。2.5技術參數2.5.1化學成分變形鋁及鋁合金化學成份牌號SiFeCuMnMgCrZnTi其他Al單個合計6061LD300.4~0.80.70.15~0.40.150.8~1.20.04~0.350.250.150.050.15余量6063LD310.2~0.60.350.100.100.45~0.90.100.100.100.050.15余量6063A0.3~0.60.15~0.350.100.150.6~0.90.050.150.100.050.15余量2.5.2鋁合金型材的力學性能型材的力學性能（室溫下）N/mm2合金牌號狀態壁厚(mm)抗拉強度σb伸長度δ(%)硬度試驗試驗厚度(mm)維氏硬度HV韋氏硬度HW不小于6061T4所有18011016T6所有26524586063T5所有16011080．8588T6所有20518086063AT5≤1020016050．86510＞101901505T6≤102301905＞1022018042.5.3表面氟碳涂層技術要求2.5.3.1光亮度涂層面的光亮度從60°角測得是25%～35%中亮度。2.5.3.2干膜硬度使用F級鉛筆作“干膜硬度試驗”，涂層無被劃斷現象。2.5.3.3耐磨損性涂層耐磨耗系數至少為40。2.5.3.4抗化學性在使用10%的鹽酸或堿性建筑用砂漿試驗15分鐘后，涂層無起皮、失粘或外觀發生變化的現象。2.5.3.5耐濕性試件在試驗箱中相對濕度為100%的環境下經歷3000小時的作用下，其表面只允許呈現少量8號尺寸大小的起皮現象。2.5.3.6鹽水噴淋試驗將試件暴露在100（37.8℃）的5%鹽水噴灑下3000小時，起皮現象評分至少為8，水平刻劃線評分至少為7。3復合鋁板鋁板選用4mm防火復合鋁板，復合鋁板由0.5mm鋁板+3mm帶有阻燃物的聚乙烯板+0.5mm鋁板三層材料復合組成，外表面涂有氟碳樹脂，復合鋁板的塑料芯層添加有阻燃物質。復合鋁板在隔聲和防震方面優于鋁單板。鋁單板主要機械性能指標如下：序號材料屈服強度(N/mm2)彈性模量(N/mm2)13mm厚3003-H24鋁單板>115700002彈性模量70*103N/mm23泊松比0．334線膨脹系數2.35*10-54鋼材鋼材采用國產優質鋼.預埋件,鋼轉接件等采用Q235B;不銹鋼螺栓采用奧氏體不銹鋼A2-70;不銹鋼板等裝飾材料采用奧氏體不銹鋼304或304L（室內部分，室外部分采用奧氏體不銹鋼316。5結構膠、耐候膠使用進口結構膠和密封膠,符合國標GB16776性能標準。5.1建筑幕墻使用的結構密封膠必須為常溫固化雙組份，耐候硅酮密封膠必須為中性固化膠