建築幕牆基本知識

2021-07-16 12:02:16 字數 4098 閱讀 7062

一. 建築幕牆發展概況

千百年來,建築物的外牆都採用壘磚結構,通過窗戶來提供光線和通風。隨著社會的發展,人們不斷尋求向高空發展的高層建築,但發現壘磚結構要承受樓層、屋頂的重量和各種載荷,正常情況下只能達到十六層左右,建築物向高空發展受到限制。隨著框架結構的出現使建築業發生了驚人的變化。

框架結構不僅可以預製 ,成為工廠化生產加快施工進度,也解決了房屋建築的高度障礙。更重要的是傳統意義上的「牆」的概念發生了變化。牆壁的主要功能不再是起承重和支撐作用,幾乎就是空間的幕簾,能遮雨、擋風、採光就行,因此使用鋁合金、鋼型材、金屬板、玻璃等材料都能滿足要求,這就是新的「牆」的概念—建築幕牆。

「建築幕牆」完整定義:由金屬構件、玻璃等材料組成的,懸掛於建築主體上的建築外圍護結構稱「建築幕牆」。

二. 建築幕牆的發展程序

大約在案2023年美國的乙個木匠在賓夕法尼亞的波特斯維爾城,建成一座銀行,在這座建築的第二層正面使用了鑄鐵板,並刷上油漆沾上沙子,就象石頭一樣。

2023年建造展覽館,採用了大量的玻璃、金屬構件預製件施工,佔地板18畝的大型工程僅用了4個月就完成。在當時確實是個創舉,遺憾的是當時並未引起人們的重視。

2023年美國工程師威廉·珍尼提出採用鋼結構骨架解決超高層建築承載問題,牆壁不作承重結構僅承受自身重量,這樣一來牆壁可以做得很輕,建築物可以做得很高。用這種理論建造了芝加哥家庭保險大樓。由於建築材料的發展跟不上建築結構的發展速度,雖然鋼結構被大量的採用,「牆」還和傳統意義上的牆差不多,只不過在厚度上減薄了許多。

經過慢長的半個多世紀,到二十世紀初玻璃幕牆的潛在優勢才逐漸顯現出來,被人們所認識。2023年美國哈里德玻璃幕牆在舊金山落成。但由於當時材料配套問題和**昂貴發展受到一定的制約。

二次世界大戰後,幕牆的應用進入高潮。

從幕牆的發展過程來看,主要是突破了下面幾個關鍵環節:

a. 理論的形成,傳統的牆的概念的轉變;

b. 建立了系統的技術標準和實驗室;

c. 鋁合金、玻璃和密封材料的發展和應用,特別是矽酮結構膠的發明。

(值得一提的是矽酮結構膠的應用,使得隱框玻璃幕牆得以發明和迅猛發展。矽酮膠是在航空航天材料的研究開發成功的。最初的應用也是在航天航空飛行器上。

它2023年在美國首次應用於建築幕牆。)

三. 我國幕牆發展概況

70年代末期在國家的政策扶持下我國的鋁合金工業得到迅速發展,主要是建築鋁合金門窗的應用,到80年代末期沿海及內地一些較發達地區鋁合金門窗的使用已十分普及。為我國建築幕牆的發展打下了一定的基礎。

2023年北京長城飯店在我國首次採用鋁合金玻璃幕牆,該工程85年竣工,在國內引起極大的反響。受到業主和建築師的青睞,拉開了我國建築幕牆發展的序幕。建築幕牆在我國得到高速的發展。

據統計光隱框幕牆壁92年就達到120萬平方公尺、93年就達到160萬平方公尺、94年就達到220萬平方公尺、95年就達到300萬平方公尺、96年就達到400萬平方公尺、97年就達到500萬平方公尺、98年雖然受到亞洲經濟危機的影響仍完成500萬平方公尺、預計近幾年仍將維持每年500萬平方公尺。

總結我國幕牆發展的十幾年歷史,可以這麼說:我國幕牆行業的發展,短短的十幾年走過了國外發達國家幾十年走過的路程,從北京長城飯店由國外公司設計安裝到目前國內市場的80%以上的幕牆工程都是由國內公司承建。我國的幕牆業經歷了從無序的摸索到今天規範化的有序發展歷程。

充分體現了中國人民的智慧型和創造才能。十幾年的時間培養出了我們自己的幕牆技術骨幹隊伍,其中不乏博士、碩士等各類研究人員,不論是從理論上還是實踐中都積累了許多豐富經驗。不論從建築學、結構力學、氣象學、**學還是從幕牆的效能檢測、材料研究等方面都取得了一大批科研成果。

並制定了一系列相關標準。如:

gb/t15225-94 《建築幕牆物理效能分級》

gb/t15226-94 《建築幕牆風壓變形效能測試方法》

gb/t15227-94 《建築幕牆空氣滲透效能測試方法》

gb/t15228-94 《建築幕牆雨水滲透效能測試方法》

jgj102-96 《玻璃幕牆工程技術規範》

jg3035-96 《建築幕牆》

gb16776-97 《建築用矽酮結構密封膠》

gb/t14683-93 《矽酮建築密封膏》

gb/t5237-93 《鋁合金建築型材》鋁合金

jgj113-97 《建築玻璃應用技術規範》

標準的制定使我國的幕牆行業的發展真正走上規範化的發展道路。同時我們還應看到我國的幕牆水平與世界先進水平的差距,國內的幕牆工程絕大多數仍停留在中低檔水平,高檔、智慧型幕牆在國內很少應用,國內一些較先進的幕牆工程還主要是由境外公司承建。

四. 幕牆基本知識簡介

1.幕牆的分類:

a. 按支撐骨架材料可分為:鋁合金幕牆、彩板幕牆、鋼接駁全玻幕牆;、

b. 按外觀效果可分為:隱框幕牆、明框幕牆、半隱框幕牆、全玻幕牆;(全玻幕牆又可分為:鋼柱式全玻幕牆、拉桿式全玻幕牆、拉索式全玻幕牆、吊掛式全玻幕牆)。

c. 按安裝結構形式可分為:元件式、單元式、半單元式;

d. 按面板材料可分為:玻璃幕牆、金屬板幕牆、石材幕牆、瓷板幕牆;(金屬板幕牆又可分為:單層鋁板幕牆、復合鋁板幕牆、蜂窩鋁板幕牆、銅板幕牆和不鏽鋼板幕牆)。

2.幕牆的主要物理效能

a. 風壓變形效能:幕牆抵抗風壓變形的能力,以幕牆的主要受力桿件在受到風荷載作用下的變形量(相對變形量1/180或絕對變形量子20mm)所對應的風壓等級來判定。

表1 風壓變形效能分級單位:mpa

b. 空氣滲漏效能: 幕牆對空氣的密封效能,以單位小時每公尺長度縫隙在10pa的相對壓力差下的漏氣量來分級。

表2 空氣滲漏效能分級單位:m3/m.·h

c. 雨水滲漏效能:幕牆對雨水的密封效能,以出現嚴重滲漏時所對應的內外壓力差來分級。

表3 雨水滲漏效能分級單位: pa

d. 保溫效能:以單位幕牆面積(m2)幕牆一側的熱能傳遞到另一側, 另一側溫度公升高1k時的傳熱量來分級。

表4 保溫效能分級單位:w/ m2·k

e. 隔聲效能:幕牆降低雜訊的分貝值來分級。

表5 隔聲效能分級單位:db

f. 耐撞擊效能:以幕牆被撞擊不發生損傷的最大動能f來分級。

表6 耐撞擊效能分級單位:n·m/s

g. 平面內變形效能:以建築物層間相對位移值γ表示。要求幕牆在該相對位移範圍內不受損壞。

表7 平面內變形效能分級

γ=△/h △:層高位移量(mm);h:層高(mm)。

幕牆的其他效能:防火效能、防雷效能、抗震效能。

3.風荷載的設計計算

w0:基本風荷載當地空曠地面,離地面10公尺高度,10分鐘30年一遇的最大平均風速,按速度與壓力的伯努利方程換算的壓力。

wk:標準風荷載 wk=βz·μz·μs·w0

βz:瞬時風壓的陣風係數 βz=2.25;

μz:風荷載體型係數 μz=±1.5 (或由風洞試驗確定);

μs:風壓高度變化係數(與建築物的當地地型地貌有關,有a、b、c類區別)。(μz、μs可查gbj9 建築荷載規範)。

w:風荷載設計值 w= γw·wk

γw:風荷載組合分項係數 γw =1.4

進行幕牆構件、連線件、預埋件的承載力(強度)計算時取設計值(w),進行位移和撓度計算時取標準值(wk)。

4.荷載和作用的組合

s=γgsg+φwγwsw+φeγese+φtγtst

s:荷載和作用效應組合後的設計值;

sg、sw、se、st:分別為重力荷載、風荷載、**作用、溫度作用產生的效應。

γg、γw、γe、γt :分別為重力荷載、風荷載、**作用、溫度作用的組合分項係數(強度計算時分別取1.2、1.4、1.3、1.2, 位移和撓度計算時全取1)。

φw、φe、φt:分別為風荷載、**作用、溫度作用效應的組合係數。按最不利情況進行組合,第一可變荷載(作用)取1、第二可變荷載(作用)取0.

6、第三可變荷載(作用)取0.2。

5.幕牆物理效能等級的設計

a. 風壓變形效能

根據jg3035-1996《建築幕牆》規定,在分級值的風荷載標準值作用下,幕牆的主要受力構件相對撓度不大於l/180,絕對撓度值應在20mm以內。

風壓變形效能等級的設計取決於建築物的地理環境條件,通過設計計算確定,以建築物所受最大風荷載標準值所對應分級指標確定該建築物的風壓變形效能等級。

對於高層建築或超高層建築,主樓與裙樓所受最大風荷載相差很大,從節約成本降低造價考慮,可進行分段設計,不強調採用統一的風壓變形效能等級。

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