2011年一级建造师建筑专业讲义:建筑幕墙接缝设计要点

中超00
2011年一级建造师建筑专业讲义:建筑幕墙接缝设计要点
导读:2011-2-24 11:4  大 中 小打印我要纠错4、建筑幕墙接缝的设计要点(1)硅酮结构密封胶的胶缝①采用硅酮结构密封胶接缝的部位都是受力结构,是关系幕墙安全的关键部位。这类胶缝主要使用部位有:隐框、半隐框、明框玻璃幕墙的玻璃与铝合金

2011-2-24 11:4  大 中 小打印我要纠错

4、建筑幕墙接缝的设计要点

(1)硅酮结构密封胶的胶缝

①采用硅酮结构密封胶接缝的部位都是受力结构,是关系幕墙安全的关键部位。这类胶缝主要使用部位有:隐框、半隐框、明框玻璃幕墙的玻璃与铝合金框的连接部位;全玻幕墙玻璃面板与玻璃肋的连接部位;倒挂玻璃顶的玻璃与框架的连接部位。

②上述部位的连接胶缝,不仅要承受正负风荷载、地震作用,还要长期承受玻璃板块的自重,而硅酮结构密封胶承受永久荷载的能力很低。所以,对承受永久荷载部位的胶缝,如隐框、半隐框玻璃幕墙的玻璃下端和倒挂玻璃顶应设支托或金属安全件,以确保安全。

(2)硅酮耐候密封胶的胶缝

①硅酮耐候密封胶主要用于各种幕墙面板之间的接缝,也用于幕墙面板与装饰面、结构面及金属框架之间的密封。硅酮耐候密封胶的耐大气变化、耐紫外线、耐老化性能较强,而硅酮结构密封胶则有较强的强度、延性和粘结性能。所以两者不得相互代用。

②硅酮耐候密封胶的胶缝有两种主要功能:一是适应温度伸缩和构件变形的需要,使接缝两侧的面板不产生互相挤压而开裂;二是防止雨水渗透进入室内。所以其胶缝应有一定的宽度。

③用于石材幕墙面板接缝的硅酮耐候密封胶要求有耐污染性试验的合格证明,因为石材有孔隙,密封胶中的某些物质会渗透到石材内部,产生污染,影响观感。

(3)其他密封胶的胶缝

①防火密封胶;②丁基热熔密封胶(用于中空玻璃的之一道密封);③干挂石材幕墙用环氧胶粘剂(用于石板与金属挂件之间的粘结)。

(4)橡胶密封条

当前国内明框玻璃幕墙的密封主要采用橡胶密封条,要求胶条有耐紫外线、耐老化、永久变形小、耐污染等特性。目前,幕墙设计有向以硅酮耐候密封胶代替橡胶密封条的发展趋势。

(5)空缝与对插接缝设计

①金属板与石板幕墙采用空缝设计时,必须有防水措施,并应有排水出口。

②明框玻璃幕墙的接缝部位、单元式玻璃幕墙的组件对插接缝部位以及幕墙开启部位,宜采用雨幕原理进行构造设计。对可能渗入雨水和形成冷凝水的部位,应采取导排构造措施。

(6)建筑变形缝部位的幕墙接缝

幕墙面板跨越变形缝时容易破坏,所以幕墙面板不应跨越变形缝。

(7)建筑幕墙接缝的防腐蚀和防噪声设计

①除不锈钢外,不同金属之间的接缝应合理设置绝缘垫片或采取其他防腐蚀设计,以防止发生双金属腐蚀。

②幕墙构件之间的接缝,应采取措施防止产生摩擦噪声。

简单来说:从使用上来说,玻璃幕墙是最多的,它们基本可分为三大类:单元式幕墙与框架式幕墙以及全玻幕墙,我们常说的隐框明框或者半隐框,半明框,横明竖隐,竖隐横明玻璃幕墙等等都是属于框架式玻璃幕墙。

点式,点支式,点支撑式幕墙也都属于框架式幕墙。

而根据材料来划分,又可以划分为玻璃幕墙,石材幕墙,铝单板幕墙(金属幕墙),陶板幕墙。通常这些都是合起来搭配装饰的。

混合幕墙案例

混合装饰幕墙案例

 幕墙是建筑物的外墙护围,像幕布一样挂上去,故又称为悬挂墙,是现代大型和高层建筑常用的带有装饰效果的轻质墙体。以下是由我整理关于幕墙知识的内容,希望大家喜欢!

 幕墙的定义

 幕墙(Curtain Wall)是建筑物的外墙围护,不承受主体结构荷载,像幕布一样挂上去,故又称为悬挂墙,是现代大型和高层建筑常用的带有装饰效果的轻质墙体。由结构框架与镶嵌板材组成,不承担主体结构载荷与作用的建筑围护结构。

 幕墙是利用各种强劲、轻盈、美观的建筑材料取代传统的砖石或窗墙结合的外墙工法,是包围在主结构的外围而使整栋建筑达到美观,使用功能健全而又安全的外墙工法。简言之,是将建筑穿上一件漂亮的外衣。幕墙范围主要包括建筑的外墙、采光顶(罩)和雨篷。

 建筑幕墙 curtain wall for building :由面板与支承结构体系(支承装置与支承系统)组成,相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力,不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙。

 幕墙的特征

 1、幕墙是一个独立完整的整体结构系统;

 2、幕墙通常用在主体结构的外侧,一般都包覆在主体结构表面之上;

 3、幕墙相对主体结构在平面内有一定的微动能力。

 幕墙的历史

 建筑装饰幕墙早在150年前(19世纪中叶)就已在建筑工程中使用,由于受当时材料和加工工艺的局限,幕墙达不到绝对水密性、气密性、抵抗各种自然外力的侵袭(如风、地震、气温)、热物理因素(热辐射、结露)以及隔音、防火等要求,一直得不到很好的发展及推广。

 自20世纪50年代以来,由于建筑材料及加工工艺的迅速发展,各种类型的建筑材料研制成功,如各种密封胶的发明及 其它 隔声、防火填充材料的出现,很好地解决了建筑外围对幕墙的指标要求,并逐渐成为当代外墙建筑装饰新潮流。

 今天,幕墙不仅广泛用于各种建筑物的外墙,还应用于各种功能的建筑内墙,如通信机房、电视演播室、航空港(机场)、大车站、体育馆、博物馆、 文化 中心、大酒店、大型商场等。

 今后,由于幕墙工艺与科技的结合,响应全球节能减排的号召,智能型幕墙,如太阳能光伏幕墙、通风道呼吸幕墙、感应风雨智能幕墙等,将展示出建筑的独特魅力。

 幕墙的发展趋势

 1、从笨重性走向更轻型的板材和结构(天然石材厚度25mm,新型材料最薄达到1mm)

 2、品种少逐步走向多类型的板材及更丰富的色彩(目前有石材、陶瓷板、微晶玻璃、高压层板、水泥纤维丝板、玻璃、无机玻璃钢、陶土板、陶保板、金属板等近60种板材应用在外墙)

 3、更高的安全性能

 4、更灵活方便快捷的施工技术

 5、更高的防水性能,延长了幕墙的寿命(从封闭式幕墙发展到开放式幕墙)

与传统玻璃幕墙相比,双层玻璃幕墙在一定程度上可改善建筑的热工性能然而,其优势能否发挥,还取决于建筑和幕墙的设计是否合理目前世界上时双层玻璃幕墙节能设计的研究进展仍以基础研究为主,相对于直接指导工程设计仍有距离该文在综述国内外理论和实验研究现状的基拙上,根据国内目前该类建筑设计的合作方式和流程,提出根据方案设计、初步设计和施工图设计三个阶段的不同任务采取相应的辅助设计 *** ,强调应加强时以往设计经验的总结,以指导建筑师在方案设计阶段正确把握双层玻璃幕墙和建筑设计的结合,实现有效节能

1背景

当今玻璃幕墙在现代建筑,特别是高层办公建筑中的风靡程度有增无减,它几乎是世界各大城市办公楼立面的一致选择。主要原因之一是人们的审美倾向仍然受现代主义风格的影响,而玻璃幕墙不仅外观简洁、通透、富有现代感,甚至可以象征企业实力和形象因而受到众多业主和建筑师的青睐。然而,人们为了这种独特的外观也付出了沉重的代价,由于传统玻璃幕墙的保温、隔热性能均远不及传统墙体,又缺乏合理减少夏季太阳过热的措施,大大增加了该类建筑的空调和采暖能耗。最近我国推出公共建筑设计节能标准,对玻璃幕墙提出了更严格的热工要求。

与传统玻璃幕墙相比,双层玻璃幕(Double Skin Falade,以后简称DsF)独特的夹层设计,不仅为提高幕墙的保温隔热性能上提供了更多可能,更重要的是,为遮阳构件提供了一个栖身之地,使之既能有效遮阳,又不破坏建筑外观。此外,它还可以通过强化通风降温来降低建筑能耗,因而倍受建筑师的推崇。然而,采用DSF不仅会增加初投资,牺牲可观的建筑面积,同时其维修费用也高出一般幕墙。而且,不能简单地认为DSF一定具有更好的保温、隔热、通风等热工性能,目前“大多数类型的DSF都不能同时减少采暖和制冷负荷,只有根据具体情况把不同类型结合起来或改变系统设置,才可能比传统的隔热玻璃加外遮阳方案有实质性进步””’。例如,最突出的问题是如何合理地设计夹层的尺寸,因为其空间过小将直接影响DSF夏季和过渡季的通风降温效果过大则降低了空间使用效率。而如果完全依靠机械通风,虽然可以减小夹层宽度,但也存在着如何在通风降温效果和风机能耗之间作优化的问题此外,夹层自然通风还受室外风速和风向的影响较大,目前还没有令人满意的整套 *** 可以指导选择设计条件,预测运行效果,并指导节点构造设计。在世界各国的实践当中也不乏有许多不太成功的例子。可见,DSF的选用、设计的决策过程受到审美、热舒适和节能二方面因素的影响(图l),不是简单的“用了就好”。

2国外相关研究现状

DSF的节能研究在国外,特别是欧洲已经开展了有二十余年,主要集中在只个方面传热过程研究、和建筑运行模式结合的研究以及全生命周期分析其中前两个方面取得了较多研究成果。作为指导工程决策最有力的依据,全生命周期分析是整个研究的最终目标,而和建筑运行模式结合的研究正是把微观的传热研究成果与宏观的联合了幕墙系统、建筑及空调系统的大模型连接起来的纽带,对实现建筑的全年能耗模拟至关重要。

传热过程研究主要包括理论和实验两方面的研究。其中理论研究又分为节点控制容积 *** 和计算流体动力学模拟法,实验研究的目的则在于探讨传热系数或者对流换热系数的经验公式,。这些研究结果可以辅助建立数值模型,例如Grabe研究发现,夹层中的自然流动阻力系数不能采用手册中给出的机械流动下的阻力系数玻璃表面对流换热系数和整个窗户的传热系数均随着内外层玻璃温差呈线性变化,但是前者变化显著,在温和气候地区后者的变化可以忽略。

和建筑运行模式结合的研究包括在特定建筑布局条件下的自然通过改果研究和结合空调系统的研究。计算 *** 主要有利用商业能耗模拟软件和根据 *** 法计算原理二次开发两种。荷兰学者Paassen的研究结果表明,简单的夜间机械通风能降低40%的装机容量和能耗,如果考虑采用可控窗户以及天气预测系统,节能潜力达到70%以比利时的Gratia模拟发现,只有当幕墙间距小于40cm才会存在明显的压力损失,在大多数幕墙中,主要压力损失出现在空气出口;对于南面幕墙,自然通风开口大小对夹层内温度影响很大,但是在前面则影响很小在夜间利用穿堂风非常可行,但是在白天要非常慎重,防止热空气进人室内。采用拔风烟囱则可以保证即使没有风压作用,顶层建筑也能达到通风效果,但是需要调节开口大小以平衡各层通风量。李保峰在其博士论文中对中国冬冷夏热气候条件下DsF的热工性能做了大量实验研究,提出外循环式更适宜这种气候,而夹层宽度以400mm为宜,夏季通风应以风压为主而不是热压,遮阳百叶以及内外幕墙比较理想的材料分别是穿孔的铝合金和高透玻璃。

同时,一些建筑的实测结果为设计者提供了宝贵的经验。Pasquav在德国西门子大楼的测试结果表明,如果允许出现短暂高温,整个大楼全年可以采用自然通风,如果不设吊顶,夜间通风的效果可以大大提高。大楼采用地源热泵系统供冷,可满足全年要求。作者同时指出DSF并不是在任何地方和任何建筑都是节能的,一些模拟假设的边界条件需要仔细考虑,例如幕墙周边的温度往往要比气象观测温度高几度;对于每层隔断的DSF,幕墙中的换气量更取决于风速和风向,而不是烟囱效应在设计中应该将双层幕墙空间与通风口隔断以防止夏季热风倒灌,或者设计小面积的DSF而不是整面,或者像德国的Dehi,中心那样在炎热季节完全打开外表幕墙,但是这种设计的造价较高,同时导致冬季保温性能降低。

从全生命周期分析特别是全年建筑能耗分析的角度考察DSF的研究还很少,主要研究指标包括全生命周期经济性和全生命周期温室气体排放量。比较具有代表性的是土耳其学者Cetiner对伊斯坦布尔温和气候下的分析,结果表明双层幕墙更高比单层幕墙最节能方案节能23%,而单层幕墙更便宜的比双层幕墙更便宜的便宜25%。在双幕墙系统中,最省能方案可以降低339%的能耗,最贵的方案在全生命周期内节省77%的资金。

综合以上研究现状来看,现有的研究成果中已经有部分结论可以用于指导设计,但是还无法满足实际的需要。由于DSF传热过程复杂、一天当中和全年当中尺度不一、准确的室外边界条件不易获得等原因,目前还没有一种准确、可靠的DSF建筑全年能耗模拟 *** 。同时,现有的计算 *** 操作复杂,对工程师要求很高,在工程应用中不适合用来指导方案设计阶段的工作,而适合用在深化设计阶段。

3与建筑设计过程的结合

目前,关于DSF节能方面的研究主要集中在欧美的大学、科研院所和少数实力雄厚的工程设计公司。从事这方面的科研人员都具有深厚热工知识背景,而研究的思路基本上都是从对DSF传热过程的分析出发,以探索合理的数学模型和计算机模拟 *** 为目标,并且已经取得了一些成果,比如已经有能耗模拟软件、CFD(ComututlonalRuldlFluid Dynamics计算流体力学)模拟软件等几种公认可以辅助能耗研究的 *** 。然而,这些 *** 普遍比较复杂,不仅不可能被建筑师掌握,就连一般学热工出身的工程师也需要经过特殊的培训才能掌握。也就是说,DSF的节能研究还是属于前沿领域,将其应用于实际工程,特别是指导建筑师做设计还有较长的路要走。

然而,工程实践并不会因为科研没有充分发展而停止前进步伐。事实上,近几年来,北京、上海等国内特大城市中也有一些豪华写字楼、公寓陆续采用了DSF。然而这些项目的实际运行效果和所宣传的普遍存在不同程度的差距,一些楼盘采用DSF并不是完全出于节能效果和经济性考虑,而是包含房地产炒作的目的。毕竟DSF有着时尚的外观和先进的理念,预计今后一段时间内国内还将大量涌现出这类建筑。工程实践迫切需要经验和理论研究的指导,但目前为止,很多关于DSF节能效果的基本问题还没有令人比较满意的答案,比如:①DSF对北京、上海、深圳的气候都适用么节能效果是否明显②DSF是否同时适用于不同朝向的立面其构造相同么③DSF最适合什么类型的建筑住宅值得使用吗……这些问题看似简单、基本,实则非常尖锐,因为对于任何一个打算采用DSF的项目而言,工作伊始就要回答这些问题。虽然国外的大量实践积累了一些经验,但是DSF的实际运行表现因不同城市的气候条件,乃至单栋建筑周边的情况都有很大差异。

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