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        辦公樓超大玻璃幕墻設(shè)計分析

        2021-03-07 03:49:22季仁國
        家園·建筑與設(shè)計 2021年18期

        季仁國

        摘要:現(xiàn)代城市的建設(shè)與發(fā)展催生了現(xiàn)代建筑的發(fā)展,商業(yè)建筑成為城市建筑的主要構(gòu)成部分,尤其在較為發(fā)達的大城市,對辦公樓建筑更加重視。玻璃幕墻已經(jīng)成為現(xiàn)代辦公樓建筑建造的主要用材,而由于現(xiàn)階段大型辦公樓建筑逐漸增多,人們對辦公樓建筑的要求逐漸提高,且出現(xiàn)了對超大玻璃幕墻的應用。如何在辦公樓建筑中合理應用超大玻璃幕墻,成為決定辦公樓建筑質(zhì)量、美觀度的關(guān)鍵因素。本文將基于實例對辦公樓超大玻璃幕墻的設(shè)計要點進行多角度的探討。

        關(guān)鍵詞:辦公樓;超大玻璃幕墻;設(shè)計要點

        玻璃幕墻為新型建筑材料,在辦公樓等建筑中被廣泛利用。通過應用玻璃幕墻,可打造明亮、通透、舒適的辦公環(huán)境,同時玻璃幕墻整體構(gòu)造較輕,結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越?;诖耍A粔κ艿浇ㄖI(yè)界人士的喜愛,尤其在超大玻璃幕墻出現(xiàn)后,其迅速的被應用到高級寫字樓中,營造出了高品質(zhì)的觀感。而現(xiàn)階段,我國對超大玻璃幕墻的應用還缺乏足夠的經(jīng)驗,設(shè)計要點把握不夠精準,還需要不斷加深對辦公樓超大玻璃幕墻設(shè)計的研究,以支撐實體建筑設(shè)計。

        1 超大玻璃幕墻的可利用范圍、主要表現(xiàn)形式

        在辦公樓圍護體系中,可見玻璃幕墻這一外部裝飾構(gòu)造。和傳統(tǒng)的外部裝飾構(gòu)件相比,玻璃幕墻結(jié)構(gòu)強度大、材料耐久性好且自重較輕,優(yōu)勢明顯。近年來,建筑行業(yè)興起了“設(shè)計結(jié)合自然”設(shè)計理念,同時注重打造現(xiàn)代化的辦公環(huán)境,超大玻璃幕墻在現(xiàn)代化高檔寫字樓中較為常用。結(jié)合工程經(jīng)驗可知,常規(guī)條件下建筑分格長、寬中任一單邊最大尺寸高于2米尺寸的可稱之為超大玻璃幕墻,從面積來看,整體面積超過3m2以上的幕墻也可稱之為超大玻璃幕墻。現(xiàn)階段,常用的超大玻璃幕墻包括全玻璃幕墻、點式玻璃幕墻、明框玻璃幕墻和隱框玻璃幕墻等。

        2 辦公樓超大玻璃幕墻設(shè)計要點

        2.1 基本結(jié)構(gòu)設(shè)計

        玻璃幕墻本身具有良好的抗震性,且具備一定的動載效應,上述性能的發(fā)揮均需依托主體結(jié)構(gòu)或支撐結(jié)構(gòu)實現(xiàn)有效傳遞。據(jù)此要科學進行超大玻璃幕墻支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計,其中立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計需要基礎(chǔ)和重要的內(nèi)容。要關(guān)注立柱結(jié)構(gòu)的剛度、強度,確保滿足設(shè)計荷載實際需求,并提升結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。并注重做好立柱結(jié)構(gòu)的上下銜接設(shè)計,確保有序、穩(wěn)定銜接。再者,要科學設(shè)計預埋件,包括錨筋或錨板等,應將其設(shè)計成槽形玻璃幕墻或平板形玻璃幕墻,部分工程需要設(shè)計后置埋件,此時應使用有金屬膨脹或化學錨栓的基本形式。上述結(jié)構(gòu)設(shè)計均應滿足超大玻璃幕墻以及整體結(jié)構(gòu)的使用年限要求。鋁材龍骨材料為當前玻璃幕墻支撐體系的常用材料,超大玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的支撐體系主要包括與主體豎向立柱連接以及水平連接的橫梁。相對較小的為水平連接橫梁,要結(jié)合橫梁的實際情況和超大玻璃幕墻的受力特征,針對性的對支撐龍骨體系進行設(shè)計。

        2.2 玻璃面板設(shè)計

        對超大玻璃幕墻面板進行設(shè)計時,要從面板強度和面板剛度這兩個因素出發(fā)加以考慮,超大玻璃幕墻常用的為鋼化玻璃,在調(diào)整其強度時,應依托面板玻璃厚度調(diào)整來實現(xiàn)強度調(diào)整。對于尺寸較大的玻璃幕墻,其具有較強的撓度,難以實現(xiàn)有效控制,在計算時應參照邊界支承具體條件實現(xiàn)精準計算。可使用SAP2000等軟件提高計算精度和效率,進一步得出精準的玻璃面板應力值和撓度控制值,確保設(shè)計出的超大玻璃幕墻板面合理、適用。

        2.3 幕墻連接設(shè)計

        在設(shè)計超大玻璃幕墻時,設(shè)計人員要時刻關(guān)注玻璃面板和橫梁接觸部位的豎向承載力,具體方法為找準鋁型材的每一個連接處,并對其實施加強鋁角操作,提高穩(wěn)固性。將橡膠墊塊設(shè)置在玻璃和龍骨之間,確保二者實現(xiàn)良好的柔性接觸,減少應力集中。同時要關(guān)注玻璃下方安裝的橡膠墊塊的長度,設(shè)計人員應將其控制為100MM,可將泡沫棒填充在面板和龍骨之間,以進一步提升其密封性能,具體可采用濕法密封。

        2.4 防火設(shè)計

        部分建筑幕墻沒有窗檻墻,對其進行防火設(shè)計時,應首先找到每個樓層的外沿部位,在此設(shè)置實體墻,保證高度高于0.8m,或者設(shè)置防火玻璃幕墻。其次,要確保幕墻耐火極限超過1h,并控制好同一玻璃單位,避免其跨越兩個防火區(qū),據(jù)此應做好獨立設(shè)計。在設(shè)置防火封堵系統(tǒng)時,應確保其具有良好的耐久性、密封性和較強的抗變形性。要同步設(shè)置好保護面層,在其中應使用不易燃材料和防火涂料等,防火保護面層具體應設(shè)置在玻璃幕墻與樓板之間,此外,還應設(shè)置在外墻洞口部分縫隙處,再者,結(jié)構(gòu)中可能存在與其他防火隔離構(gòu)件之間的縫隙,此處也應設(shè)置防火保護面層。對于玻璃幕墻和樓層以及隔墻外部縫隙,應做好填充處理,填充料可選用厚度大于100mm的礦棉或巖棉,且要做好礦棉或巖棉的承托,承托物應選擇厚度大于1.5mm的鋼板。在設(shè)計防火分隔時,可設(shè)計成通透隔斷的形式,要選擇與幕墻耐火極限要求相符的防火玻璃材料,應選擇鍍鋅鋼板實現(xiàn)對各個樓層之間水平防煙帶的封堵。

        2.5 可靠性設(shè)計

        辦公樓超大玻璃幕墻的設(shè)計還關(guān)系到幕墻與地面的連接設(shè)計,此時要從提高結(jié)構(gòu)安全性和可靠性的角度出發(fā)加以設(shè)計,做好接地設(shè)計,并強化對其安全可靠性的試驗,并對試驗數(shù)據(jù)進行精準核算,對預埋件、連接件之間的受力情況進行驗算,確保詳細、全面。要結(jié)合幕墻結(jié)構(gòu)防雷接地要求和抗震要求控制抗震情況下的極限變形值,并做好防雷鋼筋與預埋件的牢固焊接,確保整體結(jié)構(gòu)可靠。

        3 辦公樓超大玻璃幕墻設(shè)計實例分析

        相城(黃橋)生物制造產(chǎn)業(yè)園寫字樓分A樓、B樓、C樓、D樓,建筑幕墻面積分別為A樓15780平方米、B樓15766平方米、C樓20164平方米、D樓10000平方米,其中地上建筑面積和地下建筑面積分別為15.97萬平方米、1.92萬平方米。本工程在設(shè)計超大玻璃幕墻時,結(jié)合工程實際情況和工程經(jīng)驗進行了大膽創(chuàng)新,采用了框架玻璃幕墻結(jié)構(gòu)外立面增加斜向裝飾線條,裝飾線條寬度達到500mm,采用鋁合連接件(6061-T6)固定在玻璃幕墻立桿上。本工程設(shè)計的超大玻璃采用暖邊間隔條,保證立面效果的同時提高了幕墻整體傳熱性能,同時在外幕墻上涂抹彩釉,可一定程度上阻擋強光投射,整體更為舒適環(huán)保。

        其中,外層幕墻整體為框架幕墻結(jié)構(gòu),其整體平面為軸對稱圖形,平面投影長為長方形類,設(shè)計人員注重對其整體形態(tài)進行調(diào)整,具體通過豎向幾何參數(shù)加以調(diào)整,即調(diào)整上部基準外形、下部基準外形等。外層幕墻上直接附著防火隔離墻,整體看來,幕墻系統(tǒng)為直立階梯式。內(nèi)層玻璃幕墻以標準層樓板外圍為基準,具體布置為垂直圓筒形,內(nèi)層幕墻共分為7個區(qū)域,按照各個區(qū)域圓筒體半徑控制玻璃板片,確保與區(qū)域結(jié)構(gòu)整體形態(tài)相契合。

        本工程項目在設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)時,在每層設(shè)置水平周邊圈梁,在每區(qū)設(shè)備層主結(jié)構(gòu)部位設(shè)置雙吊桿結(jié)構(gòu),觀察內(nèi)外幕墻支撐結(jié)構(gòu)形式可知,整體類似“自行車輪”,和主體結(jié)構(gòu)連接的為水平徑向撐桿。在設(shè)計每層由巨柱側(cè)向支承的連續(xù)構(gòu)件時,選擇的支撐構(gòu)造為豎向中心間距為4. 45米的內(nèi)部水平圈梁,與內(nèi)部水平圈梁相連接的圈梁,應確保能夠為外部水平圈梁提供穩(wěn)定的側(cè)向支承徑向支撐。

        4 結(jié)語

        通過應用超大玻璃幕墻,能夠提高辦公樓建筑的整體質(zhì)量和觀感,營造出高品質(zhì)的辦公樓建筑。在辦公樓建筑中應用玻璃幕墻,設(shè)計人員要掌握高層辦公樓建筑對超大玻璃幕墻的應用需求,并進一步了解超大玻璃幕墻的自身結(jié)構(gòu)特征,高度集成化的進行超大玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計、防火設(shè)計和可靠性設(shè)計等,要把握設(shè)計重難點,利用現(xiàn)代化的技術(shù)和軟件提高設(shè)計精準度和效率,為后續(xù)超大玻璃幕墻的施工提供精細化和全面可靠的參考。

        參考文獻:

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