迪拜塔幕墻設(shè)計(jì)

迪拜塔幕墻設(shè)計(jì)發(fā)布時(shí)間：2011-08-30作者】：羅永增關(guān)鍵詞】：迪拜塔，幕墻，設(shè)計(jì)，系統(tǒng)前言：迪拜塔的建筑設(shè)計(jì)由美國(guó)著名建筑師SOM設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)的理念為“沙漠之花”在三個(gè)方向有如花瓣張開，隔10層左右就有一個(gè)平臺(tái)。外墻采用不銹鋼裝飾條，在視覺上顯得特別顯眼。建筑分為三部分，第一部分為酒店,世界上第一家AMANI酒店就坐落在這里。第二部分為辦公樓；第三部分為住宅。每一部分都有單獨(dú)的入口大堂。主樓建筑高度超過800米，為世界第一高樓。本人作為整個(gè)項(xiàng)目管理公司分管幕墻的幕墻經(jīng)理，在兩年多的時(shí)間里，

從幕墻開始到幾乎結(jié)束，參與了設(shè)計(jì)和施工管理的整個(gè)過程。現(xiàn)將設(shè)計(jì)方面的心得與大家交流。圖一：迪拜塔的設(shè)計(jì)理念圖二：迪拜塔的幕墻照片一、主樓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主樓的幕墻系統(tǒng)采用的是單元式系統(tǒng)，豎向采用明顯的不銹鋼飾條。里面部分和普通的單元式幕墻相類似，玻璃采用中空玻璃，外片為8mm厚，中間12mm的空氣層，內(nèi)片采用6+6的夾膠玻璃。由于該系統(tǒng)有個(gè)顯著的特征，就是外面的不銹鋼裝飾條較大，而大樓的設(shè)計(jì)風(fēng)壓較大，風(fēng)壓的標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)到了5.5Kpa，為了節(jié)省材料，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上主要利用裝飾條內(nèi)部的支撐材料來抵抗垂直于幕墻面的風(fēng)荷載，在單元的接口處也主要利用裝飾條之間的插芯來傳力，裝飾條的插芯承擔(dān)了40%的荷載。這樣就有效的減少內(nèi)部普通型材的用量，而且在插接處也避免了結(jié)構(gòu)要求導(dǎo)致的更大的壁厚和更多的螺絲。達(dá)到經(jīng)濟(jì)化的最大要求。在單元式幕墻的設(shè)計(jì)中，上下單元接口處，特別是四角接縫處，是處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在此處除了防水的要求之外，結(jié)構(gòu)傳力也是非常重要的。由于單元是吊掛的，重力直接通過豎料傳遞到固定碼上。在水槽處，沒有垂直向的荷載，只有水平進(jìn)出方向的荷載。相當(dāng)于上部單元底部為簡(jiǎn)支。水平力通過上面單元的豎料傳遞給下單元的頂橫料，這樣頂橫料的水槽底部會(huì)產(chǎn)生一個(gè)局部彎矩。此處要注意的是集中力作用在頂橫料的一側(cè)，在計(jì)算假設(shè)上不應(yīng)該考慮整個(gè)長(zhǎng)度平均來承受該局部彎矩。通常為了降低該部分的材料壁厚，設(shè)計(jì)上會(huì)采用一個(gè)壁厚較厚的水槽料來協(xié)助橫料來承擔(dān)該局部彎矩。該水槽料將承擔(dān)大部分的力到橫料下部，而頂橫料的荷載，繼續(xù)傳遞給下部的豎料。在計(jì)算上，頂橫料和水槽料的局部彎曲，還有頂橫料和下部豎料連接的螺絲，是計(jì)算的重點(diǎn)。同時(shí)在計(jì)算中，頂橫料除了承擔(dān)上面單元傳來的荷載，還要考慮層間面板傳遞來的三角形或者梯形荷載。IB準(zhǔn) ：＞?xF11OUTSIDETULMIMXKWTW*圖三：主樓標(biāo)準(zhǔn)豎料節(jié)點(diǎn)圖圖四：主樓標(biāo)準(zhǔn)頂?shù)讬M料節(jié)點(diǎn)圖IIT-0■wTOUKIIT-0■wTOUK圖五：主樓標(biāo)準(zhǔn)固定碼節(jié)點(diǎn)圖在幕墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算中，荷載從面板傳遞到框料后，集中到豎料上，由于公母料之間是對(duì)插在一起的，兩根料在相同部位的的變形量是相同的。因此，每根豎料承受的荷載比例是按照它們的慣性矩來分配的。在實(shí)際的項(xiàng)目中，由于公母料的截面不一樣，所承受的荷載也不是平均分配的。這樣就可能導(dǎo)致左右兩側(cè)的固定碼受力的不一致。在一般的項(xiàng)目中，公母料的截面慣性矩相差不會(huì)很大，所有平均分配的假設(shè)還是能基本滿足工程要求的。但是在本項(xiàng)目中，由于公料上還附加了豎向的連續(xù)裝飾條，這一側(cè)承受了大約90%的荷載，豎料承受荷載的巨大差異，讓人不禁懷疑每側(cè)碼件承受50%荷載的合理性。所以，當(dāng)廠商的計(jì)算書考慮兩側(cè)的固定碼平均承受時(shí)，顧問提出了反對(duì)意見。為了正確了解本工程的實(shí)際受力情況，特意安排了一個(gè)試驗(yàn)，該試驗(yàn)的目的有以下兩個(gè)：1、確定每個(gè)固定碼承受的反力。2、根據(jù)施加的荷載值，和結(jié)構(gòu)計(jì)算的數(shù)值進(jìn)行比較，看結(jié)構(gòu)計(jì)算和實(shí)際結(jié)果是否相符。測(cè)試的步驟如下：1、如下圖六所示，將3.7米長(zhǎng)的豎料固定于架子上。圖六：測(cè)試豎料布置圖FK-LIJUl-L 丄:M—伽p：ihkJ：i：n.ru~E工LICA4〔：上汕|_藝d蚯poir-rslytHIIKKSTE：-P」.無圖七：荷載施加圖2、跨中1/3的部位為施加荷載部位unkit5tb.：i:k.wa”vhiLHLH.ilunkit5tb.：i:k.wa”vhiLHLH.il"iWI~1-bFFiF盤!￡■D7FA1LQJ圧艸皿販_SLC7iONA-^ -CEAI賓M:阪麗T而正茫CTMRRfull3FFTi：a■m圖八：反力測(cè)量圖3、在固定碼位置設(shè)感應(yīng)器，來測(cè)量公母料分配的荷載比值。4、在跨中和端部放置變位計(jì)，用來測(cè)跨中的凈撓度。5、為保證數(shù)值的穩(wěn)定性，要保證數(shù)字至少保持10秒以上。參照風(fēng)壓的數(shù)值，在1/3部位對(duì)應(yīng)施加的荷載如下：-AAT1.0Wa2@THIRDPOINTS[272.27kg2.0kPa544.55kg25kPa680.68kg3.0ltPa816.82kg3.5kP^952.66kg40kPa1089.09kg

圖九：測(cè)試實(shí)景圖測(cè)試的結(jié)果如下： MU1QONLOADTESTINGI.D^dsiskilDErnm>!pswfthetwoJn^cJcellsTnrRrlMideF#K31fl.tFTvthlMjile%Female%272ns136212擷3(J一仙訕2265^55BJ24J5701竹41hid(75327耳0JI-9*2SM373.92740帖由4236K7M4491.1536tT>ateTested-h'lny14B2007根據(jù)測(cè)試的結(jié)果，大約有61%的荷載是通過公豎料上的固定碼傳遞的。該測(cè)試結(jié)果和之前的假設(shè)基本符合。為設(shè)計(jì)提供了有力的依據(jù)。二、主樓系統(tǒng)的防水設(shè)計(jì)在幕墻系統(tǒng)中，防水是最重要的指標(biāo)之一。本項(xiàng)目采用的標(biāo)準(zhǔn)為美國(guó)的ASTM的水密性要求。在該標(biāo)準(zhǔn)中有靜態(tài)水測(cè)試和動(dòng)態(tài)水測(cè)試兩項(xiàng)內(nèi)容，靜態(tài)水是在一個(gè)固定的壓力差下面測(cè)試水密性；動(dòng)態(tài)水測(cè)試是在噴水的同時(shí)，采用飛機(jī)引擎吹到一定的壓力下，看系統(tǒng)的水密性。除此之外，美標(biāo)中還規(guī)定了重復(fù)水試驗(yàn)，就是在100%荷載標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)試以及位移測(cè)試后還要分別重復(fù)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)水的測(cè)試。在單元式幕墻系統(tǒng)中，應(yīng)至少采用一個(gè)等壓腔，兩道防水防線，最好是干濕各一道，才能有效的起到真正的防水。同時(shí)在材料的合處，也是防水的弱點(diǎn)，特別是橫豎料的接口，以及轉(zhuǎn)角處，在安裝之前要預(yù)先擠滿膠。在防水方面以下幾部分是處理的重點(diǎn)：1、 豎料和豎料之間接縫的處理。2、 單元頂?shù)讬M料接縫的處理。3、 可視玻璃和框料接縫的處理。4、 單元的十字接縫的處理。5、橫料和豎料接縫的處理。6、副框端頭的處理。只要處理好以上的一些節(jié)點(diǎn)，基本上可以保證系統(tǒng)的水密性要求。在該項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)中，廠商在最初的設(shè)計(jì)中，僅考慮采用玻璃兩側(cè)的前后膠條兩道防水。該設(shè)計(jì)忽略了以下兩個(gè)問題：1、斷熱膠條是不能防水的。2、所采用的膠條在地震造主體結(jié)構(gòu)的橫向位移作用下，很容易產(chǎn)生變形，這就容易造成防水線的破壞。在風(fēng)雨試驗(yàn)過程中，出現(xiàn)了漏水現(xiàn)象，在分析了原因后，后來在玻璃的側(cè)邊打密封膠，加了一道防水線，成功的通過了測(cè)試。圖十：主樓幕墻測(cè)試照片

圖十一：機(jī)電層測(cè)試樣板安裝照片在本工程中，還有個(gè)防水設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是機(jī)電層的位置。由于該建筑本身的高度較高，如果按照普通的從下到上的安裝順序，幕墻安裝縮需要的時(shí)間將會(huì)大大加長(zhǎng)，為縮短施工工期，在設(shè)計(jì)上考慮以機(jī)械層的部位為安裝區(qū)域分隔開來，這就為設(shè)計(jì)工作帶來了難度。普通的單元式幕墻采用的是上下單元在水槽處結(jié)合，上單元的底橫料可以直接插入下單元的上橫料的水槽之中，這樣就達(dá)到比較滿意的氣密和水密要求。但是在機(jī)械層以上的單元已經(jīng)安裝好的情況下，該如何實(shí)現(xiàn)并保證其性能的可靠性呢？在本工程中，如上圖十一所示，將在機(jī)械層部位的單元分成上下兩部分，上面部分采用雙碼，安裝時(shí)候從下往上升，插入到上單元中。然后如圖十一所示把中間單元由外向內(nèi)靠，在此處的接口部位就無法形成連貫的水槽。因此該中間單元頂部和上單元交接的地方傳力和防水是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。\圖十二：機(jī)電層測(cè)試樣板安裝照片

\圖十二：機(jī)電層測(cè)試樣板安裝照片由于上下接口處為防水的薄弱點(diǎn)，本工程處理的方法是如圖十三所示，在后面額外加了一塊板，和上單元固定起來，上下通過間距50MM的M6的螺絲連接起來，同時(shí)在內(nèi)側(cè)打膠。該處理不僅在結(jié)構(gòu)上有利荷載的傳遞，同時(shí)在系統(tǒng)上增加了一道防護(hù)，以確