某工程的铝塑板幕墙装饰深化设计

邓贤汉

(四川省第四建筑工程公司，四川成都 610081)

某工程的铝塑板幕墙装饰深化设计

邓贤汉

(四川省第四建筑工程公司，四川成都 610081)

文章从铝塑板幕墙的设计计算原理和性能设计两个方面阐述铝塑板幕墙深化设计的关键所在，通过在重庆SM广场一期工程中的施工应用，体现了该深化设计的合理性和良好的装饰效果。

铝塑板; 幕墙; 深化设计; 计算原理; 性能设计; 装饰效果

1 工程慨况

重庆SM广场一期(重庆SM商业城)工程由SM广场有限公司开发、四川山鼎建筑工程设计咨询有限公司设计、四川省第四建筑工程公司施工总承包，该项目位于重庆市渝北区北环路内侧，松石大道与余松路交汇处，总用地面积73 332m2，一期工程用地面积44 178 m2，其中，规划净用地面积36 247 m2，控制绿地面积7 931 m2，总建筑面积149 076 m2，地下二层，地上五层，项目为一座包括超市、百货、餐饮、电影院为一体的大型综合商业中心。

该工程外形封闭，除了三个主出入口为玻璃幕墙的“盒子”外，外立面其余部位均封闭(楼层车库部分无实体外墙但仍采用穿孔铝板作外装饰，在满足通风的前提下，达成封闭效果)。外墙装饰主要为玻璃和金属与石材幕墙工程，外墙装饰主要为钢龙骨、灰色穿孔铝板饰面;一层外墙为干挂石材饰面;屋顶机房、首层卸货处外墙为灰白色外墙涂料。本文主要对铝塑板幕墙装饰深化设计在重庆SM广场一期工程中的应用进行论述(图1、图2)。

图1 外装饰立面

2 铝塑板幕墙深化设计计算原理

2.1 基本参数

(1)幕墙所在地区:重庆地区;

(2)地面粗糙度分类等级:

根据《建筑结构荷载规范》((GB50009－2001)06版)本工程按B类考虑。

(3)抗震烈度。根据国家规范《建筑抗震设计规范》((GB50011－2001)08版)，重庆地区地震基本烈度为6度，地震动峰值加速度为0.05g，水平地震影响系数最大值为: αmax=0.04。

图2 幕墙平面分格

2.2 幕墙受力分析

幕墙属于外围护构件，主要承受重力、风荷载和地震力。

2.3 荷载计算

2.3.1 风荷载标准值的计算

(1)幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009－2001 2006年版)计算。

式中:wk为作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa);Z为计算点标高，本工程为32.8 m;βgz为瞬时风压的阵风系数βgz=K(1+2μf)，其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数，μf=0.5(Z/10)－0.16。

(2)对于 B类地形，32.8 m高度处瞬时风压的阵风系数。

(3)风压高度变化系数μz。

B类场地，当Z＞350m时，取Z=350m;当Z＜10m时，取Z=10m。

(4)局部风压体型系数μs1。

按同上规范，验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1。

①外表面:正压区按《建筑结构荷载规范》GB50009－2001(2006年版)表7.3.1采用;负压区:对墙面取－1.0，对墙角边:取－1.8。

②内表面:对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取－0.2或0.2。

2.3.2 计算支撑结构时的风荷载

计算支撑结构时的构件从属面积:

2.3.3 计算面板时的风荷载

计算面板的构件从属面积:

2.3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值计算

qEAk为垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa);βE为动力放大系数，取5.0;αmax为水平地震影响系数最大值，取0.04;Gk为幕墙构件的重力荷载标准值(N);A为幕墙构件的面积(mm2)。

2.3.5 作用效应组合

按［JGJ102－2003］5.4.1荷载和作用效应按下式进行组合:

(1)进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时:重力荷载γG为1.2;风荷载γw为1.4;地震作用γE为1.3。

(2)进行挠度计算时;重力荷载γG为1.0;风荷载γw为1.0;地震作用可不做组合考虑。

2.4 幕墙立柱计算

基本参数见表1。

表1 幕墙立柱计算参数

图3 幕墙立柱受力模型

幕墙立柱按单跨简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如图3。

2.5 幕墙横梁计算

基本参数见表2。

表2 幕墙横梁计算参数

图4 幕墙横梁受力模型

因B≤H，故幕墙横梁按三角形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如图4。

2.6 铝塑板面板计算

2.6.1 基本参数

(1)板块分格尺寸:a×b=1198mm×3000mm

(2)铝塑复合板厚度:t=4mm

(3)计算模型简图如图5。

图5 金属板块

2.6.2 铝塑板荷载计算

(1)板块自重(见［JGJ133－2001］表5.2.2):GAk为板块单位面积自重(MPa);GAk=0.000055MPa

(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用:qEAk为垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa);βE为动力放大系数，取5.0;αmax为水平地震影响系数最大值，取0.04;GAk为铝塑复合板单位面积自重(MPa)。

(3)作用在板块上的风荷载及地震作用荷载组合:

用于挠度计算时，采用Sw标准值，按［JGJ102－2003］5.4.1，wk=0.001036MPa

3 铝塑板幕墙装饰设计应用中的性能设计

3.1 幕墙的安全性能设计

3.1.1 防雷措施

(1)预埋件与主体均压环之间采用 12圆钢焊接连接，采用双面焊接，焊缝为10mm，圆钢搭接长度不小于100mm。

(2)立柱、横梁伸缩缝处，采用40×4mm铝片搭接，连接部位的铝材均要去掉喷涂层。

(3)防雷接地电阻要求与主体相同。

3.1.2 抗震措施

立柱在楼层固定处断开，上下立柱通过芯套连接，预留15mm的伸缩缝，用硅硐耐候胶填缝:横梁与立柱连接处预留2mm间隙。

3.1.3 防水措施

间隙采用硅酮耐候胶填充。

3.1.4 幕墙中不同的金属材料接触处的处理措施

除不锈钢外均应设置绝缘热片或防腐蚀措施。

3.2 幕墙的抗风压性能设计

分级指标应符合［《建筑幕墙》GB/T 21086－2007］5.1.1.1中表1:幕墙抗风压性能分级的规定，本工程抗风压性能设计可达到1级。

3.3 幕墙的气密性设计

(1)幕墙的气密性(空气渗透性能)分级指标应符合［《建筑幕墙》GB/T 21086－2007］5.13的规定，该幕墙空气渗透性能小于3级。

(2)气密性能指标应符合GB50176、GB50189、JGJ132－2001、JGJ134、JGJ26的有关规定，并满足相关节能标准的要求。

3.4 幕墙的水密性设计

幕墙水密性能(雨水渗透性能)是指在风雨同时作用下，幕墙透过雨水的性能，等级分类按表4执行。该幕墙雨水渗漏性能设计为3级

表3 建筑幕墙水密性能分级

3.5 幕墙的平面内变形性能设计

该幕墙的平面内变形性能设计可达到3级(γ=△/h，△为层间位移量，h为层高)(表4)。

表4 幕墙平面内变形规定

4 铝塑板幕墙在重庆SM广场外装饰中的应用

装饰铝塑板呈立体造型，单元侧面为灯槽，正面及底面为穿孔板，以利通风，不积雨水，顶面为无孔板，以防火警时形成烟道。

4.1 型材选用

通过对立柱、横梁进行型材选材计算、选用型材的截面参数和截面特性，并对立柱、横梁进行抗弯强度、挠度和抗剪计算，立柱采用8#槽钢，横梁均采用50×50×4角钢。型材采用Q235B钢，其抗拉强度设计值215 N/mm2局部抗压强度，设计值320N/mm2;抗剪强度设计值125N/mm2，所有钢型材均采热镀锌处理，镀锌层不小于45μm。

4.2 铝塑板选用

通过铝塑板荷载计算和板的强度、挠度验算，铝塑板选用4mm厚外墙铝塑板，铝塑复合板的上下两层铝合金板的厚度均为0.5，所用铝塑板应符合国家现行标准GB/T17748《铝塑复合板》外墙板的技术要求，铝合金板与夹芯层的剥离强度标准值应大于7 N/m，表面采用氟碳漆预辊涂，三道氟碳树脂涂层厚度应大于40μm。幕墙选用普通型聚乙烯铝塑复合板时，必须符合现行国家标准《建筑设计防火规范》(GBJ16)和《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045)的规定。

4.3 连接件

通过对横梁与角码间连接、角码与立柱连接、立柱与主结构连接等连接件和幕墙埋件、幕墙焊缝计算，确定预埋件锚板材料为Q235号钢，厚度为8mm，铝塑板锚板尺寸为200 ×200×8mm，锚筋均采用 12、Ⅱ级钢筋，不得采用冷加工钢筋。所有连接角钢、预埋件表面均要热镀锌处理，镀锌层不得小于45μm。连接角钢与预埋件必须满焊，焊缝高度为6 mm，焊后除渣，涂防锈漆。再涂银灰漆。所有预埋件应在主体结构施工时按设计要求预埋，位置偏差不应大于20 mm。当预埋件漏埋、错漏及之后施工过程中补充埋件时，采用后置埋件，后置埋板采用8mm厚Q235B钢板，表面热浸镀锌处理，后置锚栓采用M12×160mm化学螺栓。后置锚栓施工完后，应通过试验确定其承载力，其拉拔力不得小于15 kN。

4.4 其它

通过铝塑板幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算等，确定双面胶贴采用中等硬度的聚胺基甲酸乙酯低发泡间隔双面胶。泡沫棒采用 18聚乙烯泡沫材料，其密度不应大于0.037g/cm3。

5 结束语

铝塑板幕墙装饰深化设计的关键在于结构计算和幕墙性能设计，结构计算主要是对在重力、风荷载、地震力作用下的幕墙立柱、横梁、铝塑板、连接件、幕墙胶类及伸缩缝、幕墙板块压板等的计算，幕墙的性能设计主要包括幕墙的安全性、气密性、水密性、平面内变形性等的设计。经过重庆SM广场工程的施工实践证明:铝塑板幕墙装饰深化设计的结构计算正确，性能设计合理，施工后不仅完全满足使用功能的要求，且装饰效果很好。该项目一次交验合格，成为了重庆渝北区的一个具有影响力的大型综合商业中心、标志性建筑。

TU238

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［定稿日期］2012－07－06

邓贤汉(1960～)，高级工程师，一级建造师，长期从事施工技术管理。