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北京丽泽E06单元幕墙设计介绍

来源:2019年会论文集  作者:毛伙南 戈宏飞 李公平  日期:2019-6-18
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  摘要:本文介绍了北京丽泽商务区E06地块C2商业金融用地项目单元式幕墙,包括幕墙的防水、保温方面的构造。对单元幕墙特别是内平开窗的设计有一定的参考作用。
  关键词:幕墙;单元式;内平开窗;防水;保温;设计

  1 工程概况

  北京丽泽E-06地块C2商业金融用地项目,位于北京市丰台区,南至凤凰嘴北路,西至金中都中路,北至骆驼湾南路。地上43层,幕墙高度200m,标准层高4300mm。

南、北、东立面采用

  竖明横隐玻璃幕墙,在上每3m设有500mm宽竖向,格栅后侧是内,上述三个立面,没有外露的开启扇,立面干净挺拔而有韵律。东侧高区有突出阳台。西侧为退台设计,每个楼层均有观景阳台,外侧设置玻璃。阳台内侧采用竖隐横明玻璃幕墙,每3m设有500mm宽玻璃平推。大楼效果图见图1、图2、图3。

  2 板块划分

  本工程大面采用1250mm+500mm+1250mm的水平分格,其中1250mm分格是玻璃, 500mm分格是格栅及内平开窗。幕墙采用单元式结构,若按1250mm和500mm的分格划分块,则格栅板块分格小,且内平开窗两侧若采用单元的构造,竖框宽度较大,影响室内观感。为此采用3m的宽度作为一件单元板块,即500mm宽格栅位于板块中央,开启扇两侧是宽度较小的中立柱。板块尺寸为3000mm(宽)×4300mm(高),可以采用车运输。单元板块划分示意图见图4、图5。

图4 单元板块划分示意图(室外)

图5 单元板块划分示意图(室内)

  3 构造设计

  3.1竖明横隐标准节点构造设计

  竖明横隐玻璃幕墙,玻璃采用8mm半钢化+1.52pvb+8mm半钢化Low-E+12Ar+12mm超白钢化。单元立柱采用式,并在条前后采用双道,对插位置均采用双道条,加强了系统的和性能。建筑要求室外竖向装饰线为两片分离的金属翼片,突出玻璃面150mm。在立柱设计时,考虑到室外装饰线采用分离的两翼片,可以分别与室内侧的单元公、母立柱复合成隔热,既加强了单元立柱的抗弯截面特性,又保证了室外装饰线与玻璃面的。室外内采用斜插的结构形式与单元立柱,螺丝仅起固定作用,内压板通长受力,且安装方便。玻璃与在内侧采用胶密封,内压板与玻璃之间采用条塞紧,避免密封胶长期使用后出现的污染情况。单元立柱的水平剖视节点见图6。

图6 单元立柱水平剖视图

  单元截面设计考虑分层,单元上横梁外侧设有排水腔,内腔的水可通过沿排水腔、立柱外腔排放到下一层室外。单元立柱对插位置与横梁对插位置相对应,形成自然披水构造,避免雨水在板块对插十字缝位置进到横梁内腔,提高系统防水性能。隔热护边与横梁之间,设置凹槽密封。单元横梁的竖向剖视节点见图7。

图7 单元横梁竖向剖视图

  3.2内平开窗节点设计

  在格栅位置,内侧是板内平开窗,该处的节点构造需要综合考虑防水以及热工性能,是本项目幕墙系统的重点和难点。铝板内平开窗采用内外两层铝板,内填充。窗扇及窗框采用穿条式隔热型材。隔热条以外一侧的窗框型材与立柱采用隔热毯隔开。内平开窗采用隐藏式合页,采用三道密封密封,且内侧胶条位于合页外侧,避免合页断开内侧胶条而影响密封性能。固定格栅的边框,采用隔热型材与立柱固定,与立柱之间缝隙填塞隔热毯,并在外侧打胶密封。内平开窗水平剖视节点见图8。

图8 内平开窗水平剖视图

  固定内平开窗的横梁采用穿条隔热型材,且隔热条外侧型材与铝板之间采用隔热垫块隔开以提高性能。窗扇型材与外侧胶条接触位置设置滴水,使雨水尽可能只进到外腔。下侧窗框设置排水孔,且内腔设置排水坡度,即使有少量渗漏水进到内腔,也将从泄水孔排到外腔从而排放到室外,内平开窗竖向剖视节点见图9。

图9 内平开窗竖向剖视图

  3.3竖隐横明标准节点构造设计

  竖隐横明玻璃幕墙,板块分格也是1250mm+500mm+1250mm,两边1250mm是玻璃,中间500mm是外平推窗。系统的防水腔设置与竖明横隐玻璃幕墙一致,仅室外明隐框形式不同。单元立柱采用隔热护边,与立柱卡接位置设置凹槽打胶密封,隔热护边外侧有装饰边。单元立柱的水平剖视节点见图10。

图10 单元立柱水平剖视图

  单元底横梁,考虑到与隐藏式开启扇共用型材,设计成组合式截面。外侧明框分为内压板和外扣盖,玻璃与框架在内侧采用密封胶密封,内压板与之间塞胶条,并在胶条下方设置泄水孔。单元横梁的竖向剖视节点见图11。

图11 单元横梁竖向剖视图

  3.4外平推窗节点设计

  为减小窗框四周宽度,达到更好的外观效果,外平推窗采用隐藏式设计,中立柱以及单元底横梁设置凹槽作为窗框,下窗扇与单元底横梁顶面平齐(图12,图13)。因开启扇宽度小(500mm),而建筑要求平推窗打开净空不小于100mm,上下导向采用了特殊的双“×”平推(图14),使得平推窗能达到更大的开启距离,且启闭灵活顺畅。

图12 平推窗水平剖视图

图13 平推窗竖向剖视图 图14 双“×”平推铰链

  4 热工计算

  本项目位于北京,属于寒冷地区,根据北京市《公共建筑节能准》以及本项目建筑节能要求,热工性能分级为6级,外窗(包括)K值要求为K≤1.8W/(m2.K),要求为≤0.4,非透明幕墙的传热系数K值要求为K≤0.45W/(m2.K)。

  本项目竖明横隐玻璃幕墙是最不利位置,以下仅计算该典型系统的热工。

  4.1透明部分

  (1)典型系统分格如图15所示。框如图16-1~5所示。

图15 幕墙典型分格图

  (2)单元几何参数

  计算单元选取: 宽1。25m×高3m,则:

  F11单元立柱面积: 0.05×3=0.15m2;

  F12开启中立柱面积: 0。05×1。9=0。095m2;

  F13固定中立柱面积: 0.05×1.1=0.055m2;

  F14-1底横梁面积: 0。06×1。15=0。069m2;

  F14-2顶横梁面积: 0.025×1.15=0.029m2;

  玻璃的面积: 1.25×3-(0.15+0.095+0.055+0.069+0.029)=3.35m2。

  (3)计算框传热系数Uf

  用一块λ=0.03W/(m·K)的板替代实际的玻璃或其它,替代板的厚度等于实际的玻璃或板材厚度,嵌入框的深度也按照,可见替代板的宽为200mm,采用二维稳态计算软件THERM进行框的传热分析,计算结果见表1。

表1 框传热系数及

  (4)计算框与之间的线传热系数ψ

  在上述Uf的计算模型中,将实际的玻璃或其它板材代入其中,采用二维稳态热计算软件THERM进行框的传热分析,再根据JGJ/T 151的公式进行计算,计算结果见表1。

  (5)计算幕墙的传热系数Ucw

  遵照JGJ/T 151-2008的计算公式,

  计算结果为:

  Ucw = [(3.67×0.15+4.86×0.095+3.20×0.055+2.42×0.069+3.42×0.029)+1.4×3.35+(0.088×2.915+0.035×1.875+0.038×1.04+0.116×1.15+0.053×1.15)]÷(1.25×3)

  =1.787 W/(m2.K)<1.8 W/(m2.K)

  透明部分满足设计要求。

  4.2非透明部分

  非透明部分有水平非透明部分(即层间阴影盒位置)以及竖向非透明部分,分别计算。

  4.2.1水平非透明部分传热系数计算

  非透明幕墙构造从外到内依次为:8+1。52pvb+8Low-E+12Ar+12mm钢化+50mm空气层+1。5mm+120mm(图7)。

  非透明幕墙的传热系数Up-h遵照《热工设计规范》 GB50176-2016,按面层厚度和进行叠加的方式进行计算。

  R0=Ri+R+Re

  式中:R0 --的m2.K/W;

  Ri --内m2.K/W;

  Re --外表面换热阻m2。K/W;

  R --m2.K/W;

  冬季:R0=1/1。4+0。18+0。12/0。04=3。894 m2。K/W

  Up-h =1/R0=0。257 W/(m2。K)

  4.2.2竖向非透明部分传热系数计算

  (1)典型系统分格如图17所示。框节点图如图18-1~3所示。

图17 幕墙典型分格图

  (2)单元几何参数

  计算单元: 宽0.5m×高4.3m;

  F15非透明开启立柱面积: 0.05×1.9=0.095m2,边部面积: 0.12 m2;

  F17非透明开启横梁面积: 0.1×0.4=0.04m2,边部面积: 0.04 m2;

  F18非透明固定横梁面积: 0。12×0。5=0。06m2,边部面积: 0。05 m2;

  非透明的面积: 1.47m2。

  (3)计算框传热系数Uf及边部效应Ueg,见表2

表2 框传热系数及线传热系数

  (4)计算非透明面板的传热系数

  非透明面板的构造从外到内依次为:2。5mm铝板+130mm保温+2。5mm铝板(图8)。

  非透明面板的传热系数遵照《民用建筑热工设计规范》 GB50176-2016,按面层厚度和热阻进行叠加的方式进行计算。

  R0=Ri+R+Re

  式中:R0 --围护结构的传热阻m2。K/W;

  Ri --内表面换热阻m2.K/W;

  Re --外表面换热阻m2。K/W;

  R --围护结构热阻m2.K/W;

  冬季:R0=1/15.2+1/3.6+0.13/0.04=3.594 m2.K/W

  K=1/R0=0.278 W/(m2.K)

  (5)计算竖向非透明幕墙的传热系数Up-v

  遵照框和非透明面板的传热系数与面积的加权平均计算原则,计算结果为:

  Up-v = [(1.704×0.095×2+2.225×0.04×2+2.248×0.06+1.704×0.065×1.8×2+1.37×0.13×0.27×2+0.91×0.13×0.37)+0.278×1.47÷(0.5×4.3)

  =0。71 W/(m2。K)

  (6)计算非透明幕墙的平均传热系数Up

  将竖向和水平非透明按照面积和及其传热系数做加权平均,计算结果为:

  Up =(0。71×0。5×4。3+0。257×2。5×1。3)/(0。5×4。3+2。5×1。3)

  =0.437 W/(m2.K) <0.45 W/(m2.K)

  由以上计算知,尽管采取了隔热毯、隔热型材等构造措施,竖向非透明部分(格栅+内平开窗)传热系数仍然较大,需要与水平非透明部分(层间阴影盒)加权平均才能满足设计要求。

  5 结语

  北京丽泽E-06地块项目幕墙四性试验要求按国标+美标的流程检测,共21项检测内容,经过7个测试,包括国标、美标,静态(图19)、动态(图20),一次性通过全部检测,特别是开启扇历经7次水密性测试均没有渗漏水进入内腔,反映系统的防水性能优越。本文对北京丽泽E-06地块的单元幕墙作了简要介绍,对单元体的节点构造,特别是内平开窗的防水、热工计算进行了说明,对类似的幕墙设计有一定的参考意义。

图19 幕墙四性试验(静态水密) 图20 幕墙四性试验(动态水密)

  参考文献

  [1].《》, GB/极速快三计划T21086-2007

  [2].《》, JGJ102-2003

  [3].《》, DB11/687-2015

  [4].《民用建筑热工设计规范》 GB50176-2016

  [5].《玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151-2008

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专家介绍

 毛伙南

铝门窗幕墙委员会专家组

工作单位:中山盛兴股份有限公司

技术职称:高级工程师

专业:建筑幕墙技术及产品研发,工程设计、技术咨询顾问。

专长:各种幕墙结构系统设计,幕墙新技术、新产品、新工艺研发,幕墙专利技术产品开发,幕墙工程技术规范、标准编制。

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