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关键词:自然通风数值模拟中庭
1.引言
空调的应用为人们创造了舒适的室内环境,但也带来了一些问题;首先,空调建筑的密闭性较好,当新风量不足时,室内空气品质(IAQ)恶化会导致病态建筑综合症(SBA);其次,大量的空调器加剧了城市热岛效应,造成室外空气热环境恶化;再次,空调器的普及使建筑能耗有较大的增长趋势。
因此随着可持续发展战略的提出,同时发展生态建筑也是大势所趋,自然通风这项古老的技术重新得到了重视。合理利用自然通风能取代或部分取代传统制冷空调系统,不仅能不消耗不可再生能源实现有效被动式制冷,改善室内热环境;而且能提供新鲜、清洁的自然空气,改善室内空气品质,有利于人的身体健康,满足人们心理上亲近自然,回归自然的需求。采用双层玻璃幕墙可以进行有效的自然通风。
双层玻璃幕墙又称动态幕墙,两层玻璃之间的距离为20mm~500mm,利用“烟囱、热流道”效应,气流在两层玻璃幕墙中间由下向上循环,带走外面一层玻璃幕墙太阳辐射的能量,达到隔热、保温、节能、环保的功效。按照不同的通风原理双层玻璃幕墙可分为:整体式、廊道式、通道式和箱体式。双层玻璃幕墙具有多项功能:减少风及恶劣气候的影响、提高隔音能力、充分利用太阳能、使用自然通风使空调使用率降至最低。本文主要研究其自然通风的功能及效果。
2.研究对象及技术路线
2.1研究对象
本文中研究对象为采用双层玻璃幕墙带中庭的办公建筑,共6层,外形结构见图1,幕墙结构见图2:
图1建筑外形图图2廊道式双层幕墙局部放大图
该幕墙为廊道式双层幕墙,每层设置通风道,层间水平有分隔,无垂直换气通道,自然通风的路径为:
这类建筑室内环境易受太阳辐射影响,同时其空间高度高,上下温差大,这对预测带来很大困难,随着计算机及流体力学的发展,三维CFD模拟技术得到广泛应用,它即可以满足大型建筑多空间多开口的自然通风设计要求,又能精确预测各设计室内的空气速度场和温度分布,因此本文在满足顶层室内热环境的基础上设计了屋顶排风天窗面积,并在此基础上利用CFD对该建筑的局部房间室内热环境进行了数值模拟。
2.2技术路线
自然通风一般采用风压或者热压,中庭建筑的“烟囱效应”就是利用建筑内部的热压作用,由于室外风速和风向是经常变化的,因而风压作用不是一个可靠的稳定因素,所以本文进行模拟计算时进行了简化,仅考虑热压下的自然通风。
热压通风,是利用建筑内部由于空气密度不同,热空气趋于上升,而冷空气趋向下降的特点。热压作用与进风口和出风口的高度差,以及室内外空气温度差存在着密切的关系:高度差愈大,温度差愈大,则热压通风的效果愈明显。因而大楼各楼层(共6层)的进风量随楼层高度的增加而减小,基于这种情况考虑,在满足6楼室内热环境的要求下,设计屋顶侧窗面积。基本技术路线见图3:
图3基本技术路线
3.房间的计算数学模型
3.1物理模型
(a)(b)(c)
图4计算物理模型
a:一个通风口b:两个通风口c:整条通风口
如图房间长11.1m,宽8.4m,高2.9m;房间内发热量包括人员、灯光及设备,图中3个长方体代表房间的人员及设备,顶部设9盏灯;图形左下角为三个双层玻璃幕墙进风口,均为1400mm×300mm,房间右上侧为通风口,通风口面积见表1。
3.2基本参数计算
3.2.1计算室外气温为20℃时,6楼达到热舒适性要求的最低进口风速
(1)
式中:—6楼的室内发热量,W;
—空气比热,=1010J/kg.℃;
—室外空气的密度,温度为20℃,kg/m3;
—通风气流的温度差,℃;
—6楼的进风口面积,m2.
计算得到m/s
3.2.2计算中和面的高度
根据(2)
式中:-进风窗口的流量系数(取0.35);
-室内外空气的密度差,kg/m3;
-顶层进风口的中心高度,m;
—中和面的高度,m.
计算得到m
根据中和面高度计算各楼层进风速度,并根据回风口风速范围[3]计算房间通风口面积,计算结果如表1所示:
表1各楼层进风速度及房间通风口面积楼层
2楼
3楼
4楼
5楼
6楼
进风速度(m/s)
0.772
0.683
0.581
0.457
0.299
房间通风口面积
(mm×mm)
1000×400
800×400
800×400
800×400
800×250
注:1楼为开放式大堂
3.3控制方程
模拟房间内的气流属于非稳态的三维不可压缩紊流流动,因此在计算中采用当前在计算房间气流时最常用的模型。模型所遵守的偏微分方程的向量表示如下:
连续性方程:(3)
动量方程:(4)
紊流能量传递方程:(5)
紊流能量耗散方程:(6)
能量方程:(7)
上式列表中,;i=1,2,3;j=1,2,3;为速度,为密度,为分子粘性系数,为紊动能,为紊动能耗散率。模型中的经验常数可按表2取。
表2模型中的经验常数取值
0.09
1.44
1.92
1.3
1.3
0.9
4.模拟计算及结果
室外气象参数及室内负荷大小直接影响房间的室内热环境,由于大楼顶层的自然通风量最小,室内热环境最恶劣,因此以顶层房间为研究对象,研究内容如下:
(1)不同大小的室内通风口,房间的温度场和速度场分布
(2)不同室外温度,不同室内发热量,6楼的温度场分布
4.1不同大小的室内通风口,房间的温度场及速度场分布
计算工况:室外温度为20℃,室内发热量为50W/m2;比较房间设置一个800mm×250mm通风口,两个800mm×250mm通风口,及一个8400mm×250mm通风口的室内温度场和速度场
(1)一个通风口:z=1.5m处的温度场和速度场
图5az=1.5m剖面温度场示意图单位:K图5bz=1.5m剖面速度场示意图单位:m/s
(2)两个通风口:z=1.5m处的温度场和速度场
图6az=1.5m剖面温度场示意图单位:K图6bz=1.5m剖面速度场示意图单位:m/s
(3)整条通风口:z=1.5m处的温度场和速度场
图7az=1.5m剖面温度场示意图单位:K图7bz=1.5m剖面速度场示意图单位:m/s
温度场分析:由于进风口偏左,房间左端温度较右端低;房间沿气流流动方向温度逐渐增高;
比较图5a,6a,7a可以看出房间设置两个通风口室内热环境明显优于设置一个通风口,而设长条风口的优势并不明显。
速度场分析:比较图5b,6b,7b,可以看出设置一个通风口,工作区流场比较平缓,在近热源及出风口局部有漩涡;而设置两个通风口及整条通风口的房间,在近内部热源处气流扰动比较大,房间气流形成了两个大涡流区,涡流流线呈闭合状。气流速度除了热源和风口处较高以外,在人员工作区的大部分地区,风速基本保持在0.1m/s以内满足房间舒适区要求。
模拟计算得到不同出风口的室内温度分布范围见表3
表3不同出风口形式下的室内温度分布室外温度(℃)
出风口形式
温度范围(℃)
平均温度(℃)
20
单个
20.7~22.8
22.3
两个
20.6~22.4
21.7
整条
20.5~22.3
21.6
4.2室外温度变化时,不同负荷下6楼的温度场分布
表4计算工况计算工况
室外温度(℃)
室内发热量(W/m2)
目的
备注
Case1
20
50
计算不同室温变化时,不同室内发热量下房间的温度场,得到不同室内发热量下可采用自然通风的室外温度范围
取定房间舒适性温度范围为:16~26℃
Case2
22
40,50
Case3
23
40,50
Case4
24
30,20
Case5
25
20,10
Case1:室外温度t=20℃,室内发热量为50W/m2时,房间的温度分布
图8z=1.5m处的温度分布(t=20℃q=50W/m2)单位:K
case2:室外温度t=22℃,室内发热量为40,50W/m2时的温度分布
图9z=1.5m处的温度分布(t=22℃q=50W/m2)单位:K图10z=1.5m处的温度分布(t=20℃q=40W/m2)单位:K
Case3:室外温度t=23℃,室内发热量为40,50W/m2时,房间的温度分布
图11z=1.5m处的温度分布(t=23℃q=50W/m2)单位:K图12z=1.5m处的温度分布(t=23℃q=40W/m2)单位:K
Case4:室外温度t=24℃,室内发热量为20,30W/m2时,房间的温度分布
图13z=1.5m处的温度分布(t=24℃q=30W/m2)单位:K图14z=1.5m处的温度分布(t=24℃q=20W/m2)单位:K
Case5:室外温度t=25℃,室内发热量为20,10W/m2时,房间的温度分布
图15z=1.5m处的温度分布(t=25℃q=20W/m2)单位:K图16z=1.5m处的温度分布(t=25℃q=10W/m2)单位:K
根据模拟结果可以看到,当室内平均发热量在10W/m2—50W/m2之间变化时,大楼适用自然通风的室外温度也会随着变化,其适用情况如下表所示:
表5不同室内发热量条件下大楼适用自然通风的室外温度范围室内发热量(W/m2)
10
20
30
40
50
适用室外温度范围(℃)
16~25
16~24
16~24
16~23
16~22
5.结论
通过以上的模拟工作,我们可以得出以下结论:
5.1在相同的室内发热量及室外温度下,房间的通风口面积越大,自然通风效果越好,但是增加到一定值,改善效果便不明显,因此设计时要确定合理的通风口面积。
5.2完全依靠自然通风的效果取决于室内发热量及室外温度,当室外温度超过一定值时要考虑机械制冷与自然通风相结合。
5.3冬冷夏热地区,早晚温差较大,可考虑利用晚间自然通风排除围护结构的蓄热量。
5.4本文中仅考虑空气的热压作用,未考虑风压作用,两者结合分析还有待进一步研究。
参考文献:
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(2)范存养.大空间建筑空调设计及工程实录.中国建筑工业出版社
(3)陆耀庆.实用供热空调设计手册.中国建筑工业出版社
(4)彭小勇.暖通空调,2002,30(6):27~29
【关键词】建筑幕墙;保温材料;节能;防火;热阻
1、历史背景分析
我国自1978年改革开放的三十余年以来,社会经济取得了突破性的发展,我国经济的持续快速发展已经为世界各国所瞩目。但是,中国的经济发展是以巨大的能耗为代价的。相比于发达国家,中国的人均GDP能耗几乎是发达国家的十倍,而建筑方面的能耗就已经占了全国总能耗的百分之三十。这一鲜明对比实在令人吃惊,同时也值得每一个中国人的反省和深思。
近年,国家大力倡导可持续发展,要求全国上下贯彻能源节约型、环境保护型的生产经营活动。针对巨大的建筑能耗现状,国家相继推出了不少相关的法律法规,通过法律的强制性来规范当前的建筑设计单位和建筑施工单位,强制法规如:《建筑节能工程施工质量验收规范》(GB 50411-2007)、《公共建筑节能设计标准》(GB 50189-2005)、《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378-2006)、《民用建筑能耗数据采集标准》(JG/T 154-2007)等等。
2、建筑幕墙保温材料的特点
正当前的建筑领域,存在两大类差异明显的建筑幕墙保温材料:无机保温材料和有机保温材料。这两类保温材料的性能和作用存在较大的差异。相对而言,无机保温材料适用范围更加广阔。在资源节约和环境保护方面,具备明显优势的是无机保温材料。无机保温材料可以通过一些高科技的研制从而形成新型高效的复合型无机保温材料。通过对无机保温材料的开发,和不断地研发材料复合技术,有力的促进了建筑幕墙保温材料的发展。
无机保温材料具备众多的优点:容量大、抗老化、不易变形、墙面结合系数高、性能稳定、耐久性高、保温层强度大、阻燃性好、安全性好、工程难度小、使用寿命比较长、具备生态环保功能、工程成本比较低、可循环再利用等等。不过,无机保温材料的不足之处是保温率及隔热率都比较低。
3、保温材料的选择
近年,高层建筑物发生火灾的新闻是络绎不绝,而更多的房屋建筑火灾都没有被新闻媒体报道出来,中国每一天都有火灾的发生,给人民的生命造成威胁,给经济带来损失,同时也不同程度的影响到社会的正常秩序。其中比较有代表性的火灾有哈尔滨经纬360°、南京中环的国际广场、福州双子星大厦、上海胶州的教师公寓、北京央视大楼、济南的奥体中心、沈阳的皇朝万鑫大厦等等有名建筑物,都在近年发生了火灾。这些火灾中,一致性的是建筑幕墙的保温材料助长了大火的势头。
正是由于建筑物火灾的频发,《民用建筑外保温系统及墙装饰防火暂行规定》中明确规定:①当建筑高度高于24米的时候。幕墙保温材料的燃烧性能应该保证为A级。②建筑高度低于24米的时候.幕墙保温材料的燃烧性能应该定为A级或Bl级。此外,当采用的保温材料是B1级别时,建筑楼房的每一层都必须设置有水平防火隔离带。
由于国家法律的规定,建筑幕墙在选择保温材料的时候,不仅要考虑保温材料的保温性能,还要重点考虑保温材料的安全性能。近年,也研发出了新的保温材料,但是,这些新型的材料的阻燃性都不高,像挤塑聚苯板的燃烧性能仅仅只能与B2级的保温材料相当,根本达不到A级保温材料的要求。
正是由于当前新型保温材料研发状况的不容乐观,传统的玻璃棉、保温岩棉等这类保温材料又重新被重视和使用。北京央视大楼在发生大火的修复重建中,经过反复充分的方案研究,最终还是选择了玻璃棉和岩棉。有效资料显示:原建筑使用的挤塑板,厚度为75mm,B2级,密度38kg/m3,导热系数为0.03W/m2·K;现级憎水性保温玻璃棉和岩棉,厚度为100m,A级,导热系数为004W/㎡·K。其热阻计算如下:
挤塑板热阻R挤自板=0.075/0.03=2.5;
岩棉热阻R岩棉=0.1/0.04=2.5。
从上面的数据可知,100mm厚的保温岩棉的热阻效果与75mm厚的挤塑板的热阻是完全相等的,也就是说这两种保温材料的保温性能是一样的。虽然玻璃棉和岩棉的在相同单位体积下的重量比挤塑板的要重,保温效果也比挤塑板要差,但是北京央视大楼在最后的修建方案中还是选择了传统的玻璃棉何岩棉。据有关调查发现,世博中国馆、国家大剧院等一些十分重要的国家工程,在最后的方案选择中还是选择了传统的岩棉保温。这说明,国家在重要建筑工程中还是选择的安全性能好的保温材料。
4、新型保温材料的研发应用及方向
建筑幕墙保温材料的研发脚步从未停止,尽管还没有研发出十全十美的保温材料,但是已经研发出了新型的保温材料,如复合绝热材料石棉代用品、纳米孔绝热材料等等。
纳米技术的迅速发展,人们也越来越重视纳米绝热材料的继续研发和使用。在保温材料的研发领域不断加大纳米技术的应用力度,于是便诞生了纳米孔硅质保温材料。之所以叫纳米孔硅质材料,是因为保温材料内部气孔的尺寸都已经小到了纳米单位。保温材料的研发领域充分利用物理学的新技术,研发出的纳米保温材料,由于材料内部气孔的纳米尺度极小,从而就消除了热能的对流,也就从本质上彻底断绝了气体分子热传导的可能,成为防火性能十分好的新型保温材料。
但是上述的保温材料,因为成本问题,以及高新技术未普及等方面的原因,这些新型高端的保温材料并没能在国内的实际工程建设中得到较大范围的采用,而是仍然处于实验室的研究阶段。中国正处于现代化建设阶段,可以说保温材料的研发在中国面临的是从所未有的远大前景,中国建设需要高科技的新型保温材料,保温材料的研发领域也需要业内人士不懈的努力和创新。期待经济、环保、安全的建筑幕墙保温材料的诞生。
参考文献:
[1]高建国,贺仁正,肖先平.浅谈建筑节能开发应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2011(01)
[2]康镪,吴玉磊.酚醛泡沫保温板——幕墙保温系统中火灾的克星[J].建筑设计管理.2011(11)
[3]裘亦诚,.建筑用高效分子泡沫保温材料的使用对策——一种新的墙外保温构造模式[J].住宅科技.2012(02)
关键词 玻璃幕墙 非结构构件 建筑节能 主体结构 抗震设计
一, 前言:玻璃幕墙始于20世纪50年代,代表建筑有联合国大厦和纽约利华大厦。我国玻璃幕墙起步较晚,以1983年北京长城饭店和上海联谊大厦为标志开始,主要是构件式明框玻璃幕墙居多,由于无国家行业规范和标准,技术质量水平较低,多靠引进和模仿国外技术。1990~2000年,出现和发展了隐框幕墙、铝板及石材幕墙,开发了单元式幕墙,引进和创新了点支撑玻璃幕墙,同时国家颁布了相应的技术规范。2000年至今,双层幕墙、光电幕墙、智能幕墙、膜结构幕墙等等多元化幕墙的发展和应用,标志着玻璃幕墙成为现代建筑的显著特征。
二、玻璃幕墙的特性
玻璃幕墙是指由支承结构体系可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑护结构或装饰结构,是一种美观新颖的建筑墙体装饰方法。它的材料构成是由金属构件和玻璃板材组成。它的施工方法分为现场组装和预制装配。
玻璃幕墙在建筑领域广泛应用,是因为它具有其他材料无法比拟的特点:它能将建筑艺术、建筑功能、建筑节能等因素有机地统一起来;选材简单,构件制作工厂化;安装方便,工期短;更换性、改造性强易维护;自重轻属于轻质幕墙,价格便宜等等。同时玻璃幕墙也存在着一些局限性,例如光污染、能耗较大等问题,但这些问题随着新材料、新技术的不断出现,正逐步纳入到建筑造型、建筑材料、建筑节能的综合研究体系中,作为一个整体的设计问题加以深入的探讨。
三、玻璃幕墙的建筑设计
首先是玻璃幕墙的选型问题,当今玻璃幕墙形式成多元化发展,种类繁多,建筑师应根据建筑物的艺术造型、建筑的使用功能、当地的地形和气候条件以及经济技术条件选用明框,隐框、半隐框或者是全玻璃幕墙等。其次型式确定后应提出幕墙性能等级要求,玻璃幕墙的性能主要有风压变形、空气渗透、雨水渗漏、保温隔热等,建筑师应根据建筑物所在地区、气候条件、建筑物高度和体型、建筑物功能和重要性等明确等级要求。最后就是玻璃幕墙的构造设计及安装工艺,这点对于玻璃幕墙的整体性和外观至关重要,同时也对幕墙的使用寿命、日常维护、工程造价具有决定性意义。各种类型玻璃幕墙的构造设计及安装各不相同,但都应处理好以下几个方面:1、伸缩缝、温度缝、沉降缝的处理,使其既美观又起到变形的要求;2、幕墙构件的面板和边框所形成的空腔应采用等压设计,防止室外空气压力将雨水压入腔内,以提高幕墙抗渗性;3、对于可能产生渗水的地方和容易结露的部位预留泄水孔道,集水后由管道排出;4、板材与边框连接处必须用硅酮密封胶进行处理,密封材料应能在长期压力下保持良好的弹性;5、由于幕墙位移和温度收缩,幕墙某些部位会发生摩擦,影响建筑物的使用,所以要考虑在该部位设置垫片来减少摩擦;6、各种五金件、连接件、设计要防止不同金属相互接触所产生的电化腐蚀;7、要考虑擦窗机的设置问题;8、降低能耗损失,满足节能要求应重视玻璃幕墙中玻璃的选择;9、玻璃幕墙还应注意防雷电措施。
对于很多建筑师来说,在设计中采用建筑幕墙,往往更加着重的是营造建筑立面,而对不同类型的建筑幕墙带来的不同的室内空间效果和建筑幕墙的技术手段缺乏深入的认识。往往是设计了一个新颖的立面,而把这个立面的技术细节留给幕墙厂家进行二次设计,厂家的幕墙设计在满足造价和立面后,要么满足不了设计的技术要求(如冷桥、隔热等问题,在工程验收时很难发现,而在使用过程中不断暴露);要么忽略室内空间的效果(如竖向龙骨排布给空间带来凌乱的感觉),或者各种弊病并存。建筑师的幕墙设计不能简单的只从几个方面控制住幕墙厂家,就算完成任务,而应该和厂家的二次设计及施工人员密切合作共同完成,这也是建筑幕墙技术进一步发展的必然要求。二十一世纪建筑正日益追求绿色建筑,建筑师还应该重视新型幕墙设计的研究和应用。
四、玻璃幕墙的结构设计
玻璃幕墙作为建筑物的围护体系,属于非结构构件。主要承受自重、风荷载、地震作用以及温度效应,其支撑条件需有一定的变形能力以适应主体结构的变形位移。根据工程经验及震害分析,它的破坏形式有:第一、玻璃幕墙自身强度不足产生的破坏。对于竖向的玻璃幕墙,风荷载为主要作用,在风压较大的地区,玻璃将产生较大的弯曲变形;第二、玻璃幕墙与主体结构的连接破坏。地震作用对连接件影响很大,以至于玻璃幕墙发生脱落或倒塌;第三、主体结构的变形导致玻璃幕墙的破坏。主体结构在外力作用下产生位移,通过连接件使玻璃幕墙产生过大的应力。如何避免这些破坏,结构师应把握以下几个方面:1、玻璃幕墙设计时,应计算地震效应(包括自身重力效应和支座相对位移产生的效应)和其他荷载效应的组合,同时还应考虑地震效应与风荷载效应的组合,摩擦力不作为抵抗地震作用的抗力。2、玻璃幕墙在位移方向上的刚度应根据实际连接状态分别采用刚接、铰接、弹性连接或滑动连接等简化模型。3、支撑玻璃幕墙的结构构件,应将玻璃幕墙的地震作用效应作为附加作用对待,并满足连接件的锚固要求,且对连接部位采取加强措施。4、玻璃幕墙的主要构件应悬挂或支撑在主体结构上,按非结构构件设计,不承受主体结构的荷载及地震作用。5、玻璃幕墙及连接件应有足够的承载力、刚度和与主体结构相适应的变形能力。6、应预估玻璃幕墙设置位置对主体结构的不利影响,避免不合理设置而导致主体结构的破坏。
对于大多数结构师而言,玻璃幕墙与主体结构的设计是分开进行的,玻璃幕墙设计时,其与主体结构的连接点假定为支座;主体结构设计时,则将幕墙以荷载的形式作用于主体结构上;对于一般的工程结构而言,这样的假定和分析是合理的,但是如果幕墙结构的自身刚度加大且不能忽略时,就应对上述方法进行修正。最好的办法是将玻璃幕墙结构与主体结构结合在一起,整体来考虑结构的动力性能,并通过调整幕墙结构体系的相对约束度来改变整体结构的抗侧刚度以及总荷载作用在玻璃幕墙和主体结构之间的受力分配,从而得到一个最为安全、经济、合理的设计方案。
五、结语
为实现建筑幕墙的可持续发展,建筑设计领域和结构设计领域的技术理念要从传统的的高耗能型转向低碳、环保、生态的发展模式。技术理念不是某种固定的结论或方法,而是所蕴含的设计原则,即追求健康舒适以人为本的原则、因地制宜和安全可靠的原则。
参考文献
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6.张其林/玻璃幕墙结构/山东科技技术出版社/2006
7.曹辉/玻璃幕墙的光污染控制分析/建筑技术/2009
【关键词】建筑幕墙工程;接缝处理;技术要求;方法
一、引言
随着经济和社会的飞速发展,人们的生活水平也得到了不断改善,对建筑物的功能要求也在提升,而建筑幕墙作为建筑的重要组成部分,开始受到了日益的重视。对于建筑幕墙来说,其是由不同的构件、材料以及部件进行组合连接的构筑体,正是由于其这种明显的构筑特征,使得各种变位特征以及应力都集中体现在结构的连接接缝处,除此之外,各种气体、液体、粉体、热介质和振动波等也将接缝作为流动的通道,总之,接缝的密封性能好坏将直接关系到建筑功能的有效发挥,需要引起格外的重视。基于此,本文在分析了当前建筑幕墙工程接缝的相关理论的基础上,对当前建筑幕墙工程接缝处理中的几种常用的技术的要求和方法进行了详细的分析。
二、当前建筑幕墙工程接缝的相关概述
建筑幕墙是由支承结构体系与面板组成的,可相对主体结构有一定位移能力,不分担主体结构所受作用的建筑护结构或装饰性结构。对于建筑幕墙来说,可以将其归纳为建筑外墙的装修范畴。而建筑幕墙的接缝设计也即是对建筑目前的构造设计。具体来说,其主要包括建筑幕墙横竖金属框之间的连接、建筑幕墙与建筑主体之间的连接、幕墙的玻璃与金属框之间的连接或者各种埋件与连接件之间的连接等等。而如果建筑幕墙的接缝如果处理不当的话,就会导致建筑物的隔音以及保温效果等变得很差,同时,在建筑幕墙金属框与玻璃接合的地方还有可能会出现冷桥的现象,也即是我们常说的幕墙结露现象,尤其在冬夏时节,这种现象发生的概率是非常高的,因此,对于当前建筑幕墙工程来说,如何选择合适的接缝处理技术是有效解决以上种种问题的关键之所在。
三、关于建筑幕墙工程接缝处理的技术要求和方法分析
在当前的建筑幕墙工程接缝设计中,密封胶密封、橡胶密封条密封、接缝防排水设计、接缝防腐蚀以及防噪声设计是几种主要的分类,下文将结合这几种主要的接缝设计种类中最为常用的密封胶密封和橡胶密封胶密封进行建筑幕墙接缝处理的技术要求和方法的详细探讨。
(1)硅酮结构密封胶
在当前建筑幕墙接缝设计中,密封胶密封无疑是最为常用的一种方法,根据建筑幕墙工程接缝的不同种类,可以选择不同的种类的密封胶。当前比较常见的密封胶主要有硅酮结构、硅酮耐候以及防火密封胶等。在实际的使用中,它们各自具备独有的优势,不能进行互相的替代使用,而只能结合建筑幕墙的接缝实际要求进行某一种的选择。
以硅酮结构密封胶为例,强度延性大、粘结性能强是其两种最为突出的优势,一般在与建筑幕墙安全相关的受力位置中使用,其接缝也是最为重要的胶缝之一。对于这种接缝来说,不仅要承担起玻璃板自身的重量,还要对风力载荷等其他因素的影响进行承担,正是如此,才会对粘结性的要求比较高。例如,在考虑风力、地震等自然作用的情况下,就要比永久性载荷下的常规值要大到20倍以上。
同时,精确的计算对于在不同情况下载荷、膨胀变形等影响是必须的要求。而且胶缝在不同位置时,其计算方法也有着很大的差别,而且也有着很大不同的设计要求。比如,全玻幕墙的面板与玻璃肋之间的连接位置,由于全玻璃墙面板与面板、面板与玻璃肋的空隙大,要求全玻幕墙的板缝中间进行材料填充,然后两面打胶,满足结构要求的情况下,胶缝厚度要大于 6 mm;再如隐框、半隐框玻璃幕墙的设计,胶缝厚度经计算要在 6-12 mm 之间,宽度要在 7 mm 之下,做到宽度小于厚度,一般情况下,还会在在隐框或横向半隐框玻璃幕墙的玻璃下端和倒挂玻璃顶设置支托或金属安全件,从而有效保证建筑幕墙的安全性能。
(2)橡胶密封条
对于橡胶密封条来说,其也是建筑幕墙接缝处理中非常常用的密封措施之一,橡胶密封条作为应用非常广泛的连接工具,寿命长、变形小以及抗紫外线是其最为突出的优势所在。而且橡胶条本身还具有弹性,如果将其设置的连接槽内,可以起到更加良好的密封作用。在橡胶密封条的橡胶制品之中,三元乙丙橡胶、硅橡胶和氯丁橡胶是最为常见的。不过由于当前橡胶市场上橡胶制品的质量保证还有待完善,这种密封方法目前正在逐渐被硅酮结构密封胶替代过程之中。
(3)建筑幕墙接缝的防排水设计
对于建筑幕墙来说,为建筑物主体结构挡雨也是其非常重要的功能之一,因此,也要提起对幕墙防排水的重视。在建筑幕墙的接缝防排水处理过程中,如何设计出合理的出水口与排水口是非常重要的工作。首先,雨篷等突出建筑主体结构和幕墙的时候,要格外做好防排水工作,如果存在建筑物的主体与雨篷的钢梁直接相连时,务必要对幕墙面板进行密封,同时合理设计雨篷排水口出水口。明玻璃幕墙的接缝处和单元式玻璃幕墙的组件对插接缝部位以及幕墙开启部位要进行合理设计,采用雨幕原理防止雨水的渗入和冷凝水的形成。石板幕墙或者金属板幕墙如果使用空缝设计,需要设计排水口。
(4)建筑幕墙接缝的防腐蚀与防噪声设计
对于建筑幕墙接缝的处理中,防腐蚀与防噪声也是非常重要的部分。首先,对于防腐蚀设计来说,除了不锈钢接缝之外,其他不同金属之间可以通过设置绝缘垫片或者其他的防腐蚀设计方法进行接缝的防腐蚀处理,从而有效避免发生双金属之间的腐蚀。双金属腐蚀是一种比较严重的腐蚀现象,指的是两种不同金属或者其他电子导体作为电极而形成的电偶腐蚀。其次,在建筑幕墙接缝的防噪声处理中,可以采用在建筑幕墙构件之间的接缝设置柔性垫片或者预留2mm以下的间隙的方法,间隙之间也可以采用填胶的方法,这样可以有效避免构件之间产生的摩擦噪声。
四、结束语
总之,能否对建筑幕墙工程接缝进行良好的处理关系到建筑物的功能能否正常进行发挥,需要引起格外的重视。在本文中,笔者对当前建筑幕墙工程接缝处理中常用的几种方法的处理技术进行了详细的探讨。笔者相信,随着未来新的技术、材料在建筑幕墙工程接缝的处理中进行运用,必将会让幕墙接缝的处理效果提高新的水平,助力建筑业飞快、健康的发展。
参考文献:
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关键词:建筑幕墙;土地利用;问题研究
在现代城市建筑中,建筑幕墙是集装饰、结构、功能与一体的建筑物外墙墙体材料,使用建筑幕墙可以取得良好的建筑效果,根据所用材料的不同,可以将幕墙分为石材幕墙、金属幕墙、玻璃幕墙等,作为建筑物的有机构成部分,建筑幕墙既是建筑的有效维护构件,又使建筑物具有了鲜明的艺术气息和时代感,因此,建筑幕墙在城市高层建筑的土地利用规划中得到了广泛的应用
一、国内建筑幕墙的具体情况
建筑幕墙是由多种板材以及金属构件所组成的,其主要悬挂于建筑主体结构上方,不作为建筑物的防护结构和主体结构的承载体,从1983年开始,我国的建筑幕墙工业初步发展,在经过了近30年地发展以后,已于本世纪初成为了世界上最重要的建筑幕墙生产国和使用国之一,并已经逐渐发展成为世界幕墙生产大国。例如,2004年,我国完成的建筑幕墙总面值约为1500万平方米,是世界建筑幕墙总用量的60%。
我国幕墙的主要包括三个发展阶段。萌芽阶段:1984年—1994年,在这一段时间内我国积极引进国外先进的技术,其中,框件式的明框玻璃建筑幕墙为主要幕墙材料,当时我国仍未能建立相关的标准和规范,且建筑幕墙的技术水平和整体质量水平较低。成长阶段:主要时间段为20世纪末至21世纪初,这期间我国幕墙产品的发展迅速,品种涵盖了隐框幕墙、明框幕墙、点支承幕墙、石材幕墙、铝板幕墙等,种类较为齐全。我国建筑幕墙从2003年起正式进入全面发展时期,随着铝合金门窗幕墙的出现以及建筑幕墙产品的不断丰富,五金配件、中空玻璃、隔热铝型材的相继开发和使用比较的不断攀升,在国际市场上中国特色的产品增多,智能幕墙、双层幕墙、光电幕墙得到了较大发展,部分企业的建筑幕墙技术已经与国际接轨,我国的建筑幕墙表现出了稳定持续增长态势。
二、建筑幕墙在城市土地利用规划中存在的问题
(一)存在问题
1.建筑幕墙规范和标准相对滞后
在进行城市土地利用规划的过程中,应注意坚持可持续发展的建筑观,加强建立既能够满足当代人的需求,又可以为后代带来一定需求性的、具有积极贡献的建筑,这就需要建立健全完善的建筑幕墙政策法规和行业技术标准,而且面对不断发展的建筑幕墙市场,也必须建立健全建筑幕墙的各项法律法规和规范标准。从当前的情况来看,我国建筑幕墙规范和标准从无发展到有,这是一个以建筑结构安全指标为中心的各向规范由单一发展之齐全的渐变过程,所以,当前我国的建筑幕墙标准和法规基本满足了国际建筑幕墙的基本需求,但是从安全性、标准型以及实效性来看,我国的建筑幕墙规范和标准仍然相对滞后,还需改进。
2.建筑幕墙施工企业挂靠现象现象较为突出,监管力度有待提高
城市的土地利用规划对城市的发展有重要影响,在进行城市建设的过程中需要专业的建设队伍和严格的监督检查力度。在当前的建筑幕墙行业中,部分生产条件不理想、检测手段不健全、技术力量较为欠缺的施工队伍积极寻找可以挂靠的单位,在二者取得联系后施工单位立即承揽建筑幕墙的设计制作和安装工序,被挂靠单位又对施工单位建设的相关项目缺乏有力的技术服务和规范化管理,导致了部分幕墙建设存在一定程度的安全隐患,无法满足幕墙在配合城市规划和发挥应有使用要求上的标准规范。
另外,在建筑幕墙施工的过程中也存在监管不力的情况,作为一门新兴行业,建筑幕墙的管理队伍和相关技术仍需要成长和进一步发展,在这一行业中,主要有三大监管主体,即建筑幕墙建设单位、幕墙设计审核机构以及施工监督机构,但是目前市场上普遍缺乏拥有建筑幕墙专业知识的专门人才,在城市土地规划中,相关部门对幕墙建设的监管力度有待提高。
3.存在乱加竞标现象,缺乏完整的质保体系
当前,建筑幕墙行业缺乏完善健全的质保体系,幕墙工程易出现工程质量隐患。在施工队伍中出现的低价抢标、乱价竞标现象会造成施工时的偷工减料、设计简化、使用不合格材料等不良现象,这样既对建筑幕墙行业的健康发挥展造成了一定影响,还伤害了消费者的利益,影响建筑行业而整体发展,进而对整个城市土地利用规划造成恶劣影响。
当低价竞标、乱价抢标现象产生以后,建筑幕墙的质量稳定就会受到影响。在进行幕墙工程时,高质量的五金配件是保证幕墙质量基础,目前,我国的五金建材市场还未完全规范,五金器材的种类和规格都不齐全,各类五金器材的质量还无法得到有效保证,国外市场上的五金配件规格种类繁多,对国内市场的供应有限,这也对我国的城市土地规划和幕墙发展造成了一定的制约性影响。
(二)改进方案
政府相关部门应明确职责,加强对城市土地利用规划的分析研究,坚持政府的监督指导职能,加强行业监管力度,对现有的幕墙管理制度进一步规范和完善,对城市幕墙工程定期进行鉴定、维护和调查。
加快制定建筑幕墙的安全性和合理性鉴定标准。现有的幕墙主要是作为建筑物的外墙维护组成部分,因此,幕墙在土地利用规划中的合理性、使用中的安全性是其最重要的性能,目前,国内缺乏一部用于幕墙检验的标准和规范来对幕墙的合理性和标准性进行检验。
加强对幕墙设计的审核,保证参与建筑幕墙设计单位的相关资历和经验,在设计过程中应加强对建筑幕墙专业人才的培训和教育力度,另外还应成立专门的幕墙设计监理服务机构,满足城市土地利用规划要求。
三、 结语
伴随着经济的不断发展,我国的建筑幕墙也得到了快速发展,在高层建筑或者大型公共建筑上都可以看见幕墙。当前建筑幕墙仍然存在多种问题,应结合具体情况进行分析,应本着节能环保和可持续发展的原则,促进建筑幕墙的发展,加强城市土地利用规划的合理性。
参考文献:
[1]杨嗣信,吴琏.关于外墙保温技术的现状及发展建议[J].建筑技术,2007.
[2]王焱.浅谈既有建筑幕墙存在的问题及对策[J].滁州职业技术学院学报,2009.