超高层建筑玻璃幕墙的选用及质量安全研究.docx

超高层建筑玻璃幕墙的选用及质量安全研究 摘要：当今社会，建筑技术和玻璃材料飞速发展，多种玻璃幕墙构造方法逐渐的成熟起来。在设计中，对整个建筑起到很大影响的是玻璃幕墙的稳定性、安全性与耐久性等，尤其是玻璃幕墙构造方式是高层、超高层玻璃幕墙建筑至关重要的一个方面。本文结合广东珠海超高层项目实例，通过对项目外观形态、气候状况，风压大小、玻璃幕墙的选用以及质量安全等突出性问题做了研究，论述了在玻璃幕墙设计和应用中，幕墙的构造技术、防火设计等方面需要结合建筑设计自身情况灵活运用，减少能源消耗，更加节能。关键词：玻璃幕墙；幕墙构造；质量与安全1前言在现代建筑中，建筑师为了外立面艺术效果的新颖奇特，大量的设计曲面、弧形造型，尤其是上升渐变和上升扭曲螺旋特征的超高层建筑。这就对幕墙设计和施工有了更高的要求和更大的挑战。现在本着绿色建筑，可再生资源的前提下，建筑幕墙的构造方式是关键。本文主要针对正在做的超高层项目中幕墙构造体系进行了探讨，相信通过不断创新的新工艺和新技术研发应用，同时也达到绿色建筑的要求，使得幕墙行业整体水平的提高。本文以本人参与的广州珠海超高层项目来阐述，其中主要是对玻璃幕墙构造进行了研究。2广州珠海超高层项目概况该项目位于广东珠海；建筑高度170m；总建筑面积10.0万m2，其中地上7.0万m2，地下3.0万m2，建筑层数地上33层，地下4层，是一座集餐饮、商铺、办公等功能的综合大楼；结构形式框筒结构；外立面将峡谷蜿蜒的形态呈现在建筑外观上，与周围超高层建筑形成山与山的对视；建筑的每一层都会打造一些花园，在不同的季节，随着植物色彩的变化，建筑的外观也会发生改变，而那一圈半透明的玻璃幕墙，则在每日的阳光下呈现不同的状态。3风压研究技术分析：根据建筑结构荷载规范GB50009-2012及广东省建筑结构荷载规范DBJ15-101-2014，珠海市横琴岛50年一遇的基本风压为0.85KPa。风压高度变化系数根据A类地面粗糙度采用，本项目塔楼最高标高173.3m，最大风荷载标准值6.2KPa。根据珠海横琴超高层建筑风洞动态测压实验报告，最大风格再为8KPa，且不同区域的最大荷载分布规律性不强，难以分区域按不同风压设计。建议塔楼按最大风荷载考虑和设计，裙楼按4KPa，局部位置为4.5KPa及5KPa.气候状况4幕墙构造系统作为超高层建筑，由于高度的原因，建筑主体变形量比较大，在幕墙构造选择上面，就需要根据建筑的自身特征，分段式处理。幕墙按照其构造来分有单元式和框架式两种。4.1单元式幕墙的基本施工方式单元式幕墙是将幕墙的龙骨、玻璃、保温棉等大部分配件在工厂中组装在一起，做成一个个单元板块。在现场仅需将板块吊装到位进行一些层间的封堵工作即可。该方法工作效率高、施工速度快，主要是现场工作量减少了很多，同时质量和施工工艺也有保证；单元式幕墙的板块和板块之间是有空隙的，可以很好地吸收因建筑的位移而引起的幕墙变形；而且在水平和竖向吸收变形的能力很强大。生产单元式幕墙必须有一个加工能力较好的工厂，因为大部分的工作内容都是在工厂内完成的。相比较框架式幕墙，单元式幕墙的铝合金用量也相对多一些。所以单元式幕墙的建造需要更多地材料和人工成本，每平米造价也会相应高一些。4.2框架式幕墙的基本施工方式第二种是框架式幕墙。与单元式幕墙不同，框架式幕墙的框格是在主体结构上安装形成，框格是有立柱、横梁组成，框格外表面平整度、外形及尺寸是由各个杆件组合安装的过程中进行调整、确定位置和确定固定形式后最终形成的。幕墙的形成是由框格固定在主体结构上且框格的杆件安装完成后，再安装石板、金属板、装配玻璃组件等规范步骤。然后就是上墙安装，先安装杆件，还未安装面板的情况下，人是可以在外侧进行固定，固定过程中可适当进行调整和定位，准确固定后再安装面板，面板是固定在整体杆上，其上面的接缝是在一根整体杆上。框架式幕墙的大部分工作都是在现场完成的，包括安装玻璃，组合框件，安装保温棉等等。与单元式相比框架式幕墙无法吸收横向变形，导致抗变形能力较差。但框架式幕墙的技术比较简单，施工难度低，节省铝型材的用量，因此被广泛的使用。5单元式与框架式幕墙系统比较两者的比较主要从工厂作业分配、成品精确度、质量检验、施工工期、安全性以及适用性来说明。5.1单元式幕墙系统所有的铝料、铝板、玻璃、五金、连接件以及增强骨架等均在工程组合成单元，各单元间的接缝采用开放形式，95%已经在工厂完成，工地作业仅剩10%；各部位尺寸由工厂控制，作业环境比较单纯，成品精确度极高；90%的工作在工厂完成，成品出厂前可在工厂的室内检测检查完成，因此作业及检验人员可在非常安全的环境下完成工作，使成品幕墙达到预期的性能要求；工厂组装完成后，工地仅剩下吊装的工作，故在同样工时的情况下，施工速度比传统框架式快3倍以上；在热胀冷缩或地震位移时，其伸缩作用均发生于铝料之间的伸缩缝，玻璃及铝料间不产生相对位移，因此玻璃不会因碰撞铝料而产生破裂的现象；单元式幕墙系统适用于高层无脚手架施工的建筑物。5.2框架式幕墙系统所有铝料、铝板、玻璃、五金、连接件及增强骨架等在工厂加工后，分散送至各工地，再依照顺序进行组装，每一个构件之间得接缝都需要做防水填堵，30%在工厂完成，余下70%需要在工地完成；成品尺寸在工地控制，由于作业环境中有许多不利因素，因此精准度难以达到应有的要求；只有30%的工作在工厂实施品质检验，另外20%在工地由室内作业，无论对幕墙厂商的施工人员或是业主指派的检验人员，均无法彻底的工作，以至于影响预期的性能；所以材料分散送至工地，在工地进行全部的组装及防水处理等工作，在同样的工时情况下，施工速度比单元式慢23倍以上；安全性上，在热胀冷缩或地震位移时，其伸缩作用多数产生于玻璃与铝料之间，若是安装玻璃是严格按照规范的规定尺寸来施工，且不至于发生危险，但实际上在工地安装玻璃时，安装工人无法百分百安装于正确位置，以致于造成玻璃与铝料缝隙大小不一，容易造成玻璃碰撞铝料而产生破裂的现象；框架式幕墙系统适用于低层混凝土构造的建筑物。6玻璃幕墙的水密性单元式幕墙在防水设计上的优点：采用雨幕原理进行水密性设计，而单元式幕墙是采用雨幕原理进行对插接缝防水构造设计最理想的幕墙形式。采用对插接缝，为了使幕墙对外界不利因素的适应能力更强，尤其是变形适应能力方面更好；在工厂进行雨幕原理构造设计，更有利于完成工作，由于提供安全的环境，使得幕墙的水密性和气密性的施工更严谨，更规范。在工厂单元式幕墙的主要工作基本完成，质量容易控制，对工艺和质量能得到有效的保证，即使发生渗漏，渗漏点也比较容易确定。而框架式幕墙大部分的工作都是在施工现场完成，因现场施工条件相对较差，进行水密性设计只能采用密封方法，所以影响到了框架式幕墙的安装质量，比起单元式幕墙质量上会差一些。在幕墙的水密性和气密性的要求上，幕墙各个部位接缝处需要进行很多打胶工作，打胶质量不好会出现漏水现象，渗漏点也很难确定。幕墙的水密性很重要，因为它直接关系到幕墙的使用和幕墙的寿命。玻璃空气层内的水气附着在玻璃表面，影响幕墙的通透性和视觉效果；幕墙的组合材料中的金属构件容易遭受侵蚀；从缝隙中浸入的雨水也会对室内造成影响；甚至出现构件坠落等严重事故。在设计中需完善处理幕墙的水密性和幕墙的构造方式，既要满足建筑物的使用功能，也尽可能延长幕墙的使用寿命。7本工程幕墙系统的选择结果对本工程而言，由于该大楼高度较高，体量较大，且幕墙外形较统一，标准单元比较多，这样工厂加工更有利，因此从加工及安装上都比较适合使用单元式幕墙系统；另外单元式幕墙在防水设计上有着框架式幕墙不可比拟的优越性，所以综合考虑下来本工程塔楼部分使用单元式幕墙。裙楼部分体量较小，且外形不规则，无标准单元，基本上需要现场加工及安装，所以裙楼部分及阳台位置采用框架式幕墙系统。8幕墙材料的质量与安全本项目选用的是夹胶中空Low-E钢化玻璃，玻璃传热系数2.60W/(m2K)，自身遮阳系数0.304。钢化玻璃一个经常被关注的问题就是自爆。玻璃自爆后产生的颗粒从170米高位置坠落，会对人及物品带来很大的伤害。建筑幕墙GB/T21086-2007规定建筑幕墙玻璃宜采用安全玻璃，规范中对“安全玻璃”的定义是夹层玻璃和钢化玻璃。一般幕墙玻璃普遍采用两片钢化的中空玻璃，但为了进一步考虑玻璃幕墙的安全因素，采用了外片为夹层玻璃的中空玻璃。夹层玻璃是由一层与一层或多层玻璃加上高分子材料结合中间层而形成的玻璃制品，透过中间层的黏结，使夹层玻璃具有抗冲击、阳光照射、隔音等性能。当玻璃因外界的影响而破裂时，其碎片将保持在原来的夹层玻璃中，不会因碎片坠落而发生伤人伤物事件。采用由外片为夹层玻璃的中空玻璃也可以减低因钢化的工艺不当而引起的波筋，进一步提升玻璃幕墙外立面的平整度。通常国内建筑工程上钢化玻璃自爆率都在83之间，所以说钢化玻璃自爆率平均为5，为了降低钢化玻璃的自爆率，可要求对钢化玻璃进行热浸处理又称均质处理；钢化玻璃经热浸处理后，只是自爆率降低了非常多，但并不能完全避免自爆的发生，如果只是选用中空钢化玻璃，当玻璃自爆后，玻璃会碎成小的碎块，直接掉下后伤人伤物。综合安全和成本方面考虑下来，本工程选定外片夹胶内片钢化的夹胶中空玻璃。9结论与建议在玻璃幕墙的设计和应用中，除构造方式之外，还必须考虑防火设计、建筑节能、光环境等多种技术问题。由于玻璃建筑历史较短，玻璃幕墙在构造技术、防火设计等方面都没有足够多可参照的依据，而大面积玻璃的应用带来建筑大量的能源消耗，这也需要依靠材料、墙体构造等建筑技术。在玻璃幕墙的设计中，结合建筑设计意图，灵活运动各种构造技术，关注新技术的发展，与时俱进。参考文献1钱丽娜.浅谈干挂石板幕墙及玻璃幕墙工程的施工J.科技信息，2011（7）.2李丹枫.单元式幕墙工程造价的影响因素研究D.广州：华南理工大学，2012.3李其玉，路斌，白恒宏等.高层建筑幕墙工程中节能技术的应用J.建筑技术，2013（1）. -全文完-