大面圓弧幕墻的幕墻板塊寬度 1.4m,幕墻板塊間的折線水平夾角 179.5°;因為角度較小因為角度較小,實際放樣橫梁端部切斜角距離僅為 1.02mm,如圖 4 所示。過小的距離使其很難實現(xiàn)車間內(nèi)的加工,橫梁端部仍按照90°切角,平面角度安裝時,通過接縫調(diào)整適應角度變化縫調(diào)整適應角度變化;確定采用板塊折線擬合的方式完成圓弧造型,但是本方案一定要合理設置,注意前端豎向膠條的截面設計,保證防水性能。
其他建筑幕墻項目其他建筑幕墻項目,如果幕墻板塊水平夾角較大時,一般橫梁端部切角≥5mm,橫梁端部必須按照實際角度加工橫梁端部必須按照實際角度加工,角度通過橫梁切角度解決,單元板塊角度為實際;由于幕墻水平分格與幕墻板塊水平夾角影響較大,所以設計初期應與建筑師充分溝通,做到有的放矢。
單元幕墻通過幕墻板塊上的掛件和預先設置在結(jié)構上的單元體掛座掛接,實現(xiàn)單元體幕墻的的安裝。掛件和掛座安裝過程中具備三維可調(diào)能力;單元體掛座初步選擇頂面掛接(槽式埋件+鋁合金掛座)和側(cè)面掛接(鋼制轉(zhuǎn)接件連接+鋼質(zhì)掛軸)兩種方案,如圖5所示。對于兩種掛接方案進行分析后,再確定合理的掛接方式。
本工程用于幕墻連接的鋼結(jié)構環(huán)型邊梁考慮到工程造價等因素,未考慮彎弧處理,均為直線段,這樣就造成了選擇側(cè)面連接方案時,轉(zhuǎn)接件長度規(guī)格較多、現(xiàn)場焊接量大等不足。
本工程的樓板采用成品鋼樓承板的樓板型式,標準混凝土板厚為120mm,很難滿足槽式埋件的埋設需要;經(jīng)過與建筑結(jié)構院的多次溝通,選擇樓板外輪廓向內(nèi)500mm 范圍內(nèi)局部加厚到200mm的做法,滿足槽式埋件的埋設需要,需提前了解槽式埋件對于混凝土厚度的要求等。
大面位置單元體玻璃幕墻選擇頂面掛接(槽式埋件+鋁合金掛座)的方案。
2.4 凹槽內(nèi)單元式玻璃幕墻的系統(tǒng)設計要點
凹槽內(nèi)單元式玻璃幕墻的幕墻板塊寬度1.4m,層高為4.2m和5.4m;通過對于幕墻犀牛模型的分析,立面幕墻在14層標高69m的位置為分界線,分界線以下幕墻板塊向外傾斜,分析數(shù)據(jù)詳見圖 6;分界線以上幕墻板塊為向內(nèi)傾斜,分析數(shù)據(jù)詳見圖7。
由于單元體板塊之間的豎向夾角接近 180°,采用單元體板塊折線擬合的方式實現(xiàn);尤其應當注意的是分界線以上的幕墻單元體板塊(內(nèi)傾斜),需要關注單元體幕墻的上橫梁截面設計,排水角度由常規(guī)的 3%加大到 4%(如圖 8),保證單元體幕墻的排水性能。
2.5 凹槽側(cè)面轉(zhuǎn)角單元式鋁板幕墻的系統(tǒng)設計要點
凹槽側(cè)面轉(zhuǎn)角單元式鋁板幕墻的幕墻板塊寬度為 1.7m,出挑龍骨面1.5m,層高為4.2m和5.4m;通過對于幕墻模型的分析,轉(zhuǎn)角單元式鋁板幕墻為規(guī)則扭轉(zhuǎn)單元;每層扭轉(zhuǎn)角度小于0.05°,整體幕墻向內(nèi)側(cè)傾斜2.11°,如圖9所示。
由于單元體鋁板幕墻的板塊扭轉(zhuǎn)造型,通過軟件逐層對板塊間翹曲值進行分析。通過得到的數(shù)據(jù),按照層數(shù)對單元板塊進行歸集,確定合理的區(qū)段劃分;選擇每 5 層的單元體鋁板幕墻板塊進行歸類時,翹曲值不大于2mm,滿足設計要求;整個建筑立面分為10種鋁板單元體幕墻板塊。
鋁板單元板塊造型復雜,出挑距離較多,設計原則考慮功能性與裝飾性分離,更好的實現(xiàn)建筑功能和外立面效果。鋁板單元體龍骨選擇鋼鋁結(jié)合方式(如圖10);受力桿件為鋼材,滿足強度剛度要求;鋁型材主要解決單元板塊插接和排水連續(xù)的功能性要求;裝飾造型鋁板內(nèi)側(cè)設置鋁單板防水板,與鋼龍骨挑出的干涉位置采用鋁板開洞上下搭接、打膠密封的方式,保證防水性能。
鋁板單元板塊出挑結(jié)構較多,埋件位置受力較大,采用常規(guī)的槽式幕墻埋件無法滿足要求;經(jīng)過與建筑結(jié)構院的溝通,選擇采用板槽式埋件,此種埋件采用鋼槽與鋼板加工制作而成,功能上滿足槽式埋件的功能;連接方式為埋件肋板與主體結(jié)構鋼梁直接焊接,埋件受力能力大大增加,可以滿足受力要求(如圖11、圖12)。
3 超高層建筑幕墻避難層的幕墻系統(tǒng)設計
避難層是高層建筑中專供火災時人員臨時避難用的樓層。避難間則是供消防人員在一定高度(大于等于100m的樓層)上設置的臨時避難用的的房間。自建筑的首層至第一個避難層的高度不應大于45m,兩個避難層之間的高差不宜大于45米。通向避難層的防煙樓梯應在避難層分隔、同層錯位或上下層斷開,使人員均必須經(jīng)避難層方能上下;避難層的凈面積應能滿足設計避難人員避難的要求,并宜按5.0人/m^2計算。由于避難層可兼作設備層,但設備管道宜集中布置;本工程 10、20、29、39、49、59 層為避難層,避難層層高 7m,標準樓層層高為4.2m和5.4m。避難層由于層高高、跨度大,標準單元體幕墻龍骨無法滿足需要,針對此種實際情況,我們考慮加大單元體幕墻龍骨或者增加鋼立柱的方式解決。
由于單元體幕墻與土建結(jié)構邊的進出位關系是確定的,所以單元體龍骨的龍骨截面加大也是有一定局限性的;本工程由于層高較高,幕墻龍骨截面加大后與土建結(jié)構的進出位較小,調(diào)節(jié)量小,所以未選擇截面加大的方案。
增加鋼立柱的方式時主受力龍骨為鋼型材,鋁合金龍骨可以采用增加掛點的方式增加受荷載能力,也便于幕墻工程型材截面的統(tǒng)一,減少開模費用;選擇在龍骨后側(cè)增加鋼立柱的方案(如圖13)。
由于避難層兼做設備層,設備層的機房需要建筑幕墻具有通風和防風雨的功能,由于超高層幕墻的風壓較大,對于防風雨百葉的選擇尤為重要。本工程凹槽內(nèi)幕墻采用在設備層選用防風雨百葉,大面幕墻由于效果需要,選擇玻璃百葉效果,后面設置防風雨百葉,滿足性能需要。
安裝在超高層建筑設備層機房的防風雨百葉,其通風量需要達到額定的速度,葉片不能有振動或產(chǎn)生噪音,不能超過靜壓消耗允許的zui大值。采用防雨百葉系統(tǒng),通風設備百葉系統(tǒng)的防雨有效性為95%~98%,外界空氣流速在13m/s時;有效的通風面積為百葉總面積的60%,以及降雨量在75mm/h 的情況下能達到B極。防風雨百葉要求具備BS或ASTM的測試認證;百葉的表面處理采用氟碳噴涂,噴涂的顏色應與幕墻外裝飾型材一致。
玻璃百葉位于 TP8mm(鍍膜)+1.52SGP+TP8mm 超白鋼化夾膠中空玻璃,百葉規(guī)格 1400mm(W)×200mm(H),間距200mm;玻璃百葉后側(cè)采用成品氟碳噴涂防風雨百葉玻璃百葉;SGP膠片是夾層玻璃離子聚合物中間膜。離子聚合物中間膜性能優(yōu)異,撕裂強度是一般PVB膜的5倍,硬度是PVB膜的30倍~100倍。SGP 夾層玻璃和同樣厚度的單片玻璃多少會有相等的彎曲強度。同PVB夾層玻璃相比,SGP夾層玻璃有更高的強度性能和剛性。
4 超高層建筑清洗維護系統(tǒng)的選用
擦窗機是高層建筑物外墻立面和采光屋面清洗、維護作業(yè)的常設專用設備。需根據(jù)建筑物的高度、立面及樓頂結(jié)構、承載、設備行走的有效空間,設計不同型式的擦窗機。既要考慮到安全、經(jīng)濟、實用,又要考慮到安裝的擦窗機能與建筑物協(xié)調(diào)一致,不影響建筑物的美觀,所以擦窗機的選型與建筑設計及施工等密切相關。
擦窗機是室外高空載人設備,因此對擦窗機的安全性和可靠性要求非常高。
針對每一棟大樓的獨特建筑形式和功能,在選用擦窗機時,應從安全性、經(jīng)濟性、實用性這三大原則的基礎上綜合考慮,初期應從如下幾點進行考慮:
a) 優(yōu)先選用軌道式,自動化程度高,安全可靠;
b) 樓頂空間通道、立面結(jié)構等是否適合所選擇的擦窗機型式;
c) 選用的擦窗機是否滿足結(jié)構承載要求;
d) 選用的擦窗機盡量不影響建筑物的美觀;
e) 擦窗機的造價符合業(yè)主投資需求;
f)選用合理的擦窗機臺數(shù),完成整個大廈的清洗維護作業(yè)。
盛京金融廣場 T2 塔樓屋面構造基本參數(shù):大面建筑幕墻標高 318m,凹槽位置玻璃幕墻的建筑幕墻標高313m,結(jié)構混凝土板頂?shù)臉烁邽?269.8m,屋頂鋼結(jié)構梁頂標高312m,鋼結(jié)構梁頂面距離幕墻頂面高差6m,如圖14所示。
超高層擦窗機細節(jié)設計應注意以下要點:
a) 基礎結(jié)構條件:擦窗機軌道落在混凝土結(jié)構上時,沿軌道方向需有預留軌道鋼梁或基礎結(jié)構,混凝土梁或柱墩自身寬度為400mm~500mm方形、間距不大于2m;預留鋼梁寬度不小于300mm。擦窗機軌道應在建筑內(nèi)表面周圈布置,軌道寬度不小于2m;軌道邊緣距建筑內(nèi)表邊緣zui小距離不得小于600mm。
b) 軌道與基礎連接:基礎為鋼結(jié)構,軌道安裝前擦窗機廠家需與鋼結(jié)構單位配合預留好軌道焊接條件;混凝土結(jié)構,擦窗機廠家需在混凝土澆筑前提供預埋件,并提供人員指導安裝。
c) 擦窗機軌道:擦窗機廠家在工廠加工好成品組件,運送至現(xiàn)場,由擦窗機廠家提供人員安裝。
d) 擦窗機:擦窗機以組件形式運送至現(xiàn)場,由塔吊吊至屋頂進行組裝;應注意塔吊的荷載應與擦窗機部件的荷載匹配,否則影響吊裝作業(yè)。擦窗機的制作和運輸時間有一定的工期,考慮塔吊與擦窗機的配合,擦窗機在塔吊拆除前需完成所有構件吊至屋頂工作,滿足組裝條件。
e) 電動吊船和輔助卷揚吊鉤:電動吊船選用全鋁結(jié)構,荷載輕,螺栓均采用不銹鋼螺栓 ;輔助卷揚機額定荷載(600kg)應充分考慮板塊的面板材料更換應充分考慮板塊的面板材料更換,除面板自身重量外,還應考慮輔助鋼架的輔助設施的荷載。
f) 防風銷座:由幕墻施工單位與擦窗機廠家配合設計、幕墻公司加工、生產(chǎn),幕墻公司在安裝玻璃前由擦窗機廠家指導幕墻公司安裝。
T2 塔樓屋頂結(jié)構為鋼結(jié)構體系,擦窗機軌道需布置在鋼結(jié)構的軌道梁上;屋頂中央設有停機坪,考慮擦窗機停放時高度不得超于停機坪和不影響外立面的效果,擦窗機應具有升降功能,當擦窗機使用時升起,高于幕墻頂標高進行工作,當擦窗機停放時需降至6m 以下,并??吭诖竺婺粔χ虚g位置,非轉(zhuǎn)角位置,停放空間8m×2m,不會影響到外立面效果。
選擇兩臺屋面軌道式伸縮臂擦窗機(立柱可升降),全鋁合金電動吊船的荷載不低于250kg;輔助卷揚吊鉤荷載不低于500kg;防風銷座布置從40m 起,每間隔不超過 20m布置一層,共布置17層,防風銷座橫向間隔2m左右,每層布置約85個,整棟樓約1445個防風銷座。
超高層建筑的形態(tài)各異,安裝的擦窗機型式也不盡相同。超高層建筑在建筑設計時就應考慮擦窗機的安裝型式、結(jié)構設計的承載要求、樓頂?shù)念A留通道等問題。超高層建筑擦窗機的安裝就好比一部外用電梯,已成為一個不可缺少的常設設備,逐漸成為大家的普遍共識。
5 結(jié)論
盛京金融廣場作為沈陽的區(qū)域性地標超高層建筑,不僅建筑設計造型獨特,結(jié)構形式也有較大的難度。結(jié)合沈陽盛京金融廣場異型超高層幕墻工程的方案設計實踐,超高層玻璃幕墻工程選擇性能好、技術先進、造價合理的高性價比幕墻技術方案以及依據(jù)超高層建筑的不同特點,對幕墻系統(tǒng)選用、材料選用、清洗維護設備選用進行分析,把握整個工程的要點難點,通過深入的設計與技術分析并采取一系列的技術措施,技術難題基本得以圓滿解。
工欲善其事,必先利其器。超高層建筑幕墻工程技術含量高、安全風險大,只有掌握整個工程的要點難點,通過精心策劃、科學管理,嚴格把好安全質(zhì)量關,運用先進的設計技術和分析手段以及專業(yè)的測量和檢測方法,才能完成令用戶滿意的精品工程。