技术方案设计总说明

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技术方案设计总说明

一．工程概况及设计依据

（一）工程概况

沛县质量技术监督局办公楼位于徐州市沛县新城区中心地带,地上九层,主楼外围护部分以竖明横隐幕墙为主突显建筑的现代气息。 沛县质量技术监督局办公楼外装饰设计现代、简约、创新，建筑风格与时代紧密相连，充分诠释了工程的性质及特点。 （二）设计理念

外装饰幕墙工程是建筑个性给人最直接的冲击和表现，直接决定工程外部形象和对地区的影响力，是建筑风格、艺术特色实现的重要组成部分。

我司在进行外装饰设计时充分考虑了经济性原则，使本工程做到技术领先、结构安全、分格匀称、造价合理，并有效控制工程成本，使效果、功能、造价趋于平衡。本次我们的设计核心是突出“创新”，把握“实用”，“控制经济成本”：

①“创新”——是把现代的幕墙最新成果：最先进玻璃幕墙节能保温系统及干挂式石材幕墙系统运用于本工程中。

②“实用”——根据工程的不同使用功能和装饰特点，针对性地选择各部位选用的材料、结构和形式，使幕墙的围护功能和效果有机结合。 ③“控制成本”——在设计满足整体效果和使用功能基础上，尽量降低工程成本，控制工程投资。 幕墙设计就是寻求三者结合的平衡点，为工程提供一个最适合的方案。

（三）设计依据 1、设计参数：

建筑结构安全等级：二级

基本风压（50年一遇）：0.35KN/M2

地震设防：7度；设计基本地震加速度：0.1g ； 地区粗糙度：C 类

建筑幕墙结构构件的设计使用年限为50年。 2、业主文件：

沛县质量技术监督局办公楼——施工蓝图。

二．工程主要装饰幕墙项目

根据业主要求，我们对本工程在大面结构形式和局部造型进行了深入设计。本工程装饰项目为下列项目： 主楼东立面及北立面部分位置采用的方案如下： 方案：半隐框玻璃幕墙；

龙骨为铝型材，型材表面阳极氧化处理。玻璃采用6mm+9A+6mm 双钢化中空镀膜玻璃，其中，外片为6mm 钢化镀膜玻璃，内片为6mm 透明玻璃，中空层9mm 。

三．隐框玻璃幕墙系统结构系统设计

（一）半隐框幕墙结构设计

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幕墙类型：采用半隐框玻璃幕墙结构系统

装饰面材规格配置：玻璃采用6+9A+6mm 钢化中空镀膜玻璃 其结构设计特点详见下述：

玻璃横向通过硅酮结构胶与副框连接并辅以铝合金托块，形成玻璃板块，再通过机制螺栓、压板固定于横竖龙骨上，板缝用密封胶和泡沫条填充。玻璃通过压板定距压紧，板块可浮动，玻璃竖向采用铝合金压板固定，外加装饰盖板，能满足幕墙各种变位要求。

所有硬性接触处，均采用弹性连接，满足了结构因温差作用而产生的伸缩效应，消除了幕墙的伸缩噪音，也提高了幕墙的抗震变位能力。同时由于密封性能的提高，保证了幕墙的隔音效果。 利用等压原理，设双道密封胶条形成等压腔，保证幕墙的水密性和气密性,其水密性三级和气密性均可达到四级。 ? 不同金属的接触面都使用尼龙垫片以防止电化腐蚀，提高幕墙使用寿命。

? 竖梁与横梁为分体式安装结构，安装上可实现先立竖梁，后安装横梁。分体式安装结构使板块的安装及维护更方便快捷。

? 开启窗采用二道密封、单点执手锁紧结构。这种结构密封性能好、强度高、使用寿命长、安全可靠、开启方便。采用二道三元乙丙胶条进行环形密封，水密气密性好；同时采用了限位装置，使所有开启具有相同的开启角度，保

证了开启后的外视效果。

四．主要材料介绍

（一）铝合金型材

? 本工程的玻璃幕墙铝合金型材表面阳极氧化处理，氧化膜厚度AA15级，符合国标《铝合金建筑型材》GB/T5237.1~5-2004的规定。 ? 1.1 型材特点：

? 适合于挤压铝型材，可以得到各种复杂的截面和很高的加工精度。 ? 有足够的强度，能满足建筑结构的要求。 ? 用弯曲装置进行冷弯加工，制造弯弧型材。 ? 阻燃性能好。

? 良好的导电性能，幕墙、天窗跟建筑物专门的地线连接后可作为避雷设施。 ? 1.2铝合金型材各种技术指标： ? 1.2.1化学成份： ? 6063合金的化学成份 ? Mg ：0.45－0.90％ ? Si ：0.20－0.60％ ? Cu ：Zn 、Mn 、Ti ：0.10％ ? Fe ：0.35％。

? 1.2.2型材的机械性能： ? 6063-T5合金

? 抗拉强度σb ：160MPa ? 屈服强度σ0.2：110MPa ? 延伸率δ：≦8% ? 氧化膜：AA15级

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? 6063-T6合金

? 抗拉强度σb ：≥205MPa ? 屈服强度σ0.2：≥180MPa ? 延伸率δ：≦8% ? 氧化膜：AA15级 （二）钢材

? 钢材推荐选用优质Q235B 钢材，表面镀锌处理或者其它可靠的防腐处理方式，钢转接件等钢件表面进行镀锌。其特点如下： ? 2.1钢型材特点：

? ? 有足够的强度，能满足建筑结构的要求。 ? ? 可以用弯曲装置进行冷弯加工，制造弯弧型材。 ? ? 阻燃性能好。

? ? 良好的导电性能，幕墙、天窗跟建筑物专门的地线连接后可作为避雷设施。

? 2.2工程用钢材应符合下列标准的规定： ? ?《碳素结构钢》GB700-1988 ? ?《优质碳素结构钢》GB/T699-1999 ? ?《合金结构钢》GB/T3077-1999 ? ?《低合金高强度结构钢》GB/T1591-1994

? ?《碳素结构钢和低合金结构钢热扎薄钢板及钢带》GB912-1989 ? ?《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-1988 （三）玻璃

本工程用玻璃规格如下：

(1) 6+9A+6mm 中空钢化镀膜玻璃，外片为6mm 钢化镀膜玻璃，内片为6mm 透明钢化玻璃，用于半隐框玻璃幕墙。

普通玻璃性能参数：

（四）玻璃幕墙用胶

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本工程玻璃幕墙用胶选用杭州之江硅酮结构胶硅酮耐候胶。玻璃与副框结构胶工厂打胶车间预制，玻璃板缝密封胶为现场打胶。 结构胶的基本特性介绍： ? 产品特性：

（1）高弹性、高模量。

（2）中性固化，对被粘表面无腐蚀。 （3）优异的耐高、低温性和耐大气老化性能。 （4）抗接缝位移能力为±12.5%。

（5）快速固化，固化后形成高强度的硅酮胶。 （6）对环境无污染。 硅酮耐候胶 ? 产品特点：

（1）良好的使用性，可在10℃～50℃条件下直接挤出使用。不需底漆即对大多数建筑材料有良好的粘结。 （2）中性固化，不会对被粘表面产生腐蚀作用。 （3）优异的耐气候老化性能。

（4）良好的耐高低温性能，在-50℃～150℃仍保持良好的性能。 （5）良好的抗接缝变位能力±40%。 （6）对环境无污染。 （六）密封胶条

密封用胶条采用国产优质三元乙丙材料（EPDM ）为人工合成橡胶，其主要优点如下： ? 耐老化性能好。

? 突出的耐臭氧性能，不但优于天然胶、丁苯胶、氯丁胶等能用橡胶，而且也 于一般被认为耐老化性能很好丁基橡胶。

? 耐候性好，能长期在阳光、潮湿、寒冷的环境中使用。

? 耐热性能好。乙丙橡胶制品在一般情况下，可以在120℃的环境中长期使用， 其最高使用温度为150℃。

? 电绝缘性好。乙丙橡胶具有非常好的电绝缘性能和电晕性，其电性能接近或优于丁基橡胶，氯磺化聚乙烯、聚乙烯。 ? 冲击弹性和低温性能好。 （七）附件

幕墙开启附件采用国产优质品牌五金配件。

所有采用不锈钢螺栓、螺母、螺丝、垫圈等材料的应符合下列要求： ?《不锈钢棒》GB/T1220-2007 ?《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-1984 ?《不锈钢冷扎钢板》GB/T3280-1992 ?《不锈钢热扎钢板》GB/T4237-1992

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所有不同金属接触处均以尼龙衬垫隔离，防止电位差腐蚀。 工程用钢材应符合下列标准的规定 ?《碳素结构钢》GB700-2006 ?《优质碳素结构钢》GB/T699-1999 ?《合金结构钢》GB/T3077-1999 ?《低合金高强度结构钢》GB/T1591-1994

?《碳素结构钢和低合金结构钢热扎薄钢板及钢带》GB912-1989 ?《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-1988

五．幕墙重点功能设计

本工程因其地处特殊的地理位置，并有特殊的建筑要求，因而设计所要考虑的重点及难点问题较多。对此，我们均进行了重点考虑，进行了着重设计。在此，归纳陈述如下： （一）幕墙水密性、气密性设计

空气渗透性能系指在风压作用下，其开启部分为关闭状况的幕墙透过空气的性能。本工程玻璃幕墙设计中，玻璃板块的四周采用胶条双道密封，气密性能达Ⅳ级。

雨水渗漏性能系指在风雨同时作用下，幕墙透过雨水的能力，本工程玻璃幕墙设计中，采用等压腔原理防水，幕墙采用双道密封，密封性能好，形成可靠密封系统，水密性能达Ⅲ级。 （二）幕墙开启窗（抗风压）设计

风压变形系指建筑幕墙在与其相垂直的风压作用下，保持正常性能不发生任何损坏的能力。开启窗是幕墙构造上薄弱环节，大风袭击最易损坏，我们采取了加强措施。一是在开启窗与横框之间，采用挂式连接，并加设安全限位块，防止翻窗脱落。这种结构强度高，安全可靠，开启方便。而且采用了限位装置，使所有开启具有相同的开启角度，保证了开启后的外视效果。二是采用多点锁结构。据有关资料表明，大风对幕墙的破坏主要集中在开启窗上，受破坏最多的是采用铰链支撑的开启窗。多点锁结构多点锁紧，均匀分布，因此，受力合理，强度高，安全可靠。 （三）幕墙的保温、防结露设计：

建筑的节能保温包含很多方面，而玻璃幕墙的节能保温是其重要组成部分。幕墙的节能主要是指通过产品的结构设计、材料选用等措施，使建筑物在使用过程中，以尽量少的能量消耗而获得理想的温度环境和光线环境的过程。玻璃幕墙常见节能方法分以下几种：玻璃节能法，减少空气渗透量，铝合金断热型材节能法。本工程充分利用以上措施，来达到保温防结露的目的： 1．选用节能玻璃：

本工程选用中空镀膜玻璃做为主要面材，其隔声、隔热、保温、防结露性能极好，是当今装修中的首选玻璃。 2．选用保温材料：

幕墙做为建筑的外围护结构，对主体起保温隔热作用。本工程墙中空镀膜玻璃的使用提高了建筑幕墙部分的保温节能效果。 3．防结露设计：

通过上述结构保温设计和节能材料选用，避免结露现像出现，利于工程的使用功能。

(四)幕墙安全可靠性设计：

幕墙作为建筑外围护结构，其安全性、耐久性是必须考虑的问题，幕墙的设计也应与其相应的使用功能相适应，发挥其应有的安全防护作用。我们对此进行了重点设计，主要表现在以下几个方面： 1．结构计算确保安全性设计：

在本工程中所采用的方案，充分考虑了风荷载、地震作用、自重、温度等对幕墙的影响，按照国家相关标准、规范设计，设计安全系数完全满足工程的要求，同时对面材、龙骨及连接系统均做了仔细计算，满足强度上设计的要求。

2．材料选用上确保安全性：

本工程玻璃幕墙采用钢化玻璃，它属于安全玻璃，即使破碎也不会给人带来伤害。

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五金配件螺栓等采用不锈钢材质，钢角码及连接件等采取热镀锌防腐，以延长幕墙的使用寿命。 3．弹性连接设计确保安全性：

幕墙做为一种独立的结构体系，悬挂于主体结构外侧，所以连接构造设计尤为重要。

弹性连接是幕墙应具备的构造性能之一。这个概念的形成，主要是源于幕墙的平面内变形性能及抗震性能的要求。这两种性能实质性的要求就是幕墙板块要具有相对的位移能力。所以在所有起整体围护作用的幕墙系统均采用了弹性连接方式。

幕墙与主体连接形式是主框－连接件-埋件（主体结构中）。在竖框与主体之间的转接环节中，也采用了螺栓连接，且 转接位置上均开有长条孔，连接螺栓可

在孔内进行横向滑动。其与转接件连接后，可以使竖框与转接件的组件进行上下、前后调整，具有三维调整功能。因此，本结构体系完全可以满足上述所说的两种幕墙性能的要求。 4．防雷击设计：

我公司幕墙设计中，竖龙骨与防雷系统中的钢带相连时做特殊处理，竖龙骨的接触处去掉氧化膜，钢带与龙骨的接触表面则进行镀锡处理；避雷连接板与避雷钢筋的焊接避雷钢筋与建筑物均压环的焊接全部采用满焊连接，焊接长度不小于100mm;避雷连接板与幕墙竖框接触长度不小于100mm 。如果竖框宽度太小，可将避雷连接板倾斜放置，所有焊后的表面及焊缝应修光；垫板和避雷连接板的周边应注胶防锈。这样，可有效地保证接触处电阻更小，幕墙形成了自身的防雷体系，并与主体结构可靠接地，共同形成防雷体系。 5．防火设计：

防火性能设计和防火等级大小，是衡量幕墙功能优良与否的一个重要指标。根据《建筑设计防火规范》中规定：窗间墙的填充材料采用不燃烧材料,如其墙面采用耐火极限不低于2ｈ的非燃烧材料时,其墙内填充材料可采用难燃烧材料。

本工程结构楼板上、下二层间通过设计安装断火设施（层间封修，且连续整个平面周区），能有效地阻止一旦失火而造成的火势蔓延。并在以下几个方面重点设计: ? 幕墙装饰材料全部是难燃或不燃烧体。

? 在每层楼板边缘与幕墙间的缝隙都用防火岩棉板填实，外加镀锌板装饰， 这样既保温，同时又防止一旦失火，火从缝隙向楼上蔓延，形成自下而上的拔火风道，造成大面积火灾。 ? 幕墙与主体结构的连接件和预埋件外露部分均设在防火保护区内。

? 避免采取一大块玻璃跨越上、下两个防火分区的分格，以防某层失火，玻璃很快爆裂，火势殃及邻层，造成大面积火灾。 采用以上措施，耐火极限能够满足本工程的要求，为消防工作争取了时间，有效地保障人员和财产的安全。 6．隔音保密设计：

面材采用了中空玻璃，在层间位置我们设有保温棉，而在相邻房间之间，也进行了相宜的隔断和封修，以上措施均能达到较好的隔音效果，除了避免外界的干扰外，还具有安全保密功能。 7．排水方面：

本工程玻璃幕墙结构在压板与玻璃表面之间采用三元乙丙胶条进行密封，同时在胶条外部打耐侯硅酮密封胶，水密气密性能优良；另外还设排水通道，使从扣板顶部渗入的少量雨水不进入幕墙内部直接排到室外。 8．环境因素：

在设计和施工过程中充分考虑湿度、温度及潮气等环境的影响，受力杆件计算时考虑到温度应力的影响，同时材料表面采取防腐蚀措施避免受到水、潮气影响。

（五）幕墙与主体连接设计

幕墙做为一种独立的结构体系，悬挂于主体结构外侧，连接不仅要完成幕墙荷载的受力传递，而且实现主体偏差的吸收，保证幕墙平整度。所以结构设计尤为重要。

（六）幕墙环保设计

现代幕墙已不再仅仅是一种装饰、一种简单的外维护结构，而是越来越深入地成为整个大厦的一个有机组成部分，越来越多地参与了整个大厦的功能建设。其对于整个大厦的环保节能性能的影响，已经到了至关重要的地步。本工程所选系统为高性能幕墙体系，在材料选择及构造设计上对环保方面进行了考虑。

? 幕墙环保设计是城市建设的组成部分，外装饰材料又是工程的重要部分，在材料使用和构造上力求营造一个“绿色氛围”，利于大厦的使用者和周围环境免受污染。本工程所选主要材料：玻璃、石材、铝材、钢材等均不会污染环境，所有主要材料均可回收利用。

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越?采用中空玻璃，具有很好的保温、隔热、隔声的作用，减少空调运

行时间，利于环境的平衡与保护。

?本工程幕墙结构最大限度减少了对环境有影响的硅酮结构胶和密封胶的用量。

（七）玻璃防炸裂设计

建筑玻璃的炸裂除了受到意外集中力的撞击原因而产生炸裂外，则主要就是由于玻璃内部热应力的原因，而产生的热炸裂了。建筑玻璃的热炸裂是一个多因素综合性问题，对于玻璃自身来说，造成热炸裂的因素有三个方面：即热物理性能，力学性能，缺陷大小与分布。外部条件对热炸裂的影响也有三类原因：太阳辐射，外加荷载和设计因素。

对于一般情况而言，制约玻璃热炸裂的因素主要有三个：

第一：玻璃的吸热率。

由于玻璃热炸裂的机理是玻璃吸收阳光中的红外辐射，自身温度高，与边部的冷端之间形成温度梯度，造成非均匀膨胀或受到约束，形成热应力，进而使薄弱部位发生裂纹扩展，导致玻璃热炸裂。

本工程我们采用的钢化玻璃，玻璃的吸热率较低，并且强度高，耐温变能力强，所以从这一点上，本工程采用的玻璃是不会产生热炸裂的。

第二：玻璃的板面尺寸。

玻璃的板面尺寸越大，受热膨胀后的变形也越大，形成的约束反力也越大，相应地造成更大的热应力，增加了热炸裂的几率，同时，板块尺寸越大，越容易受到其他荷载的更大叠加效应。

本工程中，我们选用的玻璃为钢化玻璃，玻璃强度高，热稳定性强，同时我们对板块尺寸较大的玻璃，进行了非常严格的玻璃挤压应力与温差变形应力等计算，对于风荷载、热应力、边框变形、自重、装配应力等综合影响做全面考虑。另外，设计上，我们将与玻璃接触的材料采用柔性材料，并且采用定位安装、定距压紧的浮动式连接方式，满足了幕墙各种变位要求，避免了因结构变形而造成玻璃炸裂，因此，本工程我们保证不会因设计因素而使玻璃产生热炸裂。

第三：玻璃边的加工质量

从热应力分析中指出：炸裂一般从玻璃边部起始，边部的拉应力最大，边部的加工缺陷最严重，所以改善边部的加工质量是提高建筑玻璃抗热炸裂能力的关键因素之一，因此本工程中，我们将严格控制玻璃的加工质量，将玻璃边部进行细磨倒角，并剔除有严重缺陷的玻璃。

综合以上因素，本工程我们所选用的钢化玻璃经过我们详细的计算，合理的设计及严格的质量控制，是不会产生热炸裂的。

（八）抗震设计

当地震发生时，幕墙有两种震动原因。一是地震直接对幕墙的作用，另一个原因是当主体结构受震变形时，使依附在主体结构上的幕墙，被迫强制同步变形。因此做为主体的外围护结构的幕墙，只有使自己的变形、变位能力大于这些变形，才能保证不损坏。

本工程抗震设防为6度，通过计算在幕墙的各个分体连接部位（如竖龙骨与连接件的螺接处；竖龙骨与竖龙骨之间的伸缩缝；横龙骨、竖龙骨的伸缩缝，板块与龙骨之间的活动连接，板块之间的缝隙。）留有活动余量用来保证，当设防烈度（或比设防烈度略高）的地震作用到来时，幕墙能满足抗震水准要求。

六．幕墙性能设计指标及保证措施

幕墙主要性能设计指标包括以下七个方面：

风压变形性能/空气渗透性能/雨水渗漏性能/保温性能/隔声性能（以上由国家标准GB/T15225规定）/平面变形性能/耐冲击性能。

（一）风压变形性能

风压变形系指建筑幕墙在与其相垂直的风压作用下，保持正常性能不发生任何损坏的能力。

建筑幕墙性能分级值（Kpa）

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为了确保幕墙的风压变形性能，并满足该工程地域的要求，本工程按照《玻璃幕墙工程技术规范》及《建筑结构荷载规范》对风荷载标准值进行了计算。我们在计算时，风荷载按50年一遇设计，以确保荷载满足工程设计要求。

同时，在具体计算时，我们对幕墙所使用的铝型材龙骨进行验算，并使其满足相对挠度 ≤L/180的要求，钢龙骨相对挠度≤1/300。另外，我们还对所有幕墙中的其它受力 构件进行了详细分析和计算（详见计算书），以保证本工程幕墙在阵风袭击下不受损坏，保证安全。 本工程幕墙风压变形性能为4级。 （二）空气渗透性能

渗透性能系指在风压作用下，其开启部分为关闭状况的幕墙透过空气的性能。

本工程中气密性能达4级。 （三）雨水渗漏性能

雨水渗漏性能系指在风雨同时作用下，幕墙透过雨水的能力。 雨水渗漏性能分级值(Pa)

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在本工程中水密性能达3级。 （四）保温性能

保温性能系指在幕墙两侧存在空气温度差条件下，幕墙阻抗从高温一侧向低温一侧传热的能力。 保温性能分级表(W/M2.K)

本工程玻璃幕墙中采用了中空镀膜玻璃，，其保温隔热性能优良，并利用结构上的密封系统做以可靠性的保证，具有很好的保温性能，保温性能可达到Ⅳ级。 （五）隔声性能

隔声性能是指通过空气传到幕墙外表面的噪声经过幕墙反射，吸收和其他能量转化后的减少量，称为幕墙的有效隔声量。 幕墙隔声性能分级以声音平均透过损失表示，其分级值如下表：

本工程采用了中空玻璃，隔声性能优异，因而隔音性能良好，性能可达3级。 （六）平面内变形性能

幕墙平面内变形性能表征幕墙全部构造在建筑物层间变位强制幕墙变形后应予以保持的性能。 在地震和大风作用下，建筑物各层之间产生相对位移时，幕墙构件就会产生水平方向的强制位移。由于在验算材料强度时，已按标准取用风荷载和地震力的组合效应，在地震和大风作用下，建筑物各层之间产生相对位移时，幕墙构件就会产生水平方向的强制位移。由于在验算材料强度时，已按标准取用风载和地震力的组合效应，另外本工程幕墙板块为浮动式连接，并且与主体实现了弹性连接，在地震或大风作用下，产生强制水平位移时，板块之间相互独立，不会造成板块间的挤压破损，平面变形性能为3级。

（七）耐冲击性能

耐冲击性能表示幕墙对冰雹、大风时飞来物、飞鸟等撞击的能力。

耐冲击性能用撞击力的运动值分级

本工程玻璃采用钢化中空玻璃，有较好的耐冲击性能，石材也具有良好的耐冲击性能。因此具有很好的耐冲击性能，耐冲击性能为2/3级，即室内两级室外3级

（八）防火性能和防雷设计

详见前面“幕墙重点功能设计”部分。

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