写字楼幕墙工程专题研究.pdf

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1、写字楼设计专题研究写字楼设计专题研究外墙系统幕墙外墙系统幕墙1目录目录一、幕墙基础知识、幕墙基础知识二、开启扇研究三经验和教训（含预防措施）三、经验和教训（含预防措施）2一玻璃幕墙基础知识、玻璃幕墙基础知识基础知识幕墙分类框支玻璃幕墙点式幕墙玻璃板材31.1 建筑幕墙基础知识Curtain wall IntroductionCurtain wall Introduction历史最早出现的玻璃幕墙是在1917年历史最早出现的玻璃幕墙是在1917年美国旧金山的哈里德大厦，而真正意义上的玻璃幕墙是上世纪五十年代初建成的纽约利华大厦和联合国大厦，我国第一个采用玻璃幕墙的工程是1984年建造的北京长城饭

2、店造的北京长城饭店。1917年美国旧金山（SanFransisico）1917年美国旧金山（SanFransisico）哈里德大厦（Willis Polks Hallidie）世界上第一块玻璃幕墙4纽约5纽约联合国秘书处大厦（U.N.secretariat building）1950年纽约（New York）利华大厦（Lever Building，22层）-真正具有代表性的“玻璃盒子”1984年，我国第我国第一幢现代玻璃幕墙高层建筑层建筑-中外合资的北京长城饭店竣城饭店竣工。该工程幕墙建筑的设计、筑的设计、制造、安装施工皆由外商负由外商负责。6国内建筑幕墙从1982年开始起步，历经30年的发展

3、，已经成为世界第一幕墙生产大国。到2004年我国建成了约一亿平方米各式建筑幕墙（包括采光屋面）工程，占世界总量的一半还多。建筑幕墙已经成为现代建筑文化、建筑个性化、建筑艺术、建筑新科学的重要标志中国内地幕墙发展三个阶段2)成长期：1995年2002年3）可持续发展期：建筑新科学的重要标志。中国内地幕墙发展三个阶段：1）起步期：19822)成长期：1995年2002年1995年初成立了中国建筑金属结构协会铝门窗幕墙委员会，这是中国幕墙步入成长期的标2003年2010年在这一时期，我国铝门窗及建筑幕墙产品还年1994年平均每年产量约200万平方米，主要是构件式玻璃幕这是中国幕墙步入成长期的标志。这

4、一时期，除玻璃幕墙外，发展了铝板及石材幕墙，开发将继续保持稳步增长的事态，其产品结构会有较大的改变断主要是构件式玻璃幕墙，模仿国外技术，国内无行业规范和标准技术水平较低了单元式幕墙，1995年引进点支承幕墙。引进国外技术的同时，开始结合国情有所创新。会有较大的改变，断热铝型材、中空LOW-E玻璃、优质五金配件等产品的铝合准，技术水平较低。从1996年开始，有了中国行业技术标准和规范，技术水平有所提高金配件等产品的铝合金节能门窗的使用比例将较大提高。新规7所提高。范的颁布。89现在国内幕墙生产企业已能为各种不同建筑提供所需的各种类型幕墙。双层幕墙、光电幕墙、遮阳板幕墙、生态幕墙、智能幕墙、膜结构

5、幕墙、动态幕墙等。国内企业在国内市场中占有80%85%左右份额，境外公司（含港、澳、台公司）占有不到20%的市场份额在建筑幕墙（采光顶）大发展的同时相关产业如玻璃硅酮占有不到20%的市场份额。在建筑幕墙（采光顶）大发展的同时，相关产业如玻璃、硅酮密封胶、铝合金建筑型材等也同步发展，不仅在数量上满足了幕墙（采光顶）的需要（即建筑幕墙、采光顶的大部分材料由国内生产、提供，仅小部分进口），而且这些行业的产品质量也与世界先进水平相近，有些甚至超过了世界先进水平，这就为建筑幕墙（采光顶）品质量也与世界先进水平相近，有些甚至超过了世界先进水平，这就为建筑幕墙（采光顶）的发展提供了坚实的基础。代表项目：上海

6、金茂大厦是当时世界上上楼层最高、工程规模最大、档次最高的幕墙工程；工程规模最大的点支式玻璃幕墙工程广州会展中心；出现了面积最大的室内防火玻璃隔断上海正大广场；出现了面积最大的防火玻璃幕墙广州会展中心玻璃隔断上海正大广场；出现了面积最大的防火玻璃幕墙广州会展中心。玻璃幕墙金属屋面是目前体育馆、机场、车站、文化中心、会展中心等大跨度公共建筑的现代化象征。10由支承结构体系与面板组成幕墙概念可相对主体结构有一定的位移能力不分担主体结构所受作用不分担主体结构所受作用建筑外维护结构或装饰性结构轻质、采光、节能、装饰特点安装快捷、方便更换设计标准化加工工厂化施工机械化设计标准化、加工工厂化、施工机械化旧建

7、筑立面更新的需要，常用加装幕墙来作为建筑改建的手段1112玻璃幕墙按面板材料分玻璃幕墙石材幕墙按面板材料分金属幕墙其他1.2幕墙分类方式按施工方法分元件式幕墙半单元式幕墙按施工方法分半单元式幕墙单元式幕墙按发展过程分按是否防水气分13幕墙由三大体系组成体系组成材系统支系统连接系统面材系统支承系统连接系统面连接系统预埋件区支承系统面材系统统别辅助系统辅助系统系统辅助系统辅助系统密封防火抗震防雷14系统系统系统系统玻璃幕墙1.2.1按面板材料分石材幕墙金属幕墙其他1516铝单板、铝塑复合板、铝蜂窝板、不锈钢板、钛锌板、钛镁合金板等、陶土板、千思板、佳秀板、埃特板、GRC板鄂尔多斯博物馆东立面照片1

8、7天津津击剑剑馆18煤碳博物馆案例煤碳博物馆案例设计煤层效果以装饰建筑物外立面19彩色金属幕墙彩色金属幕墙不锈钢板、铝塑板、铝蜂窝板、铝单板、金属夹心板可订制图案法律法规的要求，节能、防火考虑大众审美功能要求大众审美，功能要求2021元件式幕墙1.2.2按施工方法分元件式幕墙半单元式幕墙单元式幕墙元件式幕墙：也称框架式，施工手段灵活，工艺较为成熟，经过较多工程实践检验是目前采用较多的幕墙结构形式包括压块式实践检验，是目前采用较多的幕墙结构形式，包括压块式、小单元式、横挂竖压式等。幕墙大部分元件在工厂内加工后，运输到现场由安装人员根据设计图纸要求，按照竖框、横框及板块的顺序，以散件的形式逐件安装

9、，部分元件现场进行二次加工。主要特点：安装灵活，工期较长，现场作业较多，大量安装工序现场进行要求现场管理工作量大对工人素质要求高安装质量行，要求现场管理工作量大，对工人素质要求高，安装质量不可控，但维修最方便。22半单元式幕墙：半单元式幕墙：是一介于框架式及单元式之间的结构。幕墙的所有结构元件都在工厂加工，除竖框外所有结构元件在工厂按照设计图纸组装为独立的板块（一般为一个分格）后运到现场，现场竖框安装好后，把组装好的板块与竖框连接。场竖框安装好后，把组装好的板块与竖框连接。主要特点：1.安装灵活，工期长于单元式，现场作业多于单元式，一般无横框。2易实现工业化生产可减少现场加工安装工序易于控制工

10、程质量2.易实现工业化生产，可减少现场加工、安装工序，易于控制工程质量。3.现场施工周期短，接逢处多使用胶条密封，一般不使用耐候胶（是目前国内外幕墙技术的发展趋势），不受天气对打胶的影响，易缩短施工周期。4.可交叉作业施工，施工手段灵活，受主体结构影响小。5.维修保养相对方便，维护、更换板块时不影响周围板块。单元式幕墙：幕墙的所有构件都在工厂加工完成，并按照施工图纸要求把幕墙各构件组装为独立的板块（一般为一个层高，12个分格宽度），运输到现场直接与主体预设的挂点挂接安装。安装可与主体结构施工同步进行（相差5-6个楼层即可）。单元与单元之间采用阴阳镶嵌的结构形式即单元组件的左右竖框上下横框都是和

11、相邻单元组件对插通过对插嵌的结构形式，即单元组件的左右竖框、上下横框都是和相邻单元组件对插，通过对插形成组合杆，从而形成单元组件间接逢。单元组件的竖框直接固定在主体结构上，所承受的荷载是由单元组件的竖框直接传递到主体结构。主要特点：工厂化程度高现场工期较短现场作业较少安装质量可控性强平面变位能力强23工厂化程度高，现场工期较短，现场作业较少，安装质量可控性强，平面变位能力强，造价略高。1.幕墙单元工厂内加工制作易实现工业化生产，降低人工费用，控制单元质量；缩短幕墙现场施工周期和工程施工周期，为业主带来较大的经济效益和社会效益。2.接逢处多使用胶条密封，不使用耐候胶（是目前国内外幕墙技术的发展趋

12、势），不受天气对打胶2.接逢处多使用胶条密封，不使用耐候胶（是目前国内外幕墙技术的发展趋势），不受天气对打胶的影响，工期易控制。3.主要在室内施工安装，主体结构适应能力较差，不适用于有剪力墙和窗间墙的主体结构。4.施工时有严格的施工顺序，必须按对插的次序进行安 装。对主体施工用垂直运输设备等施工机械的安放位置有严格限制，否则将影响整个工程的安装。械的安放位置有严格限制，否则将影响整个工程的安装。5.维修相对麻烦。2425普通功第一代幕墙系统（框架式或元件式）第二代幕墙系统1.2.3按发普通功能型系统第二代幕墙系统（单元式或半单元式）第三代幕墙系统按发展过程分（点驳式）能量转第四代幕墙系统程分能

13、量转换型系统（双层动态呼吸式）第五代幕墙系统（光电智能式）（光电智能式）26动态节能幕墙按通风原理分为自然通风和强制通风两种系统。由外层幕墙，内层幕墙、遮阳装置，进风装置、出风装置组成。与传统普通幕墙相比，最大特点在于其独特的双层结构，具有通风换气的功能，隔热、隔声，节能环保；采用不打胶工艺，彻底改变了传统幕墙的结构形式，立面美观大方没有硅酮胶的二次污染且工厂化生产程度高安装方便便于控制施工质量立面美观大方，没有硅酮胶的二次污染。且工厂化生产程度高，安装方便，便于控制施工质量。在欧洲发达国家和地区，通风节能环保幕墙运用比较广泛。2728光伏建筑一体化光伏建筑一体化是薄膜太阳能电池的一个重要应用

14、，它是结合太阳能电池发电和建筑物外墙的功能将太阳能电池组件装置在建筑物上使它起到既可以发电又可以筑物外墙的功能，将太阳能电池组件装置在建筑物上，使它起到既可以发电又可以代替建筑材料的双重用途。在土地价格昂贵的地区，光伏建筑一体化是解决土地成本过高和整合发电运送的最佳方案。建筑业已开始使用薄膜太阳能电池，因为它既能发电，又可降低二氧化碳的排放量，这是未来一个新的趋势新的趋势。在这方面，薄膜太能发电，又可降低二氧化碳的排放量，这是未来个新的趋势新的趋势。在这方面，薄膜太阳能电池具有无限的潜力。依安装位置的不同，光伏建筑一体化有很多种类型，如与屋顶结合、与外墙结合、与遮阳装置结合、做玻璃幕墙用等。光

15、伏建筑一体化具有如下优点优点：1.节省太阳能电池支撑结构，并可替代屋顶、墙面、窗户等建材；2.节省太阳能电池安装成本；3.有效利用建筑物的表面积，不需另外占用土地；4.可以遮阳，降低建筑物外表温度；5.增加建筑物美观；将太能和建筑物结合使建筑物能有自的电供应6.将太阳能和建筑物结合，使建筑物能有自己的电源供应。29与建筑结合的并网光伏发电系统并网光伏发电系统（BIPV）与建筑结合的并网光伏发电系统并网光伏发电系统可采用“可逆流”“可逆流”并网方式（电流是双向的，可以从电网取电，也可以向电网送电）；太阳电池开关/保护/防雷电缆并网逆变器电度表（光伏电量）电池电池-组件组件-阵列阵列30单晶硅形式

16、的光伏玻璃幕墙31式2008年6月24日晚，亚洲当时最大的“光伏建筑一体化”光电幕墙在北京辉煌净雅大酒店揭幕。由净雅集团与尚德电力公司倾力打造的这面光电幕墙实时上演了场光影交错的视觉盛面光电幕墙实时上演了一场光影交错的视觉盛宴，让与会的嘉宾由衷赞叹：“静止的建筑也能演绎出别样的艺术魅力”。这项由尚德电力系统工程公司的技术团队历经这项由尚德电力系统工程公司的技术团队历经一年精心构筑的光电幕墙，面积达2200平方米，拥有亚洲最大的单体彩色光电显示屏和国内第一套集成至玻璃幕墙的光电系统。该幕墙的最大特点是实现了能源的自给可以最大墙的最大特点是实现了能源的自给，可以最大限度地节约能源。白天，每块玻璃板

17、后面的光伏电池将太阳能吸收储存起来，晚间则将储存的电能供应给墙体表面的LED显示屏。的电能供应给墙体表面的显示屏。32按封闭式系统：要求具有阻止空气渗透和雨水渗漏功能的建筑幕墙1.2.4按是否防雨水渗漏功能的建筑幕墙开放式系统：不要求具有阻止空气渗透水气分开放式系统：不要求具有阻止空气渗透和雨水渗漏功能的建筑幕墙，包括遮挡式和开放式建筑幕墙33明框玻璃幕墙明框玻璃幕墙半隐框玻璃幕墙1.2.5玻璃幕墙隐框玻璃幕墙点驳式全玻璃幕墙点驳式玻璃肋34建筑设计框支承玻璃幕墙框支承玻璃幕墙明框式隐框式半隐框式优势 安装方便，施工手段灵活，工艺成熟劣势 现场管理工作量大 安装方便，施工手段灵活，工艺成熟 水

18、密性、气密性好，有较好保温、隔声降噪能力 主体结构适应能力强，安装顺序不受主体结构影响 现场管理工作量大 施工质量要求高35建筑设计明框玻璃幕墙是最传统的玻璃幕墙形式，玻璃采用镶嵌或压扣等机械方式固定，工作性能可靠，使用寿命长，表面分格明显，可做成多种形状做装饰线条36建筑设计非断热系统与断热系统冷桥断热材料，解决冷热桥问题，节能37建筑设计热塑性塑料热塑性塑料穿条系统(尼龙66)穿条式断热条的形状与规格是一定的，如高度为12,14等PA66GF25（聚酰胺75%+玻璃纤维25%）热固性塑料浇注系统(聚氨酯)注胶断热条需要专用设备进行热浇注力学38PA66GF25（聚酰胺75%+玻璃纤维25%

19、）与铝膨胀系数相近，机械强度高，耐高温，防腐热条需要专用设备进行热浇注，力学性能好建筑设计隐框玻璃幕墙金属框架构件全部不显露在外表面的玻璃幕墙的玻璃幕墙39建筑设计玻璃幕墙点支承玻璃幕墙点支承玻璃幕墙点支承玻璃幕墙拉杆支撑式拉索支撑式桁架支撑式玻璃肋支撑式优势 通透性好减少光污染劣势 隔热保温性能相对较差能源消耗 通透性好，减少光污染 灵活性好，可以最大限度地满足建筑造型的需求 安全性好 具有良好的工艺感和艺术感 隔热保温性能相对较差，能源消耗大40 具有良好的工艺感和艺术感玻璃幕墙点支承玻璃幕墙建筑设计玻璃幕墙点支承玻璃幕墙爪件41爪件驳接头玻璃幕墙全玻璃幕墙建筑设计玻璃幕墙全玻璃幕墙玻璃肋

20、支承于玻璃后部玻璃受托于下支架上劣势优势劣势优势通透性好、重量轻、选材简单、加工工厂适用于机场，音乐厅等大型公建42整体高度有限制，多用于首层、二层通透性好重量轻选材简单加厂化、施工快捷、维护维修方便、易于清洗艺术感、层次感和立体感强建筑设计全玻璃幕墙多用于建筑物的裙楼橱窗走廊并适用全玻璃幕墙多用于建筑物的裙楼、橱窗、走廊并适用于展示室内陈设或游览观景玻璃夹具43玻璃幕墙玻璃板材按玻璃光学特性分类：根据验收要求，透光率应大于10%。玻璃板材透明玻璃本体着色玻璃镀膜玻璃热反射镀膜玻璃Low-e镀膜玻璃透光率低低辐射，透光率高44浮法玻璃上世纪50年代末，英国皮尔金顿玻璃公司宣告平板玻璃的浮法成型

21、工艺研制成功，但皮尔金顿却对中国搞起了技术封锁。1971年5月，原国家建筑材料工业部决定浮法工业试验在洛玻洛玻进行，全国各地玻璃专家云集洛玻，洛玻千余名职工参战年 月日团结奋战了 个多月终于成功地建起了第条浮法玻参战，1971年9月23日，团结奋战了3个多月，终于成功地建起了第一条浮法玻璃生产线。“洛阳浮法洛阳浮法玻璃工艺”在洛玻的诞生，结束了一个旧的时代，迎来了中国玻璃工业发展的新曙光，为我国玻璃工业的发展竖起一座雄伟的丰碑，成为世界玻璃工业中与英国皮尔金顿浮法皮尔金顿浮法美国匹兹堡浮法匹兹堡浮法并驾齐驱的世界三成为世界玻璃工业中与英国皮尔金顿浮法皮尔金顿浮法、美国匹兹堡浮法匹兹堡浮法并驾齐

22、驱的世界三大浮法工艺之一工艺：工艺：浮法玻璃生产的成型过程是在通入保护气体（N2及H2）的锡槽中完成的熔融玻璃从池窑中连续流入并漂浮在相对密度大的锡液表面上在重力和的。熔融玻璃从池窑中连续流入并漂浮在相对密度大的锡液表面上，在重力和表面张力的作用下，玻璃液在锡液面上铺开、摊平、形成上下表面平整、硬化、冷却后经退火、切裁，就得到平板玻璃产品。可为在线生产一些新品种提供适合条件如电浮法反射玻璃退火时喷涂膜玻璃冷端表面处理等合条件，如电浮法反射玻璃、退火时喷涂膜玻璃、冷端表面处理等。Low-E玻璃玻璃又称低辐射玻璃，是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。其镀膜层具有对可见光高透过及对中

23、远红外线高反射的特性，使其与普通玻璃及传统的建筑用镀膜玻璃相比，具有优异的隔热效果和良好的透光45与普通玻璃及传统的建筑用镀膜玻璃相比，具有优异的隔热效果和良好的透光性。玻璃幕墙玻璃板材玻璃幕墙玻璃板材玻璃板材按玻璃的加工方式分类钢化玻璃热增强玻璃彩釉玻璃中空玻璃夹胶玻璃一种预应力玻璃强度高抗弯介于普通平板玻璃和钢化玻璃之间将无机釉料(印刷到玻璃表面然后四周用高强高气密性复合粘结剂把专门设备PVB胶片夹在两层或者多层强度高，抗弯，耐高温，破坏时整体粉碎成无锐角小碎片易自爆璃和钢化玻璃之间的一个品种。强度较高，不易自爆，破坏时呈放到玻璃表面，然后经烘干、钢化或热化处理将釉料永久烧结于玻璃表面密性

24、复合粘结剂，将两片或多片玻璃与密封条、玻璃条粘接密封中间片夹在两层或者多层玻璃中间，经预热、预压后进入高压釜内热压成型而成46碎片，易自爆自爆，破坏时呈放射状径向开裂，但不属于安全玻璃烧结于玻璃表面颜色、图案丰富，耐磨耐腐蚀，遮阳粘接、密封，中间充入干燥气体。隔热隔音，节能热压成型而成耐震，防盗，防弹，防爆，隔音，节能建筑设计钢化玻璃（Tempered Glass）高强度将平板玻璃放置在特制的高温炉加热至620后，迅速风冷，使其表面和内部分别形成压应力和拉应力。其表面应力可达到普通玻璃的4倍，玻璃内部分别形成压应力和拉应力。其表面应力可达到普通玻璃的4倍，玻璃设计选用时取安全系数2.5破碎的时

25、候呈颗粒状，对人不会造成严重伤害。47二开启扇研究二、开启扇研究 方案一 方案二 方案三48方案一：每层三段式。分别为栏板、开启扇、包梁。方案一方案：每层三段式。分别为栏板、开启扇、包梁。新华保险大厦新华保险大厦新华保险大厦时代金融中心49新华保险大厦深圳国际商会大厦方案一优缺点分析成本概念：开启扇和框料越多，成本越高。成本概念：开启扇和框料越多，成本越高。框料每层横向3条。成本较低比较大开启费力由于荷载大连接件易开启扇面积大，因此数量较低，通透性强比较大，开启费力，由于荷载大，连接件易损坏，维修相对麻烦不利于人工开启；总结：目前较常见的，对等级和管理要求不高，可自行开窗，适合销售型写字楼。维

26、修较麻烦。总结：目前较常见的，对等级和管理要求不高，可自行开窗，适合销售型写字楼。维修较麻烦。50方案二：四段式，明框隐框相结合。方案二中心商务大厦51联通大厦兴业银行大厦方案二优缺点分析框料每层横向4条明框3条隐框1条框料每层横向4条。明框3条，隐框1条成本相对方案一高。易开启但开启扇面积相对较小增加隐框，通透性略差易开启，但开启扇面积相对较小总结：目前较常见的，对等级和管理要求不高，可自行开窗，适合销售型写字楼。维修方便。总结：目前较常见的，对等级和管理要求不高，可自行开窗，适合销售型写字楼。维修方便。52方案三：高窗式，三段，明框隐框相结合。卓越大厦航天大厦卓越大厦53方案三优缺点分析框

27、料每层横向3条明框2条隐框1条框料每层横向3条。明框2条，隐框1条。成本相对3个方案最高开启面积小开启扇较多难开启适用于物业统操作通透性最好难开启，适用于物业统一操作。通透性最好总结：高窗的方式是高端甲级或超甲写字楼多用，适合持有型写字楼，对管理要求高。总结：高窗的方式是高端甲级或超甲写字楼多用，适合持有型写字楼，对管理要求高。54三种方案对比方案一方案二方案三55三种方案对比写字楼幕墙开启方式对比开启扇40扇开启扇80扇）方案三（开启扇100扇）04兴业银行大厦、案例写字楼幕墙研究01新华保险大厦、06深圳国际商会大厦、10时代金融中心05华融大厦、07联通大厦、08中心商务大厦、09免税商

28、务大厦02卓越大厦、03航天大厦09免税商务大厦成本（预估）方案三方案二方案一(经咨询幕墙顾问，方案二比方案一高60元每平米）估）适用范围目前较常见的，对等级和管理要求不高，可自行开窗适合销售型写字楼高窗的方式是高端甲级或超甲写字楼多用，如果不统一管理，类似卓越、航天这样，需要人开启适用范围行开窗，适合销售型写字楼似卓越、航天这样，需要人开启时爬桌子或踩凳子才能开启则非常不方便集中管理，要开窗请物业来做，使用，操作便捷性比较大，开启费力，坏了维修相对麻烦窗较小，开启方便、维修成本相对低可能会集中控制开启扇或在人手的高度设开启装置，适合持有型写字楼，对管理要求高56缺点用户自行开启，立面不统一成本高，开启不方便三经验和教训（含预防措施）三、经验和教训（含预防措施）经验和教训 一句话总结57经验和教训增加幕墙开启扇面积，确保通风的前提下，减少开启分割。塔楼的装饰构件能大大提高外立面美观。因此在成本允许条件下，考虑装饰性构件。或者利用混凝土+氟碳漆代替钢架。由于幕墙公司设计后，施工单位往往需再次优化，导致重复设计，产生无效成本。建议：在选择合作方时重点考虑具有施工和设计2种资质的合作方，由该单位同时完成设计和施工。一句话总结：在幕墙限额设计前提下，我们需综合考虑立面效果、材料选择，开启方式，施工工艺、运营方式等各环节的综合影响合影响。58