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未來建筑正朝著個性化、集成化和智能化的方向發(fā)展，建筑形態(tài)也越來越藝術(shù)化、多元化，造型日趨復(fù)雜，也不斷創(chuàng)造新的高度。如下工程均為近年來完成的超高層建筑典范。
目前超高層建筑幕墻工程，基本上都屬于地標建筑及高端幕墻，在要求方面會非常的嚴格，甚至苛刻，所以在設(shè)計的初始階段，需要全面掌握及了解目標工程的主要指標，對設(shè)計中會出現(xiàn)的疑難問題進行分析，尤其是幕墻的使用功能要求，應(yīng)編制《某超高層幕墻工程技術(shù)條件》作為設(shè)計依據(jù)，提高效率，避免漏項。本文將圍繞設(shè)計依據(jù)對實現(xiàn)各功能要求的難點與解惑分析如下。
從施工開始到建筑物使用壽命期結(jié)束,建筑結(jié)構(gòu)的變形始終影響著建筑的效果和使用功能。幕墻作為建筑的外皮，受主體結(jié)構(gòu)的變化影響大，從而波及建筑幕墻的實用功能甚至是安全性。超高層建筑的結(jié)構(gòu)變形主要有下幾部分構(gòu)成：框架核心筒的剪切和彎曲變形以及混凝土收縮變形等形式。主要有以下幾部分構(gòu)成：
在幕墻設(shè)計工作開始前，幕墻設(shè)計者需要與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師溝通，整理好建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)信息及設(shè)計參數(shù)。如因混凝土收縮和蠕變造成柱子縮短值，經(jīng)實踐表明一般0.5-2mm毫米。
根據(jù)結(jié)構(gòu)師提供的參數(shù)，選擇合理的幕墻系統(tǒng)進行深化設(shè)計可有效地吸收結(jié)構(gòu)變形和誤差。超高層建筑多選用單元式幕墻，將整個建筑外皮劃分成若干個小板塊，橫向分格以建筑效果為參考，豎向風格以層間高為單位，這樣每個單元板塊的上、下、左、右均可設(shè)計構(gòu)造有足夠的間隙，來吸收變形和誤差。以上海中心工程為例，經(jīng)過各種方案的對比后，將分體掛式單元優(yōu)化成整體單元。
幕墻設(shè)計過程中，通過單元幕墻公母框的插接設(shè)計，能夠很好的吸收建筑平面內(nèi)和平面外變形。
應(yīng)用BIM技術(shù)，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，再將建筑的真實信息傳遞到構(gòu)件的生產(chǎn)加工當中。使整個設(shè)計、加工、安裝的過程變成一個不斷發(fā)現(xiàn)問題解決問題的優(yōu)化過程，這樣碰撞檢查所反映出來的誤差問題可提前得到解決，避免了幕墻加工完成后因誤差致使無法安裝或者無法滿足使用功能要求的現(xiàn)象發(fā)生。
建筑結(jié)構(gòu)的施工縫分為沉降變形縫和地震縫兩種，他們的區(qū)別是前者基礎(chǔ)可以不分開，而地震縫必須貫穿整個建筑，基礎(chǔ)與主體的地震縫必須是一體的。對于超高層建筑由于變形大，施工縫的要求更加嚴格。無論是哪一種施工縫，幕墻均可以通過構(gòu)造節(jié)點滿足與主體同步的要求。
風荷載也稱風的動壓力，是空氣流動對工程結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的壓力。風荷載與基本風壓、地形、地面粗糙度、距離地面高度，及建筑體型等諸因素有關(guān)，如右圖所示。
建筑幕墻結(jié)構(gòu)按受力系統(tǒng)可以分解為：面材，橫豎龍骨系統(tǒng)，幕墻轉(zhuǎn)接系統(tǒng)，連接主體結(jié)構(gòu)預(yù)埋系統(tǒng)。風荷載傳力路徑：風荷載作用直接作用在起圍護作用的建筑幕墻上，通過橫豎向龍骨及轉(zhuǎn)接系統(tǒng)將荷載傳遞給主體結(jié)構(gòu)，由主體結(jié)構(gòu)抵抗風荷載效應(yīng)。然而幕墻系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)間有一定的變位空間，幕墻系統(tǒng)的面板與龍骨在荷載作用下發(fā)生獨立變形。
國家的行業(yè)標準JGJ102—2003，玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范5.3規(guī)定，200米以上的玻璃幕墻應(yīng)該進行風洞實驗，來確定風荷載，對于超高層建筑幕墻抗風荷載設(shè)計主要及唯一依據(jù)還是《**工程風洞實驗報告》。一般的風洞實驗?zāi)Ｐ瓦x擇的比例：1:100;1:150;1:200。
以上海中心為例，由于上海中心大廈高達632米，屬于超高層建筑，甚至高度超出大多數(shù)普通超高層建筑，對于高度這么高的建筑物來說，完全找不到可供參考的資料。其氣流分布規(guī)律對設(shè)計者來說是個難題，設(shè)計中采取了風洞實驗作為風荷載設(shè)計依據(jù)。風洞試驗可以有效對高空氣流的分布特點進行模擬，得出指導(dǎo)性的設(shè)計風荷載。風洞試驗簡圖如右圖所示。
一般情況下，大部分的幕墻設(shè)計師及結(jié)構(gòu)計算師對每個風壓區(qū)都進行單獨的設(shè)計和計算，如果一個簡單普通建筑(200米以下)的風壓分區(qū)只有2~3個的情況下，或許可以，但對于200米、400米、甚至600米以上的超高層建筑幕墻來說，通?！?*工程風洞實驗報告》會有幾百頁，同一類型的幕墻至少要有十幾個甚至幾十個風壓分區(qū)的時候，那么就會給設(shè)計師們帶來極大的困惑和麻煩，那么就需要根據(jù)實際情況進行合并風壓分區(qū)到3個左右。在合并過程中要充分考慮工程組織、設(shè)計難度、生產(chǎn)管理、加工效率、組裝效率、運輸難易、安裝難度等等環(huán)節(jié)綜合分析成本的情況下，主要使用以下兩種模式進行分區(qū)合并：
模式二，同一類型的幕墻取風壓區(qū)面積最大的風壓值作為計算依據(jù)，其他高風壓區(qū)(如角部位置)通過改變分割或加輔助結(jié)構(gòu)(如玻璃肋等)等手段來解決，前提是不能對建筑的整體效果產(chǎn)生明顯影響。例如很多工程在設(shè)計階段，將工程按照風壓值大小分區(qū)，兩個區(qū)域的型材外觀保持不變，風壓大的區(qū)域?qū)⑿筒木植勘诤窦雍駚淼挚购奢d,或者用鋼插芯對風壓大的區(qū)域型材局部加厚。如下圖所示。
目前，超高層建筑幕墻一般均選用單元式結(jié)構(gòu)，大部分的幕墻設(shè)計師認為，就是單元體上下左右相互插接的，好像一塊單元板塊不會出來，所以在幕墻設(shè)計中，轉(zhuǎn)接系統(tǒng)只做了板塊左右限位的設(shè)計。
最后，在超高層的建筑中，超大的風荷載對斷熱型材的要求會更加嚴格，因斷熱條槽口的強度不過關(guān)，會給工程帶來很大的安全隱患。所以，在超高層建筑幕墻中宜選用新型的斷熱鋁合金型材，如使用隔熱墊條式斷熱鋁型材或者注膠式鋁型材等。隔熱墊條具有承載力高、安全可靠、壽命長、便于更換等特點。下面重點說說注膠式斷熱鋁型材的特點。
作為現(xiàn)代建筑，尤其是高層建筑的外衣，幕墻越來越受到建筑師的青睞。我國建筑幕墻從20世紀70年代起步，現(xiàn)今已成為世界上最大的幕墻產(chǎn)品生產(chǎn)國也可以說是最大的消費國。未來中國將會成為高層建筑之鄉(xiāng)，而高層建筑的防火問題無疑會成為安全問題的中心。
幕墻一般幕墻玻璃均不耐火，在250℃即會炸裂，而且垂直幕墻與水平樓板之間往往存在縫隙，如果未經(jīng)處理或處理不合理，火災(zāi)初起時，濃煙即已通過該縫隙向上層擴散，如圖一所示，竄煙;火焰也可通過這一層縫隙向上竄到上一層樓層，如圖二所示，竄火;當幕墻玻璃開裂掉落后，火焰可從幕墻外側(cè)竄至上層墻面燒裂上層玻璃幕墻后，竄入上層室內(nèi)，如圖三所示，卷火。
當建筑物室內(nèi)起火，燃燒產(chǎn)生火焰、熱、氣和煙霧。起初階段熱氣流上升，形成溫差和壓差，使周圍的空氣源源不斷地補充進來，燃燒溫度不斷提高，引燃附近可燃性物質(zhì)，火勢不斷地擴大。這樣的空氣循環(huán)過程會不會由于室內(nèi)氧氣的耗盡而終止呢?理論上是這樣，但現(xiàn)實中這樣的情況很少發(fā)生。燃燒室內(nèi)部各處的壓差是不同的，且是動態(tài)變化的。室外和下面樓層的空氣通過幕墻中的間隙和樓板縫隙(如管道、樓梯間等)吸進室內(nèi)。氣密性好的幕墻可以延緩這個階段火勢的擴大。
破碎窗口室內(nèi)側(cè)的溫度下降幾百度。同時大量的空氣進入室內(nèi)參與燃燒，通過缺口常常將燃燒引到室外，形成對玻璃幕墻的內(nèi)外夾攻。層間非可視玻璃及上層可視玻璃直接暴露在火焰中，增加了火勢向上蔓延的可能性。如果由于窗間墻處防火材料或構(gòu)造上的缺陷造成防火系統(tǒng)提早失效，就有可能形成所謂的焰卷效應(yīng)。根據(jù)美國對高層幕墻建筑火災(zāi)的研究統(tǒng)計資料，約有百分之十的火勢是通過室外側(cè)向上蔓延的。
混凝土樓板一般用于分隔防火分區(qū)， 它應(yīng)該具有一定的防火級別。根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50045中規(guī)定，耐火等級為一級的建筑物樓板耐火時間為1.5個小時，耐火等級為二級的建筑物樓板耐火時間為1.0個小時。
該種方式是通過熱量傳遞方式進行的。熱量傳遞的方式有傳導(dǎo)、對流和輻射。幕墻系統(tǒng)的鋁合金立柱是非常好的傳熱載體，而且立柱往往是跨越二個不同防火分區(qū)，火源層的熱量能通過立柱向上層傳遞。幕墻的這種構(gòu)造形式?jīng)Q定了它很難被界定為具有等級概念的“防火幕墻”。在短時間內(nèi)上層樓面鋁合金表面的溫度會高于紙張的自燃點。對流是由于空氣流動傳遞熱量。開啟窗或玻璃破碎雖然對排煙有好處，但增加了空氣的流動，也增加了氧氣的供給。輻射是溫度較高的物體以能量波的方式向溫度較低的物體傳熱的一種方式。
●建筑高度小于24m時，保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A級或B1級。其中,當采用B1級保溫材料時，每層應(yīng)設(shè)置水平防火隔離帶。
聚乙烯芯材的鋁塑板近年來多次發(fā)生火災(zāi)，因為聚乙烯80度失去黏著力，隨即燃燒、冒煙、熔滴，更高溫度下裂解為可燃氣體。2006年烏魯木齊某工程鋁塑板幕墻大火;2008年上海一座20層大樓發(fā)生火災(zāi)，30分鐘內(nèi)鋁塑板一樓燒到20樓;2011年2月3日凌晨，沈陽某五星級酒店發(fā)生大火，大火從3層裙樓燃燒到20層以上，如圖所示，不能不令人擔心鋁塑板幕墻的火災(zāi)安全性。作為鋁板幕墻的面板，應(yīng)優(yōu)先采用單層鋁板和蜂窩鋁板。
首先，普通的玻璃幕墻是不防火的，我國只對幕墻層間的防火有些規(guī)定，而對普通的幕墻沒有具體的規(guī)定，那么如何實現(xiàn)普通玻璃幕墻的防火呢，保障普通幕墻在一定時限內(nèi)的完整性有以下三種模式。
超高層建筑玻璃幕墻(同樣也適用其他形式的幕墻)層間的封堵是建筑主體樓板的延續(xù)，可以理解為樓板的防火、保溫、隔聲等要求，同樣也是對幕墻層間封堵的要求。其中，設(shè)計的主要難點集中在材料選擇、結(jié)構(gòu)的可伸縮式模式等，而側(cè)封修的防火設(shè)計比較簡單，不做闡述。
大部分幕墻設(shè)計師都忽視了一個層間封堵構(gòu)造形式問題，實際上大部分工程也沒有發(fā)生問題，畢竟火災(zāi)的概率比較低，但相對于超高層建筑幕墻來說，極大的結(jié)構(gòu)變形給層間封堵埋下了極大的隱患，可導(dǎo)致層間封堵的防火性能失效，一旦發(fā)生火災(zāi)，后果不堪設(shè)想，那么如何解決呢。
第一步，幕墻設(shè)計師在設(shè)計層間封堵時，需綜合考慮超高層建筑特點，所有的層間封堵根據(jù)工程要求選用合理的防火模式(見上)
超高層建筑幕墻形式均應(yīng)采用單元式幕墻的結(jié)構(gòu)形式，而單元式幕墻的主要缺陷還是集中在防水系統(tǒng)上，幕墻設(shè)計師在正常建筑的防水系統(tǒng)設(shè)計外，超高層建筑的特殊性，導(dǎo)致更高的防水要求，特別在十字區(qū)域。使防水系統(tǒng)的設(shè)計在超高層建筑中變成了關(guān)鍵性難點。
為阻擋灰塵設(shè)計的一道密封線，一般由相鄰單元的膠條相互搭接實現(xiàn)， 起到阻擋灰塵和披水的作用。
它是單元幕墻的重要防線，通過幕墻表面的少量漏水可以越過這條線，進入單元幕墻的等壓腔，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，進入等壓腔水將被有組織的排出，沒有繼續(xù)進入室內(nèi)的能力，達到阻水的目的，有時為了提高幕墻的水密性能，也可能同時設(shè)置多道水密線。
它也是單元幕墻的重要防線，由于水密線和氣密線之間的等壓腔和室外基本上是相通(有時在連通孔上放置防止灰塵的海棉)的，因此水密線不能阻止空氣的滲透，阻止空氣的滲透任務(wù)由最后一道防線單元幕墻防水原理分析
單元幕墻漏水具備三個要素：①存在通道;②水;③動力。設(shè)置“等壓”狀態(tài)下的“雨幕”是主動防水的關(guān)鍵，也是提高防水可靠性和壽命的基本策略。通常被忽略的事實是：“室內(nèi)側(cè)密封不嚴密或漏氣”從而等壓難于實現(xiàn)。
圖2為單元幕墻防水的實現(xiàn)方式。圖中，型材腔壁上的孔洞主要起排水作用，同時使不同的腔體間保持等壓。工程施工中，先在膠條1上切兩個豁口，使腔一、腔二與室外空氣連通，成為等壓腔，使水沿型材斜坡順利排出。膠條2使室內(nèi)與其他腔體均隔絕，雖然室內(nèi)與其他腔體有壓力差，但沒有水的通道，這樣就實現(xiàn)了幕墻的水密性。
氣密泡棉的功能是有效提高氣密，即“室內(nèi)側(cè)實現(xiàn)嚴密氣密是形成等壓原理的關(guān)鍵”。這是實際工程設(shè)計中往往被忽略的因素，從而出現(xiàn)氣密性低 氣體流動 穩(wěn)定等壓難以實現(xiàn) 腔體內(nèi)水積累 發(fā)生滲漏現(xiàn)象。
氣密泡棉作為單元幕墻的最后一道密封線，對于整個幕墻系統(tǒng)的防水性能至關(guān)重要。尤其是超高層建筑，高度氣流相對穩(wěn)定，如果腔一腔二之間的氣壓稍有差別，就會有持續(xù)的水流進入腔二，膠條二與氣密泡棉如果密封處理的不好，水就會流入室內(nèi)。所以超高層建筑幕墻單元系統(tǒng)的最后一道氣密泡棉需要通長設(shè)計(常規(guī)單元幕墻只在十字交叉位置鋪設(shè)300mm左右的氣密泡棉即可)。
從大多數(shù)幕墻測試的過程來看，單元式幕墻在測試過程中存在不同程度這樣或那樣的問題。其中水密性、氣密性是比較突出的問題。說明幕墻在防水系統(tǒng)設(shè)計上存在一定缺陷。
D.插接式單元幕墻在斷面設(shè)計時應(yīng)考慮板塊安裝后插接件之間有不小于15毫米的搭接長度。以便有能力適應(yīng)層間變位和吸收現(xiàn)場安裝產(chǎn)生的誤差。
膠條決定了單元式幕墻的水密性、氣密性以及幕墻防水性能的耐久性。目前工程上所用的膠條大多存在一些問題。究其原因是對膠條的產(chǎn)品性能缺乏了解，膠條的斷面設(shè)計存在不合理現(xiàn)象。事實上膠條的材質(zhì)、延伸率、壓縮量以及斷面形式都很關(guān)鍵。單元式幕墻密封性膠條主要是三元乙丙(EPDM)膠條，這種材料具有卓越的耐臭氧老化性、耐氣候老化性、耐熱老化性、耐水性，還具有較好的耐化學藥品性，可以長期在陽光、潮濕、寒冷的自然環(huán)境中使用。EPDM橡膠有很多種牌號，不同的牌號各有不同的特點，因此可以說三元乙丙橡膠的化學成分及配方?jīng)Q定了膠條的使用環(huán)境和工作性能。
幕墻用三元乙丙膠條的基本成分為三元乙丙膠，碳黑，活性劑，增塑劑，硫化促進劑等。其中膠條的含膠率控制在35%左右，含膠率過低，材料的力學性能特別是拉伸強度、回彈性、耐老化性等變差，使用壽命大為縮短。但含膠率過高，成本會提高，同時材料的性能也同樣變差。其中補強劑，硫化劑，增塑劑并不僅僅起到降低成本的作用，只要加入適量，比例得當，能夠改善材料的性能。
A.在北方地區(qū)，溫差大，冬天溫度很低，最好選用部分充油牌號，在配方設(shè)計中充分考慮材料的低溫脆性，這樣硬度對溫度的依賴性小，便于安裝和使用。
雷擊分為直擊雷、靜電感應(yīng)雷和球雷。當帶電積云接近地面，與地面凸出物之間的電場強度達到空氣的擊穿強度(25～30kV/cm)時，所發(fā)生的激烈的放電現(xiàn)象稱為直擊雷。其每一放電過程包含先導(dǎo)放電、主放電、余光三個階段。當帶電積云接近地面凸出物時，在其頂部感應(yīng)出大量異性電荷，當帶電積云與其他部位或其他積云或地面設(shè)施放電后，凸出物頂部的電荷失去束縛，高速傳播形成高壓沖擊波。此沖擊波由靜電感應(yīng)產(chǎn)生，具有雷電特征，稱為靜電感應(yīng)雷。雷電放電時，雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強磁場，在鄰近的導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動勢。該電動勢具有雷電特征，稱為電磁感應(yīng)雷。雷電放電時產(chǎn)生的球狀發(fā)光帶電體稱為球雷。球雷也可能造成多種危害。示圖表示的示被雷電擊中的上海中心工程和迪拜塔遭雷擊圖片。
雷電放電具有電流大、電壓高、沖擊性強的特點。其能量釋放出來可表現(xiàn)出極大的破壞力。雷擊除可能毀壞設(shè)施和設(shè)備外，還可能傷及人、畜，引起火災(zāi)和爆炸，造成大規(guī)模停電等。因此，電力設(shè)施、建筑物，特別是有火災(zāi)和爆炸危險的建筑物，均需考慮防雷措施。造成重大人身傷亡和經(jīng)濟損失的黃島油庫火災(zāi)就是由雷擊引起的。
高大的建筑物和工程設(shè)施，特別是有爆炸或火災(zāi)危險的建筑物和工程設(shè)施，變配電裝置等應(yīng)采取直擊雷防護措施;凡遭受雷電沖擊波襲擊可能導(dǎo)致嚴重后果的建筑物或設(shè)施均應(yīng)采取雷電沖擊波防護措施。
高層建筑的防雷系統(tǒng)主要由接閃器，等電位連接系統(tǒng)，接地連接系統(tǒng)組成。設(shè)計主要是利用避雷針的原理特性：雷雨天氣，高樓上空出現(xiàn)帶電云層時，避雷針和高樓頂部都被感應(yīng)上大量電荷，由于避雷針針頭是尖的，而靜電感應(yīng)時，導(dǎo)體尖端總是聚集了最多的電荷，這樣，避雷針就聚集了大部分電荷。避雷針又與這些帶電云層形成了一個電容器，由于它較尖，即這個電容器的兩極板正對面積很小，電容也就很小，也就是說它所能容納的電荷很少，而它又聚集了大部分電荷，所以，當云層上電荷較多時，避雷針與云層之間的空氣就很容易被擊穿，成為導(dǎo)體。這樣，帶電云層與避雷針形成通路，而避雷針又是接地的，避雷針就可以把云層上的電荷導(dǎo)入大地，使其不對高層建筑構(gòu)成危險，保證了它的安全。
樓體主要是利用均壓等電位原理，形成局部等電位和整體等電位，以免不同位置出現(xiàn)大的電位差，從而傷人或損壞建筑設(shè)備等。原理圖見示意圖。
《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003規(guī)定：“玻璃幕墻的防雷設(shè)計應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057和《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ/T16的有關(guān)規(guī)定?！薄督饘倥c石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》防雷問題專題審查會紀要將送審稿中“防雷體系”改為防雷裝置。取消關(guān)于接地電阻的要求。
《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003第4.4.13條還規(guī)定：“幕墻的金屬框架應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)的防雷體系可靠連接，連接部位應(yīng)清除非導(dǎo)電保護層?！?《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003條文說明第4.4.13條指出：“玻璃幕墻是附屬于主體建筑的圍護結(jié)構(gòu)，幕墻的金屬框架一般不單獨作防雷接地，而是利用主體結(jié)構(gòu)的防雷體系，與建筑本身的防雷設(shè)計相結(jié)合，因此要求應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)的防雷體系可靠連接，并保持導(dǎo)電通暢?！薄督ㄖ锓览自O(shè)計規(guī)范》GB50057主編林維勇告知：“金屬幕墻防側(cè)雷：通過將安裝金屬幕墻的垂直金屬桿件于每層與圈梁或柱子鋼筋連接的予埋件連通?！?
深圳京基大廈采用將建筑物樓體以及內(nèi)部所有金屬物，用電氣連接的方法引入地下的聯(lián)合接地防雷系統(tǒng)。包括幕墻系統(tǒng)的防雷體系與外框鋼骨架相接形成良好的電氣連接，屋頂?shù)牟链皺C等金屬部件與接地網(wǎng)絡(luò)可靠連接，室外泛光照明燈具接地與幕墻形成良好的電氣通路等，形成一個法拉第籠式網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)整體，并保證接地電阻小于1歐姆，使整座建筑物成為一個良好的等電位體，把雷電對接閃器閃擊的電荷盡快地泄放到大地，使其與大地的異種電荷中和。當雷電來襲時，由于建筑物內(nèi)部及其附近基本上做到等電位，因而不會發(fā)生建筑物內(nèi)部的設(shè)備被高電位反擊和人被雷擊的事故。
上海中心采用整體式單元式幕墻，玻璃單元和層間轉(zhuǎn)換連接的凹凸臺不銹鋼板在廠內(nèi)組合完成，現(xiàn)場進行整體吊裝，單元板塊需一次安裝到位。因此，無論是工廠內(nèi)加工制作，還是現(xiàn)場定位安裝，都需達到“汽車級”的施工要求。
鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計精度。外幕墻及支撐鋼結(jié)構(gòu)都通過徑向和橫向鋼桁架從主體結(jié)構(gòu)外挑，其所有荷載和能量也通過鋼桁架傳遞給主體結(jié)構(gòu)。鋼桁架的剛度與支撐鋼結(jié)構(gòu)的位移有直接的關(guān)系。為減小懸挑鋼桁架的不均勻沉降，降低由其他不確定因素引起的施工、安裝誤差，設(shè)計院在進行懸挑鋼桁架設(shè)計時，適當提高鋼桁架的剛度。在鋼結(jié)構(gòu)安裝時，考慮到結(jié)構(gòu)在幕墻重力荷載作用下的沉降，環(huán)形鋼梁的實際定位線經(jīng)計算需比設(shè)計定位線上調(diào)，在本區(qū)的幕墻安裝完成后，環(huán)形鋼梁實際定位線在幕墻重力荷載作用下沉降了約28mm，在上部的幕墻相繼安裝完成后，環(huán)形鋼梁實際定位線與設(shè)計定位線最終重合。
第一外觀，玻璃幕墻的外觀顏色主要考慮玻璃外側(cè)的鍍膜面的顏色，還有反射率的問題，以及光學變形的問題，另外還有加一些特殊彩釉的效果。幕墻上墻的時候顏色是反射的，看到的其實是透過色，所以正常的應(yīng)該是用黑色背景去觀察，觀察反射天空的顏色。因為鍍膜除了節(jié)能還有它的顏色非常豐富，配合鍍膜來說，透過率高反射率也高，透過率高反射低，要求通透，透過率低反射率高，這是以前老式的商業(yè)建筑，透過率低反射率也低，顯得比較厚重穩(wěn)重，就是政府大樓這些，所以透過反射有一定的配合意義。鍍膜的反射性，色彩豐富的反射率肯定會高，金色絕對會超過30%的限制，所以這是一個概念。第二如果像這種無色，反射率就會低一點，當然還有環(huán)境的因素，晴天跟陰天就不一樣，因為我們膜是多層納米膜，晴天觀測到的顏色效果肯定會更好一些。包括光污染的問題，上海都是15—16%的反射要求，深圳是20%的反射要求，幕墻最終要保證這個顏色的一致性和效果，所以反射率太低，反正不利于顏色一致性的遮蔽效果，當然像裙樓對交通影響很大的，這個一定要控制反射率，主體可能反射率還是要去平衡。同時還有光畸變的問題，玻璃整體板面的變形無可避免。同時這個變形除了玻璃本身的設(shè)計，鋼化質(zhì)量，厚度設(shè)計有關(guān)系，還包括環(huán)境因素，安裝因素。
第二節(jié)能，首先我們要看熱源，第一個來源就是陽光輻射，有太陽就可以輻射，第二是遠紅外線輻射，對于輻射來說，陽光輻射主要通過遮陽，遠紅外輻射主要通過輻射率，輻射率的概念其實就是遠紅外的吸收率，對紅外基本不吸收，90%都被反射掉了。衡量這個玻璃節(jié)能的指標，熱量傳遞最主要的還是SC和U值，U值可以根據(jù)公司計算出來的，其實U值大家記住這三點，一個玻璃結(jié)構(gòu)的配置，只要跟它整個材料的導(dǎo)熱系數(shù)有沒有變化，輻射率有沒有降低，空氣的厚度有沒有改變，這三個因素就會決定它最后的K值或者U值。普通玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)是1，因為它的空氣導(dǎo)熱系統(tǒng)只有0.024，導(dǎo)熱系數(shù)、輻射率和空氣層的厚度就決定了玻璃層的K值。這是降低玻璃K值的方法，為什么說夾層K值比較高呢?導(dǎo)熱系數(shù)沒有變，輻射率沒有變，拿這三個指標去判斷，這是一個依據(jù)。另外一個因素就是空氣層厚度，這里有實驗數(shù)據(jù)也有理論分析，美國標準跟中國標準一樣，大概12厚是最佳的厚度，按照歐洲標準大概16，同時根據(jù)氣侯條件，北方偏12，南方偏16會更好一點，因為這里面的差別就是邊界和室內(nèi)外的條件，中國的標準U值和SC值總是偏大一點，所以在討論的時候一定要明確你到底是哪個標準，所以一定要有一個統(tǒng)一的前提條件。SC值這里面有一個概念，SC值透過玻璃太陽能隔熱因子，完全用g值就可以衡量過熱的效果，SC值是大于g值的，整個太陽能直接透過，280—2500納米。這個圖可以更直觀的說明普通玻璃隔離紅外線的能力，同時對于雙銀和單銀的區(qū)別，光熱比會更高一些。同時北方的遮陽也有問題，北方高好還是低好?夏天用來遮陽，越低越好。同樣的遮陽系數(shù)0.37的情況下，單銀大概35，雙銀62，差了將近30個點，遮陽系數(shù)可以用來衡量遮陽的效果，但是遮陽的效果不能只用SC來衡量，單用SC來衡量不科學。這里面有一個概念，引入了LSG，更科學的評價玻璃的采光和隔熱，單銀1.2、1.3，雙銀做到1.5、1.6，它們之間有這樣的內(nèi)在關(guān)系。說到節(jié)能，北方關(guān)注K值，南方關(guān)注SC值，當然現(xiàn)在節(jié)能已經(jīng)走到了第四步，三步節(jié)能相比國外來說，我們能耗還是高50%，所以現(xiàn)在提到第四步節(jié)能，再節(jié)省30%，累計節(jié)能達到75%。
第三隔音，聲音基本知識，因為隔聲這一塊開始關(guān)注越來越多，里面還有一些誤區(qū)。聲音的特征就是特質(zhì)強度，還有分貝值，在20赫茲和2萬赫茲，比如3分貝變化感覺不到，5分貝會有感覺，10分貝感覺非常明顯，我們的會場環(huán)境大概50、60分貝。隔聲材料都有三個原理，第一是共振效應(yīng)，第二是表面質(zhì)量定律，質(zhì)量越大，它的隔聲的損失會越大，一般來說質(zhì)量增加一倍，隔音值會增加6個分貝，同時對空氣層的厚度，我們普通的住宅門窗595的結(jié)構(gòu)隔音效果不好，雖然有9毫米的空氣層，但是遠達不到要求，其實還不如單片，所以隔音值至少要超過10對隔音才有貢獻。同時空氣層12的時候，附加值大概有1分貝，再加上調(diào)整系數(shù)，翻倍的線個分貝，所以這是跟空氣層厚度表面質(zhì)量的關(guān)系。吻合效應(yīng)，所以隔音的角度8+6肯定比8+8要好。其實中空比單片玻璃的隔音還差，單片會小于夾層，夾層中空會更好，普通夾層都可以到38、39，如果像我們高端幕墻夾層中空，這個隔音是最佳的配置，比如6、1.52，或者8的話，這個隔音值會更高，外面80分貝很吵，但是你通過玻璃一隔，窗要配合起來，室內(nèi)只有40分貝，40分貝就會非常安靜。
第四安全，鋼化玻璃自爆的原因是什么?鋼化玻璃在沒有機械外力作用下會產(chǎn)生自爆，除了玻璃本身其實還有設(shè)計的因素，也有包括安裝的因素，不一定所有的自爆都是玻璃本身。關(guān)于這個線月份也出臺了新的規(guī)定，關(guān)于進一步增加幕墻安全防護的通知，建筑門窗幕墻用鋼化玻璃，4月1號剛開始執(zhí)行，這里面有五點避免鋼化玻璃自爆的方法：第一選擇優(yōu)質(zhì)平板玻璃;第二適度鋼化;第三保證鋼化玻璃表面應(yīng)均勻;第四提高鋼化玻璃邊部加工質(zhì)量;第五限制鋼化玻璃尺寸。因為現(xiàn)在建筑尺寸越做越大，比如6毫米建議最好不要超過3個平方，8毫米4個平方，10毫米5個平方，建議大家在考慮幕墻設(shè)計過程中盡量把尺寸做小一點，這個對安全來說肯定有好處。自爆解決方案，第一是均質(zhì)處理，第二是夾層鋼化，第三是SGP夾層，它的性能非常好，安全性非常高，但是造價非常貴，第四是半鋼化夾層，第五是超白玻璃，因為超白的鐵含量只有普通玻璃的1/10，最主要的優(yōu)勢就是缺陷非常少，同時還有一個優(yōu)點就是它的顏色非常白。
對超高層建筑玻璃幕墻來說，產(chǎn)品的加工與組裝、安裝精度要求會很高，所以鋁型材的加工與組裝工藝越簡單、工序越少就越容易保障產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是針對異型玻璃幕墻。
鋁型材(除先天缺陷外)表面劃傷、擦傷、碰劃等后天缺陷，產(chǎn)生于型材商家的擠壓過程、轉(zhuǎn)運、包裝、發(fā)運等;幕墻廠家的加工、轉(zhuǎn)運、運輸、包裝、組裝、存儲、安裝等等環(huán)節(jié)，應(yīng)盡量加大在每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，特別對超高層建筑，因風力較大，所以在吊裝安裝過程中，必須進行防磕傷保護措施。將缺陷降到最低，并引進新型的修補工藝。
建筑結(jié)構(gòu)丨揭秘！哈利法塔身處沙漠，從頭到腳該如何滿足各種高難度設(shè)計要求？
