摘要：本文以德清科技新城联合国信息管理论坛项目为背景，重点介绍了幕墙的设计理念、技术方案等方面，重点阐述了该项目的亮点和难点——金属屋面和弧形异形玻璃采光顶。 希望这篇文章能为您提供一些参考。
关键词：技术方案； 玻璃幕墙； 金属幕墙； 弧形异形玻璃采光顶； 幕墙系统
图1 整体鸟瞰效果图
一、幕墙工程概况
联合国全球地理信息管理德清论坛会址工程幕墙工程（大剧院功能区块）位于浙北杭嘉湖平原，未来德清科技规划的中心湖中心岛屿上新城市。 作为省级重点工程，该工程地面分为东楼、西楼和艺术浮顶三部分。 西楼主要用于科技、文化培训、娱乐、餐饮、健身等相关社会配套功能，东楼主要用于科技展览、会议等功能。
本项目为大型异形曲面公建项目。 幕墙深度设计主要涵盖金属屋面、弧形异形玻璃采光顶、铝合金门窗、铝合金百叶、石材幕墙、金属幕墙、玻璃幕墙、栏杆、地弹簧门、出入口雨棚、支撑以及土建建筑主体钢结构。 幕墙等二次钢结构
2、幕墙设计简介
2.1 幕墙设计理念和原则
1、通过幕墙技术和不同的幕墙系统组合，可以通过简单的手段实现复杂的建筑空间效果；
2、采用专业合理的结构措施，将幕墙的功能性与经济性有效结合；
3、合理选用幕墙各材料，保证幕墙的结构安全和质量；
4、精心布置幕墙的工艺系统；
5、充分展现幕墙技术的实用性与艺术系的完美结合。
本项目幕墙设计在建筑设计的基础上进行了深化和完善。 作为专业的幕墙设计团队，本着对业主、对项目负责的态度，我公司尊重建筑师的原创性，对建筑设计的整体理念进行深入研究，了解建筑师的设计意图，结合我们根据多年的设计和施工经验对该项目的幕墙系统进行了仔细的分析。 在保证建筑结构不发生重大变化的前提下，采用新的设计理念、现代空间结构和新材料技术，从经济性、装饰性、功能性、可行性等多方面对图纸进行改进。 主系统经过优化设计，使幕墙性能更可靠，外观更美观； 也更加经济，降低工程造价，满足业主的各种需求。
深化设计时，既要满足基本性能，又要最大限度地满足建筑的使用功能，体现人文建筑和绿色建筑的设计原则。 风压变形性能、透气性能、雨水渗漏性能、保温性能、隔音性能、面内变形性能、抗冲击性能、防火性能、防腐性能、防雷性能、节能绝缘性能、经济实惠性能合理、减少光污染、减少材料辐射、工艺优化、细节美观、可维护性等都是幕墙设计过程中的重中之重。 设计方案应从各项功能要求出发，制定合理、完整的幕墙系统，并采用最先进的技术和最新颖的材料来满足上述功能要求。 同时，充分考虑风荷载、地震作用、温度应力等对结构的影响，我们将幕墙龙骨与主体结构的连接设计为三维可调，使整个幕墙幕墙构件具有良好的应变吸收能力，不仅在安装过程中，而且满足结构精度误差，保证幕墙系统在冲击载荷和地震作用下能够吸收大部分能量，保证幕墙的安全可靠墙结构。
2.2技术方案简述（主要幕墙系统介绍）
2.2.1金属屋顶和弧形异形玻璃采光顶
该系统位于东、西建筑的屋顶上。 它呈椭圆形，主要是金属屋顶，部分用玻璃点缀。 面板呈三角形，长边宽度约为3100mm，短边宽度约为2375mm。 顶楼设有电动开启玻璃窗。 整体造型采用单层壳体的结构形式，可以说是当今现代建筑发展中最先进的技术之一。 这是有限元分析和协作应力技术的进步创造的可能性。 这也是中国唯一的一家。 和世博轴等几个项目类似，都是用的。 由于该项目的幕墙系统覆盖范围最广，而且也是双曲面幕墙板系统，因此无疑是该项目最大的设计难点和亮点。 设计采用幕墙与主体钢结构之间螺栓抱箍的形式。 通过成熟合理的三角块划分，采用球形铰链的设计，实现整个玻璃采光顶的特殊结构要求。 同时，每个板块之间都添加了相应的元素。 采用排水沟作为二次防水，有效满足透光、气密、水密等各项性能指标。
位置：东、西建筑整个屋顶；
面材：1、10(Low-E)+12A+10+1.52SGP+10mm超白钢化中空夹层玻璃；
2、4mm厚不锈钢复合板；
3、室内吊顶9.6米以上应采用3mm穿孔铝板。 9.6米以上室内吊顶面采用3mm穿孔铝板，9.6米以下室内吊顶面采用3mm铝单板。
骨架：114*5圆钢方管、60*4圆钢方管，材质Q235B，表面氟碳喷涂处理； 铝合金型材。 本系统开启窗采用电动推式，五金件采用优质不锈钢铰链。
其他说明：采用135mm厚A级保温岩棉制成，表面衬有1mm厚防水透气膜。 金属屋顶的胶缝颜色与金属板相同，表面采用光催化自洁喷涂剂。 电动开启玻璃风扇下方设有电动铝格栅遮阳措施，并根据消防保护区设置消防联动装置。 屋顶应进行抗风升力测试。
西楼屋顶施工实拍照片如下：
图2 西屋顶施工实拍
图3 东屋顶平面图
图4 西屋顶平面图
图5 屋顶平面设计图
指示：
(1)三维调整，加工安装方便
该项目最大的设计难点是双曲屋顶，因为双曲屋顶的曲率不是固定的。 因此，节点的包容性极其重要。 如何用最简单、统一的节点来设计满足曲率变化要求的屋顶？ 这是我公司此次设计的重点考虑因素。
通过对项目体形的分析以及板材划分方面方案选型的比较，我公司选择了异形项目中使用较为成熟的三角板划分，在保证异型弧形板整体立面效果的同时，促进了异形弧形板的节约。该项目。 成本高。 但一旦选择了三角测量方案，调整板块之间尺寸的构造连接就变得至关重要。
在具体设计过程中，我公司还考虑了高度、水平、旋转方向的多维度调整，如下图所示：
图6 屋顶节点详细信息
图7 屋顶节点实物图
其中钢结构外包铝板做法，高度和水平调整主要用于吸收主体钢结构误差，而旋转调整则是为了适应屋面的双曲线变化。 另外，值得一提的是，通过我们精妙的结构设计，旋转调节的旋转中心始终沿着铝板的边缘。 这样可以保证在调整过程中，两块铝板之间的间隙不会发生宽度或高度的变化。 这些变化使得调整变得更加容易，同时也实现了立面的美观。 另请注意：车顶玻璃位置的调整与金属板类似。 如图所示：
图8 金属屋面玻璃与金属板过渡节点图
(2)优异的防水性和节能性
作为最重要的功能需求，我公司将防水性能视为重中之重。 过往工程中，不少场馆、车站投入使用后因漏水问题广受诟病。 由于漏水，该项目的其他优点在公众眼中消失了。
在金属屋面部分的具体设计过程中，我公司共设置了两条防水线。 第一层采用硅酮建筑密封胶和泡沫棒（表面采用光触媒自洁喷雾）。 该防水层可以将98%以上的雨水阻挡在金属屋顶之外。 第二层防水采用2.0不锈钢天沟。 同时，天沟与金属屋面的一侧采用可伸缩的EPDM柔性连接条连接，另一侧采用挂钩，使天沟能够自行调节以适应金属屋面。 表面变形。 采用导水道的方法，使得金属屋顶即使出现少量渗水，也能有序排出屋顶渗水，而不影响室内功能。
图9 屋面防水节点图
另外，第一次防水使用密封胶的最大优点是非常成熟可靠，价格低廉，适应变形性能优良。 并且表面采用光触媒自洁喷涂剂，可以有效防止表面污染，减少雨水冲击涂胶位置而导致金属表面撕裂的发生。 金属屋顶细节照片：
图10 金属屋顶施工过程详图
对于开孔位置（包括铝板、玻璃位置），我司采用将开扇制作得略高于固定面板的方法，避免因开扇打开导致胶缝下沉而产生积水问题位置。 同时采用外推开口方式，增加排烟面积。 如下所示：
图11 打开窗口节点详细信息
为了节能，金属板上下填充保温棉，总厚度150mm。 相应的K值可达0.4W/M2.K，远低于浙江省规定的0.7W/M2.K。 型材位置也做了有效隔热，防止热传导。
(3)、易于加工
我公司在设计过程中充分考虑了节点的包容性，能够完美适应钢结构的高度误差和左右误差。 同时，双曲屋顶的角度变化不需要特殊加工。 我们需要保证的是最外层。 金属板尺寸精度。 因此，在施工过程中，模块化设计减少了加工参数，大大提高了施工效率。
由于三角板的角度变化比较混乱，我公司创造性地对幕墙和主体钢结构采用了螺栓抱箍的形式。 通过合理的三角块划分和多角度适应性的球铰设计，我们避免了大量开口的需要。 型材模具的浪费。 具有很好的经济性和适用性（该系统仅适用于三角板）。 三角形玻璃板如下图：
图12 三角玻璃板实物图
施工过程照片如下：
图13 施工过程实景图
2.2.2 玻璃幕墙系统
地点：曲园路两侧及四面主入口玻璃幕墙；
曲面造型、复杂多变、造型新颖，使整个建筑给人们带来强烈的视觉冲击。
表面材质：10+1.52PVB+10+12A+10mm超白钢化中空（Low-E）玻璃
8+1.52PVB+8+12A+8mm超白钢化中空（Low-E）玻璃
8+1.52SGP+8+12A+8mm超白钢化中空（Low-E）玻璃
骨架：竖明横隐玻璃幕墙，氟碳喷涂钢龙骨。
骨架支撑形式：单跨。
夹层玻璃：8+1.52PVB+8+12A+8mm超白钢化中空（Low-E）玻璃+2mm铝单板。
鉴于该部分幕墙跨度较大，且顶部裸露钢结构，幕墙立柱均采用钢柱、钢梁，以保证室内观感一致。 同时，使用钢柱的另一大优点是可以很好地加工一些弧形玻璃幕墙（钢更容易热弯曲）。
节点的细节考虑了防水、节能、自适应调节等功能。
图14 玻璃节点效果图1
图15 玻璃节点效果图2
图16 项目部分效果图
图17 项目实景图
2.2.3金属流光幕墙
地点：曲园路上方幕墙。
表面材质：3mm氟碳喷涂铝单板。
骨架：钢连接到主钢框架。
我公司采用内部钢龙骨包裹铝单板，实现金属飘带。 整体飘带的支撑系统采用热镀锌钢架，外包3mm氟碳喷涂铝单板。 在具体设计和实施过程中，我公司充分考虑了飘带高度方向曲线变化带来的钢、铝板加工难度，通过合理的高程点控制和连接分段，实现了飘带的整体统一。节点。
金属飘带平面图：
图18 金属拖带平面图
部分金属拖缆纵向高程点控制图列表：
图19 金属飘带标高控制图
图20 夜间金属飘带俯视图
图21 曲园路两侧金属飘带夜景与玻璃幕墙日景
2.3 本项目玻璃选型介绍及分析
本项目透光部分玻璃全部采用超白钢化产品，中空层采用Low-E镀膜。 规格包括6（Low-E）+12A+6mm全超白钢化中空玻璃、10+1.52PVB+10+12A+10mm超白钢化中空（Low-E）玻璃。 （注：玻璃的厚度取决于玻璃板，尺寸不限于以上介绍）选择以上规格玻璃的综合设计考虑如下：
2.3.1 节能
幕墙节能已成为我国的国策，成为老百姓的生活话题。 全国建筑能耗（包括建筑能耗和使用能耗）约占能源消费总量的1/4； 建筑使用能耗占建筑面积的20%。 %以上，其中玻璃占门窗的70%以上。 从能量损失比例来看，整个建筑70%的能量损失是通过门窗损失的。
从能量损失图我们可以直观地看到，大量的能量通过铝合金窗损失掉，造成极大的浪费。 因此，铝合金窗采用中空玻璃是保护环境、节约能源的有效途径。 我们都知道，单层玻璃门窗、幕墙是建筑物冷（热）量最大的损失点，而中空玻璃的传热系数仅为1.63~3.1w/m·k，为29% ~ 单层玻璃。 56%，因此热损失可减少70%左右，大大减轻冷（热）空调的负荷。 显然，窗户面积越大，中空玻璃的节能效果就越明显。
2.3.2 隔音
中空玻璃的另一大功能是可以显着降低噪音的分贝级。
图22 太阳能对玻璃板的影响示意图
图23 能量损失示意图
噪声是我国城市的主要污染源，特别是随着工业的发展，噪声对人们造成的危害越来越严重。 无论是工作还是休息，人们总是希望有一个安静的环境。 然而，在现实生活中，城市噪声是由多种原因造成的。 一般情况下，城市街道、商场、住宅区、公园、交通干道等不同环境的噪声量有所不同（见表2），但都不同程度地影响人们的学习、工作和日常生活。 以及身心健康。 医学和心理学证明，噪音水平在30到40dB（分贝）之间是一个相对安静、正常的环境； 如果超过50分贝，就会影响睡眠和休息； 如果超过70分贝，就会干扰谈话，造成心烦意乱、注意力不集中； 长期工作或生活在90dB以上的噪声环境中，会严重影响听力，导致心血管等疾病的发生。 同时，噪音也会产生心理影响。 在高频噪音下，人容易情绪激动、烦躁，甚至情绪低落。 影响工作效率。 城市噪声防治已成为重大社会问题。
据国外专家测量统计，环境噪声大小与室内外环境不同以及噪声防治有关。 人们很容易知道自己所处的环境需要相应的门窗隔音效果。
如果卧室靠近商场或娱乐场所，则室内门窗的隔音量要求为30分贝（dB）左右； 如果卧室毗邻交通普遍繁忙的道路或工业区，则相应要求的门窗隔音量约为35分贝（dB）。 城市各区域的室内环境都需要一定的门窗保温，以保证人们长期、终生的身心健康。
中空玻璃具有良好的降噪效果。 一般中空玻璃可降低噪音30~45dB。 隔音原理是：中空玻璃密封空间内的空气，由于铝框内填充的高效分子筛的吸附作用，变成导声系数很低的干燥气体，从而形成隔音屏障； 如果密封空间内存在惰性气体，还可以进一步提高其隔音效果。 如果用两片不同厚度的原片玻璃制作中空玻璃，由于声波在不同介质中传播的折射率不同，当声波穿过中空玻璃时，会在中空玻璃的临界面上发生折射。两种媒体，因此大部分声音都会丢失。 反射回来，避免了声音的共振，隔音效果更加显着。 根据现有工程的实际情况，证明中空玻璃的隔音降噪性能相当优异。
从噪声控制的角度来看，中空玻璃的空气层越大，噪声控制效果越好。 如果空气层厚度小于6mm，其隔热量仅略高于同厚度的单片玻璃。 为了大幅度提高隔热量，必须增加中空玻璃的空气层厚度。 一般情况下，中空玻璃空气层厚度常用两种规格：9mm和12mm； 特殊情况可加宽至20～100mm。 本项目使用的空气层厚度为12mm和16mm。
2.3.3 安全性
1、门窗幕墙的安全系数是工程设计中必须考虑的问题，包括所用玻璃的抗风压计算。 在设计玻璃表面的抗风压性能时，首先要计算作用在玻璃表面的风荷载（即设计风压），然后确定所使用的玻璃板的类型、厚度和尺寸。 这样可以保证玻璃的抗风压能力大于设计风压值。 玻璃的抗风压强度不仅受玻璃的类型、厚度、面积（即分割尺寸）和形状的影响，还受环境因素的影响，如风力特性、玻璃安装条件等，因此它必须在不同的条件下进行。 破裂试验测定玻璃的抗风压能力。
中空玻璃是由两片玻璃组成的整体。 在风荷载作用下，内、外板的载荷根据内、外板的刚度和挠度分布。 其抗风压能力约为单层原玻璃的两倍； 如果中空玻璃采用钢化、夹丝或夹层玻璃，门、窗、幕墙的抗风压性能可进一步提高。 此外，中空玻璃还可以提高特殊空间的安全和防火能力。
2、本项目采用超白钢化玻璃产品。 与传统的均质钢化玻璃相比，超白玻璃具有显着的优势。
1、玻璃自爆率低。 由于超白玻璃的原材料一般含有较少的NiS等杂质，并且原材料的熔化过程经过精心控制，因此超白玻璃比普通玻璃成分更均匀，内部杂质更少，从而大大减少回火的可能性。 自毁的机会。
2.颜色一致性。 由于原料中铁含量仅为普通玻璃的1/10甚至更低，超白玻璃对可见光中绿色波段的吸收比普通玻璃少，保证了玻璃颜色的一致性。
3、可见光透过率高，透气性好。 超白玻璃可见光透过率大于91.5%，具有晶莹剔透的水晶般品质，使展品更加清晰，凸显其真实面貌。
4、紫外线透过率低。 与普通玻璃相比，超白玻璃对紫外线波段的吸收率较低，可以有效减少紫外线的通过。
2.3.4 防凝露
当玻璃表面出现凝露时，玻璃的透明度就会受到影响，凝露会损坏墙壁、地板、地毯、窗帘等。
单层玻璃结霜、结露直接影响门窗的采光和视觉效果，损害房间装饰。 由于中空玻璃的密封结构和分子筛的作用钢结构外包铝板做法，保证在-40℃左右不会结霜、不结露。
三、结论
以上已经简单介绍了这个项目比较有特色的部分。 由于系统种类繁多，不可能涵盖所有系统。 该项目已顺利完成。 经过该项目的工程实践，我们申请了两项技术专利，即一种幕墙屋面可调节排水结构（专利号：ZL213918635063.9）、一种曲面多角度转换的连接结构（专利号：ZL213918635063.9）。 ：ZL 213918635063.8）已获得授权。
作者单位：树富二手钢结构
