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正文內(nèi)容

玻璃幕墻工程方案設(shè)計(編輯修改稿)

2025-05-22 13:38 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 筑節(jié)能的設(shè)計原則:(1)嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)和溫和地區(qū)的幕墻,要進行冬季的保溫設(shè)計,夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)的幕墻,要進行夏季的隔熱設(shè)計。(2)我國目前尚沒有專門的幕墻熱工設(shè)計標準或規(guī)范,幕墻熱工設(shè)計依據(jù)國家現(xiàn)行的外墻和窗戶熱工設(shè)計的有關(guān)標準、規(guī)范和參考國外的有關(guān)熱工設(shè)計規(guī)程。(3)進行幕墻熱工設(shè)計時,必須對其復(fù)雜的傳熱過程和傳熱方式進行分析和研究。幕墻的傳熱過程大致有3種途徑:①幕墻外表面與周圍空氣和外界環(huán)境間的換熱:外表面與周圍空氣間的對流換熱,外表面與外界環(huán)境間的輻射換熱,外表面與空間的各種長波(如電磁波、紅外線等產(chǎn)生的長波)輻射換熱。②幕墻內(nèi)表面與室內(nèi)空氣和室內(nèi)環(huán)境間的換熱:內(nèi)表面與室內(nèi)空氣間的對流換熱,內(nèi)表面與室內(nèi)環(huán)境間的輻射換熱。③幕墻和金屬框格的傳熱:通過單層玻璃的熱流傳熱,通過金屬框格傳熱,通過玻璃的鍍膜層減少輻射換熱。(4)幕墻的傳熱系數(shù)由建筑物的外形和所處地區(qū)的氣候條件、型材的傳熱系數(shù)和玻璃的傳熱系數(shù)等綜合確定。 二、鋁型材的熱工設(shè)計   型材是幕墻的主要受力構(gòu)件。目前,幕墻絕大部分采用鋁型材和彩板型材。本文以鋁型材為例進行熱工分析和計算。  ?。玻变X型材的熱絕緣系數(shù)計算   根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《熱工規(guī)范》)規(guī)定,鋁型材的熱絕緣系數(shù)R為:R=δ/λ式中:R材料層的熱絕緣系數(shù)(m2K/W)。δ材料層的厚度(m)。λ材料的導熱系數(shù)〔?。玻埃常祝ǎ恚耍场TO(shè)一根矩形實心鋁型材,厚度為100mm,其熱絕緣系數(shù)R為:R=0.0005m2K/W上述計算結(jié)果沒有考慮實際工程中所采用的是空心鋁型材。而厚度為100mm厚的矩形空心鋁型材,兩邊的壁厚一般分別為12mm,空心鋁型材實際可導熱的厚度僅為兩邊的壁厚部分(共24mm)。實心鋁型材與空心鋁型材的熱絕緣系數(shù)比例為100∶24,空心鋁型材的熱絕緣系數(shù)R為:R=0.002m2K/W  ?。玻蹭X型材的傳熱熱絕緣系數(shù)計算   根據(jù)《熱工規(guī)范》,鋁型材的傳熱熱絕緣系數(shù)R0為:R0=Ri+R+Re式中:Ri鋁型材內(nèi)表面換熱熱絕緣系數(shù)(?。埃保保恚玻耍祝ㄏ峦?。Re鋁型材外表面換熱熱絕緣系數(shù)(?。埃埃矗恚玻耍祝ㄏ峦?。R鋁型材熱絕緣系數(shù)(取0.002m2K/W)。R0=0.11+0.04+0.002=0.152m2K/W   2.3鋁型材的傳熱系數(shù)計算   根據(jù)《熱工規(guī)范》,鋁型材的傳熱系數(shù)K0為:  ?。耍埃剑保遥?  式中:R0鋁型材的傳熱熱絕緣系數(shù),?。埃保担玻恚玻耍住? ?。耍埃剑保埃保担玻剑叮担福祝ǎ恚玻耍?  上式得出的計算結(jié)果是無斷熱鋁型材的基本傳熱系數(shù),這與《熱工規(guī)范》表4.4.1中單層窗戶的傳熱系數(shù)6.4W/(m2K)基本相同。  ?。玻磾酂徜X型材的基本設(shè)計要求   斷熱鋁型材亦稱隔熱鋁型材或絕熱鋁型材,由鋁與塑料(或其它隔熱材料)復(fù)合而成,其中間塑料隔熱層主要生產(chǎn)工藝有嵌入式、擠壓式和填充式等。  ?。ǎ保?斷熱鋁型材的傳熱過程十分復(fù)雜,傳熱系數(shù)很難計算,一般只有通過檢測獲得數(shù)據(jù)。參照DIN4108《高層建筑的隔熱》(1981.8)(下稱“DIN4108規(guī)程”)規(guī)定,斷熱鋁型材的基本傳熱系數(shù)K0不大于3.5W/(m2K)。  ?。ǎ玻?斷熱鋁型材的中間塑料層的最小厚度,按DIN4108規(guī)程規(guī)定,最小應(yīng)為7mm。   (3) 斷熱鋁型材的中間塑料層的設(shè)計,必須滿足型材的整體強度和剛度的要求。 三、幕墻玻璃傳熱系數(shù)的比較   嚴寒地區(qū)和寒冷地區(qū)的冬季,由于單層玻璃幕墻(下稱“單玻幕墻”)的傳熱系數(shù)較大,導致室溫降低,并且很容易在幕墻的內(nèi)表面形成蒸氣水珠和產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象。為了有效地改善上述地區(qū)幕墻的傳熱系數(shù),采用斷熱鋁中空玻璃幕墻(下稱“斷熱幕墻”)是重要的措施之一。DIN4108規(guī)程規(guī)定,斷熱幕墻的傳熱系數(shù)K0不大于3.5W/(m2K)。玻璃的傳熱系數(shù)依據(jù)《熱工規(guī)范》計算。  ?。常眴螌硬AВǎ福恚恚┑膫鳠嵯禂?shù)計算  ?。ǎ保?單層玻璃的熱絕緣系數(shù):R=0.011m2K/W  ?。ǎ玻?單層玻璃的傳熱熱絕緣系數(shù):R0=Ri+R+Re=0.11+0.011+0.04=0.161m2K/W  ?。ǎ常?單層玻璃的傳熱系數(shù)K0為:K0=1/R0=6.21W/(m2K)   3.2中空玻璃(8+10+6)的傳熱系數(shù)計算  ?。ǎ保?中空玻璃的熱絕緣系數(shù)R為:R=R1+Ra+R2=0.159m2K/W式中:R1外層玻璃熱絕緣系數(shù)(?。埃埃保保恚玻耍祝#遥矁?nèi)層玻璃熱絕緣系數(shù)(?。埃埃埃福恚玻耍祝?。Ra冬季一般空氣層熱絕緣系數(shù)(取0.14m2K/W)。   (2) 中空玻璃的傳熱熱絕緣系數(shù)R0為:R0=Ri+R+Re=0.11+0.159+0.04=0.309m2K/W(3)中空玻璃的傳熱系數(shù)K0為:K0=1/R0=3.24W/(m2K)  ?。常硢螌硬Ac中空玻璃傳熱系數(shù)的比較   以上計算表明:單層玻璃的傳熱系數(shù)比中空玻璃的傳熱系數(shù)大48%,說明中空玻璃的節(jié)能效果遠遠大于單層玻璃。 四、 幕墻建筑節(jié)能的經(jīng)濟評價   在我國,人們十分重視建筑成本的控制,而容易忽略通過適當?shù)卦黾咏ㄖ杀径a(chǎn)生的建筑節(jié)能效果所帶來的經(jīng)濟效益和社會效益。下面,我們通過計算和分析,對幕墻的建筑節(jié)能效果作出綜合評價。   (1) 設(shè)位于北京市區(qū)的一幢商業(yè)建筑,幕墻面積為10000m2,建筑的層高均小于4m,北京市每年的采暖天數(shù)為129d,考慮每天實際采暖10h。分別按使用單玻幕墻和斷熱幕墻這2種方案計算其耗熱量。根據(jù)《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》(GBJ1987)(以下簡稱《暖通規(guī)范》)的規(guī)定,幕墻的基本耗熱量為:Q=αFK(tntwn)式中:Q幕墻的基本耗熱量(W)。α幕墻的溫差修正系數(shù),?。保?。F幕墻面積,為10000m2。K幕墻的傳熱系數(shù),單玻幕墻?。叮矗祝ǎ恚玻耍?斷熱幕墻?。常担祝ǎ恚玻耍#簦疃臼覂?nèi)計算溫度,?。保埂妗#簦鳎畈膳彝庥嬎銣囟??。埂?。為簡便計算,上式中設(shè)定:①幕墻的結(jié)構(gòu)類型為Ⅰ型。②采暖室外計算溫度取采暖室外計算(干球)溫度值。③未考慮通過幕墻的開窗、孔洞或屋頂、地面侵入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量。④未考慮通過幕墻縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量。⑤未考慮建筑的朝向。⑥Q僅為理論計算值。單玻幕墻的基本耗熱量Q1=1792kW。斷熱幕墻的基本耗熱量Q2=980kW。  ?。ǎ玻?單玻幕墻比斷熱幕墻每年采暖多消耗的熱量(熱能)轉(zhuǎn)換為電能E:E=(1792980)12910=1047480kWh   (3)斷熱幕墻與單玻幕墻建筑節(jié)能效果的經(jīng)濟比較   設(shè)單玻幕墻的單位造價為1300元/m2,斷熱幕墻的單位造價為1800元/m2,則初始投資增加500萬元。北京市的電價(假定10年內(nèi)不變)為0.70元/(kWh),功率因素為0.9,單玻幕墻比斷熱幕墻每年采暖多支出的電費82萬元設(shè)人民幣的年利率為5%(假定10年內(nèi)不變),單玻幕墻與斷熱幕墻建筑節(jié)能的經(jīng)濟效益比較見表1。由表1比較得知,斷熱幕墻到第7年即可收回全部所增加的建筑成本,到第10年,斷熱幕墻建筑節(jié)能所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益要比單玻幕墻多256萬元。這說明,斷熱幕墻的建筑節(jié)能所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是十分明顯的。 5結(jié)論  ?。ǎ保?幕墻是我國近20年來發(fā)展起來的集新技術(shù)、新材料和新結(jié)構(gòu)為一體的新型建筑材料,我國每年有數(shù)百萬平方米的幕墻投入使用,并以10%的速度繼續(xù)增長。因此,幕墻的建筑節(jié)能設(shè)計十分重要。(2) 根據(jù)本文的技術(shù)分析、計算以及建筑節(jié)能經(jīng)濟效益的評價,幕墻的建筑節(jié)能工作對建筑投資者、對社會都是十分有利的,用于建筑節(jié)能的投資完全可以收回,并能在幕墻的使用期內(nèi)給投資者創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益。  ?。ǎ常?采用斷熱幕墻的結(jié)構(gòu)形式是幕墻建筑節(jié)能的最有效的途徑。 中國XX集團XXX公司XX基地玻璃幕墻工程設(shè)計計算書基本參數(shù):XX地區(qū)抗震8度設(shè)防Ⅰ.設(shè)計依據(jù): 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB500092001(2006版) 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB500112001 《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》GB500682001 《建筑幕墻》JG303596 《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ1022003 《玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗標準》JGJ/T1392001 《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ1332001 《建筑制圖標準》GB/T501042001 《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ1132003 《全玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)程》DBJ/CT0142001 《點支式玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)程》CECS127:2001 《點支式玻幕墻支承裝置》JC13692001 《吊掛式玻幕墻支承裝置》JC13682001 《建筑鋁型材基材》GB/ 《建筑鋁型材陽極氧化、著色型材》GB/ 《建筑鋁型材電泳涂漆型材》GB/ 《建筑鋁型材粉末噴涂型材》GB/ 《建筑鋁型材氟碳漆噴涂型材》GB/ 《玻璃幕墻學性能》GB/T180912000 《建筑幕墻平面內(nèi)變形性能檢測方法》GB/T182502000 《建筑幕墻抗震性能振動臺試驗方法》GB/T185752001 《緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱》 《緊固件機械性能螺母粗牙螺紋》 《緊固件機械性能螺母細牙螺紋》 《緊固件機械性能自攻螺釘》 《緊固件機械性能不銹鋼螺栓、螺釘、螺柱》 《緊固件機械性能不銹鋼螺母》 《螺紋緊固件應(yīng)力截面積和承載面積》GB/ 《焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼》GB/T41722000 《浮法玻璃》GB116141999 《鋼化玻璃》GB/T99631998 《幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃》GB178411999 《鋁及鋁合金軋制板材》GB/T38801997 《建筑用鋁型材、鋁板氟碳涂層》JC1332000 《建筑用安全玻璃防火玻璃》 《混凝土接縫用密封膠》JC/T8812001 《幕墻玻璃接縫用密封膠》JC/T8822001 《中空玻璃用彈性密封膠》JC/T4862001 Ⅱ.基本計算公式: (1).場地類別劃分: 根據(jù)地面粗糙度,場地可劃分為以下類別: A類近海面,海島,海岸,湖岸及沙漠地區(qū)。 B類指田野,鄉(xiāng)村,叢林,丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)。 C類指有密集建筑群的城市市區(qū)。 D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。 本工程按D類地區(qū)計算風壓(2).風荷載計算: 幕墻屬于薄壁外圍護構(gòu)件,根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》風荷載計算公式:Wk=βgzμzμsW0 其中:Wk作用在幕墻上的風荷載標準值(kN/m^2) βgz瞬時風壓的陣風系數(shù),按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB500092001取定根據(jù)不同場地類型,按以下公式計算:βgz=K(1+2μf) 其中K為地區(qū)粗糙度調(diào)整系數(shù),μf為脈動系數(shù)A類場地:βgz=*(1+2μf) 其中:μf=*(Z/10)^() B類場地:βgz=*(1+2μf) 其中:μf=(Z/10)^() C類場地:βgz=*(1+2μf) 其中:μf=(Z/10)^() D類場地:βgz=*(1+2μf) 其中:μf=(Z/10)^() μz風壓高度變化系數(shù),按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB500092001取定, 根據(jù)不同場地類型,按以下公式計算: A類場地:μz=(Z/10)^ B類場地:μz=(Z/10)^ C類場地:μz=(Z/10)^ D類場地:μz=(Z/10)^ 本工程屬于D類地區(qū),故μz=(Z/10)^ μs風荷載體型系數(shù),按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB500092001取為: W0基本風壓,按全國基本風壓圖,^2 (3).地震作用計算: qEAk=βEαmaxGAK 其中:qEAk水平地震作用標準值βE動力放大系數(shù),αmax水平地震影響系數(shù)最大值,按相應(yīng)設(shè)防烈度取定: 6度:αmax= 7度:αmax= 8度:αmax= 9度:αmax= XX設(shè)防烈度為8度,故取αmax= GAK幕墻構(gòu)件的自重(N/m^2) (4).荷載組合: 結(jié)構(gòu)設(shè)計時,根據(jù)構(gòu)件受力特點,荷載或作用的情況和產(chǎn)生的應(yīng)力(內(nèi)力)作用方向,選用最不利的組合,荷載和效應(yīng)組合設(shè)計值按下式采用: γGSG+γwφwSw+γEφESE+γTφTST 各項分別為永久荷載:重力;可變荷載:風荷載、溫度變化;偶然荷載:地震水平荷載標準值:qk=Wk+ 水平荷載設(shè)計值:q=+ 荷載和作用效應(yīng)組合的分項系數(shù),按以下規(guī)定采用: ①對永久荷載采用標準值作為代表值,其分項系數(shù)滿足: :對由可變荷載效應(yīng)控制的組合,;對有永久荷載效應(yīng)控制的組合, :;對結(jié)構(gòu)傾覆、滑移或是漂浮驗算, ②可變荷
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