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?? 落戶北京的小米新總部,幕墻用了哪些新技術?_公司新聞_廣東信鼎幕墻裝飾工程有限公司
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        落戶北京的小米新總部,幕墻用了哪些新技術?

        點擊:99   日期:2020-03-28 11:45:40


        工程概況

        小米移動互聯網產業園(圖1)位于北京市海淀區,總建筑面積34.8萬㎡,由3個組團、8棟單體建筑組成,建筑高度59.5m,園區整體規劃與外觀設計以“簡約、現代、時尚”為設計原則。辦公樓主立面是不銹鋼薄板與玻璃組成的單元式幕墻系統(圖2),首層玻璃幕墻縮進,園區中央設有大面積的下沉庭院,辦公樓之間及屋頂設有陽光花園和陽光中庭。本工程主立面幕墻均為跨層單元式幕墻,設計時需重點考慮跨層單元板塊的力學性能及構造節點,另外對不銹鋼薄板、幕墻通風器等新材料的運用也需進行設計探討。

        落戶北京的小米新總部,幕墻用了哪些新技術?(干貨)

        2 局部實景圖

        本工程所在地的地理位置和自然條件主要如下。氣候:寒冷地區;結構形式:框架-抗震墻結構;風荷載:基本風壓值為0.45kN/㎡,50年一遇,地面粗糙度按C類設計;氣溫:幕墻設計最大溫度變化值△T按80°C考慮計算。(根據北京的氣象資料顯示,北京的基本氣溫最高36°C,最低-13°C);抗震設防:抗震設防烈度為8度,設計基本地震加速0.20g。

        本工程幕墻系統主要包括跨層單元式幕墻、構件式玻璃幕墻、雙層呼吸式玻璃幕墻。由于構件式玻璃幕墻、雙層呼吸式玻璃幕墻在其他項目運用較多,技術成熟,本文不再贅述,僅探討跨層單元式幕墻設計要點。另外該工程外立面大量使用了不銹鋼薄板和幕墻通風器,也對此做進一步探討。

        跨層單元式幕墻設計

        單元式幕墻的構造原理為:面板與支承框架在工廠中制成單元組件,這種組件一般為一個樓層高度,也可以為2~3層高,寬度主要是建筑設計效果確定,一個單元組件就是一個受力單元。安裝時將單元組件固定在樓層樓板(梁)上,水平方向相鄰兩單元組件的左右豎框通過對插形成豎向組合框,上單元下框與下單元的上框對插組合成橫向組合框,采用上端掛接設計,三維調節定位,這樣它所承受的載荷由單元組件的豎框直接傳遞到主體結構,受力形式比較簡潔、合理(圖3)。

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        3 單元式幕墻掛接示意圖

        跨層單元式幕墻組成

        本工程軸距為9m,標準樓層層高4.1m,標準幕墻板塊為2層一個單元的大板塊,即每個幕墻單元板塊尺寸為寬2.25m × 高8.2m ,投影面積18.45㎡, 重1.6t 。其中單元式幕墻展開面積約13萬㎡。透光區域玻璃為HS8+1.52PVB+HS8+12Ar+TP10雙銀超白暖邊LOW-E中空夾層玻璃,非透光區域玻璃為HS6+1.52PVB+HS6+12Ar+TP6雙銀超白暖邊LOW-E中空夾層玻璃,內側背襯2mm鋁單板,遮陽窗套采用外包2mm壓紋不銹鋼薄板和2.5mm氟碳噴涂鋁單板,內側為鋁合金龍骨,豎向龍骨內嵌成品幕墻通風器(圖4)。

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        4 跨層單元式幕墻大樣圖

        跨層單元式幕墻設計

        玻璃面板的計算

        玻璃最大尺寸為高3.05m,寬1.45m,選用HS8+1.52PVB+HS8+12Ar+TP10雙銀超白暖邊LOW-E中空夾層玻璃,玻璃為四邊支承。為防止玻璃破碎墜落,夾層玻璃在室外側,所有玻璃均采用超白原片。經計算玻璃最大應力為15.32N/m㎡<fa=84N/m㎡,玻璃撓度為6.5mm,遠小于玻璃短邊的1/60,滿足《玻璃幕墻工程技術規范》(JGJ 102-2003)的要求。


        鋁合金框的計算

        單元層高8.2m,寬2.25m,鋁合金豎框節點詳見圖5,鋁合金橫框節點詳見圖6,框型材選用6063-T6。在“自重荷載+風荷載+地震荷載”的組合作用下,豎框施加線荷載、不銹鋼薄板施加面荷載、橫框施加玻璃自重荷載,框最大應力為119.8MPa<150MPa,詳見圖7,均滿足規范要求。豎框變形為3.3mm , 橫框自重變形為2.7mm,橫框水平變形為2.5mm,整體變形為7.3mm,詳見圖8,均滿足規范要求。

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        5 鋁合金豎框節點圖


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        6 鋁合金橫框節點圖


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        7 鋁合金框應力圖


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        8 鋁合金框變形圖

        不銹鋼面板的計算

        采用2mm厚不銹鋼薄板,節點詳見圖9;不銹鋼薄板最大強度為155.4MPa<215MPa,詳見圖10;連接件最大應力為76.6MPa<150MPa,詳見圖11;不銹鋼薄板變形量為6.1mm<B/90=6.8mm,詳見圖12;連接框變形為1.513mm<2×B/180=6.8mm,詳見圖13,均滿足規范要求。

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        9 不銹鋼面板節點圖


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        10 不銹鋼板應力圖


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        11 不銹鋼板龍骨應力圖


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        12 不銹鋼板變形圖


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        13 不銹鋼板龍骨變形圖

        單元板塊豎框掛件的計算

        豎框掛件分為兩種受力工況:一種厚度為12mm,高度為200mm,承受自重荷載及水平風荷載,材質為6061-T6,節點詳見圖14,經計算截面最大應力為178.6MPa<190MPa,滿足規范要求;另一種厚度為12mm,高度為220mm,承受水平風荷載,材質為6061-T6,節點詳見圖15,經計算截面最大應力為156.1MPa<190MPa,滿足規范要求。

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        14 豎框掛件圖A


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        15 豎框掛件圖B

        豎框伸縮量的計算

        豎向伸縮節點詳見圖16 。立柱跨度L=8.2m,溫度變化ΔT=80°C,樓板蠕變及柱縮短d1=2mm,加工偏差d2=1.5mm,施工偏差d3=1.5mm,其他因素預留量d4=1.5mm,立柱伸縮縫計算:d=αΔTL+d1 +d2+d3+d4=21mm<25mm,節點設計滿足構造要求。

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        16 豎向伸縮節點圖

        不銹鋼薄板在幕墻上的設計運用

        目前建筑幕墻領域大面積采用不銹鋼薄板做裝飾面的案例并不多。本工程遮陽窗套采用2mm厚壓紋不銹鋼薄板(圖17),材質為奧氏體316不銹鋼。最大板塊為735mm×3850mm,面板通過自攻釘固定在兩根長向布置的鋁合金附框上,兩根附框通過鋁合金連接件組合成一體,并通過轉接件與鋁合金豎框固定形成單元組件,詳見圖18。

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        17 壓紋不銹鋼板圖


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        18 不銹鋼板單元組件圖

        同時,為保證不銹鋼薄板窗套45°對接處的效果,將不銹鋼薄板后側鋁合金龍骨桁架在對角處采用鋁合金角芯定位連接,在背面將不銹鋼薄板采用氬弧焊進行焊接。考慮到風荷載對板面的交變影響,橫向鋁合金連接件只是對豎龍骨進行補強,與不銹鋼薄板之間保留間隙,不發生直接接觸,整個不銹鋼面板像張拉膜一樣緊繃在鋁合金附框組成的桁架上。通過上述的計算分析,該連接方式能滿足工程的使用要求。

        不銹鋼薄板具有強度高、韌性高、耐腐蝕性強及良好的可持續性等特點,符合設計師創新設計理念的選擇。但是因為面板薄,平整度控制難度大,在設計運用時應注意以下幾點:

        (1)幕墻用不銹鋼板多采用壓紋處理,可解決不銹鋼板鏡面反射強的缺陷,通過壓紋紋路劃分出不同朝向的細小網格,實現不銹鋼板的漫反射效果,降低反射率。

        (2)不銹鋼板價格相對較高,為提高加工質量、安裝精度,通常采用單元式幕墻做法,在加工廠進行加工和組裝,現場只是成品吊裝。另外,為了避免耐候膠對不銹鋼面板的影響,設計上常采用干法構造。

        (3)幕墻用不銹鋼板常采用厚度為1.5~2mm的板材,板厚較薄,容易失穩變形,應避免采用熱加工,可采用控制工藝參數、反變形法和控制溫度場等措施來控制變形。其與附框、加勁肋的連接通常采用螺釘、螺栓或結構膠連接,通過采用合理的安裝構造及加工組裝工藝消除內部不均勻的殘余加工應力,控制面板平整度。

        (4)不銹鋼板含有鉻而使表面形成很薄的鉻膜,可隔離材料內侵入的氧氣避免腐蝕,因表面劃傷后很難進行修復,因此不銹鋼的加工基本都在貼膜狀態下進行,需要選擇合適的保護膜來進行保護,選擇保護膜時應考慮保護膜厚度、粘度、有效使用周期等方面的因素。


        通風器在幕墻上的設計運用

        本工程采用幕墻通風器替代傳統的開窗通風方式進行空氣交換。氣密、水密、抗風壓性能參照外立面門窗要求。

        在方案設計前期,通過市場調研發現常見的幕墻通風器為旋轉鼓式通風器,風門為旋轉鼓式,采用毛條與膠條組合密封,毛條的氣密性能和防水性能隨著開啟次數的增加會逐步降低。

        在深化設計階段,通過對幕墻通風器的通風量、開啟方式、氣密性、水密性等的分析,結合本工程的建筑效果,聯合建筑設計院、生產廠家,共同研發出一款性能優越的幕墻通風器——平移式通風器,詳見圖19,其風門為前后平移式,閉合時采用膠條壓緊密封。兩種通風器的對比如表1。平移式通風器具備如下幾個特點:

        (1)通風器主體為鋁合金,主要傳動部件均為合金,堅固耐用,穩定性好。

        (2)外殼采用隔熱斷橋設計,提高幕墻通風器的保溫隔熱性能,滿足幕墻節能保溫要求。

        (3)進風口設置有防蟲網,出風口設置有過濾網,室內可拆卸維護,材質為活性炭網,可定期清洗維護。

        (4)通風器內部設計有保溫泡棉,進一步增強通風器的保溫性能。

        (5)通風面積:88000㎡/m,水密性能為3級,氣密性能為3級,抗風壓性能為3級。在樣板實施階段,該產品一次性通過了幕墻四性試驗的檢測,各項性能指標均滿足設計要求。


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        19 通風器節點圖


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        表1 兩種通風器對比

        小米移動互聯網產業園的跨層單元式幕墻在設計過程中遇到很多的難點和技術問題,本文分析了跨層單元板塊的力學性能及構造節點,還重點闡述了不銹鋼薄板在幕墻設計時應注意的細節,供技術人員參考。

        另外幕墻通風器的主要目的是換氣,一般開窗對整個房間換氣是10~15次/h,而通風器是1~2次/h,換氣效率需進一步提升,所以通風器也不能完全取代開窗通風,需根據工程所處的區域及功能需求綜合分析,選擇適合建筑本身的最佳通風方式。


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