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幕墻設計與建筑設計配合原則!

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發表時間:2021-10-29 16:38

      現在建筑設計立面比較追求所謂的體塊感、虛實對比,大面積的虛需要玻璃來塑造,利用玻璃立面的質感與周圍建筑區別和凸顯,大面積的玻璃幕墻能給人帶來視覺上的沖擊,又能保證采光和通風,解構審美和極簡主義的一種體現。因此,玻璃幕墻有很大的發揮空間,因為其安裝和分割設計都大大優于窗系統。那么作為幕墻設計師,我們為什么要去實現建筑師的構想?


回歸本質,淺談什么是設計


引用一位老專家的話,設計就是畫圖,不是畫畫。幕墻設計也是如此。幕墻行業從無到有。從1983年我國國內第一個自主設計、自主施工的建筑幕墻工程----北京長城飯店的建成,建筑幕墻在我國已經走過了將近三十年的發展歷程,幕墻技術的發展也逐步走向多元化和高技術含量。發展中,幕墻設計的內容也從最早的玻璃幕墻、鋁板幕墻、石材幕墻發展到陶土板幕墻、陶瓷板幕墻、人造板幕墻、GRC銅板幕墻、鈦鋅板幕墻等等,幕墻的形式也從隱框、明框的構件式幕墻發展到單元式幕墻、雙層幕墻、拉索拉桿幕墻等。

幕墻設計


如何去實現幕墻設計


早期,幕墻的材料、幕墻的形式都相對比較單一、簡單,建筑的外形也一般都相對比較簡單,幕墻設計基本都比較簡單、鋁型材開模也比較少,一套系統可能能在諸多工程使用,屬于標準化的一個階段。近十幾年到現在,建筑的效果已是千奇百怪、各有內容,幕墻的形式、材料也是長足發展,為建筑添磚加瓦、為建筑效果錦上添花,到此幕墻設計已經到了需要有針對性、專一性的設計階段。


那現在幕墻的設計能滿足建筑師的要求和建筑效果的要求嗎?可以滿足,幕墻材料技術的積累和幕墻設計技術的沉淀應該可以滿足。但在實際設計中,往往會出現幕墻設計達不到建筑效果效果要求及加工、施工安裝的要求。問題在于許多設計還是照搬標準設計,可能談不上設計,沒有去思考、沒有理解建筑效果要求及幕墻的加工安裝可行性等的設計意圖,這樣找個大學生、干幕墻設計一兩年的設計人員都可以把設計圖紙搞出來,關鍵是設計的這一個或幾個方案有沒有解決真正的問題、哪個方案更適合這個工程、還有沒有更好的方案,思考這些問題,這就是幕墻設計,也就是幫建筑師給建筑做衣服、穿衣服,這件衣服好穿不好穿、好不好看。針對性的幕墻設計終究會找到一個在當時的情況下最好、最合理的方案,但隨著技術的發展再去看,也會重新找到更好的方案。當然,設計也需要時間,趕是趕不出好設計的。幕墻設計的好壞同設計人員的自身水平以及環境的限制、其它多方面因素都有很大關系,同行業幕墻設計技術的積累一樣,人員的設計能力也是需要積累、沉淀、提高,如何去提高,首先要用心,要去思考、總結、汲取、整理、濃縮,要有給建筑穿完衣服的成就感。


建筑師對幕墻有什么要求,要達到怎樣的深度


幕墻是建筑的衣服,是建筑的外在效果,是建筑師的設計構想和思考。要穿好這件衣服,需要建筑師和幕墻設計人有交集。包括時間的、空間的及對工程的理解和思考的交集。雙方都不懂各自的專業和思考的問題,那就不一定能做好、穿好這件衣服。有一個曲面擬合不算非常復雜的工程,建筑師花了三個月時間把建筑外立面、屋頂等整體模型的幕墻分格、定位、凹凸起伏等完整建模,把重要板塊及異形板塊的加工尺寸完整放樣,這就是建筑師對建筑效果的理解、對幕墻實現的理解,也是對幕墻的設計要求和深度要求。這種要求及對幕墻實現的理解在國外可能比較多,但在國內可能不是太多,但至少體現的是建筑師對工程、對業主、對社會負責的一種職業的責任態度,因為那是他的一件作品。反過來,幕墻設計或許也當如此,也應該去了解建筑師的思考、去理解建筑,也去把衣服做成自己的一件作品。當然,建筑主要是建筑師的建筑效果,但那只是遠看,真正到跟前去看、去思考做法、去理解幕墻時,也會體會到幕墻人的心血。隨著行業的發展,這種交集從無到有、從少到多,相信這種交集會越來越多,會因為這種交集,鑄造出更多的精品建筑。


建筑師給幕墻帶來了什么

建筑師促進了幕墻技術的發展。建筑師對建筑效果的構想需要幕墻來實現。許多工程、尤其是許多大工程都要進行幕墻設計方案投標,評完標,總會有好有壞,當然,好的方案不一定是最適合的方案。建筑師去參加評標,把這種對幕墻實現的建筑效果要求施加于幕墻設計方案的時候,就可能會有很多新奇的要求需要幕墻方案去實現,無形之中就可能會出現更新的做法、創新或者研發,尤其在大型工程更是如此。幕墻設計去解決這些新奇要求的時候,不一定是最好的解決方案,但至少當時是最好的,需要時間來更加完善、推陳出新、促進幕墻設計技術的豐富。


建筑師促進了幕墻材料的發展。幕墻材料,尤其是面板是的顏色、材質、細部構造、做法是建筑效果的直接表達,或許也是建筑師最為關心的問題。材料符合不符合建筑師的要求、符合不符合建筑內涵的表達,很重要。就在建筑師的這種重要和關心中,新材料、新技術、新工藝的出現,豐富了建筑的表達,也豐富了幕墻的表達和內容。


如何去做好幕墻,如何去做好幕墻設計,是行業要思考的問題,也是幕墻設計人要思考的問題,或許也是建筑師要去考慮的問題。只有思想意識上高度的統一,才能設計出一個幕墻精品工程。


幕墻設計與建筑設計配合原則


一、幕墻類型


①常用幕墻形式有:1、構件式幕墻、2、單元式幕墻、3、全玻幕墻,4、點式幕墻、5、雙層幕墻,6 、光伏幕墻等。構件式幕墻當中的全隱框玻璃幕墻已被限制使用。


②通常,構件式幕墻的幕墻厚度在200mm~250mm之間,特殊位置如剪力墻、柱位,可通過增加龍骨支座來減小幕墻厚度;單元式幕墻厚度在250mm以上。


全玻幕墻厚度主要取決于玻璃肋的高度,雙層幕墻需考慮500~800mm的通道厚度。


③如無特別說明,幕墻設計面積按可見光面積計算。


二、幕墻開窗


①幕墻開窗形式通常有:上懸窗(最常用)、平開窗、平推窗、下懸窗等。


②當開啟面積不能滿足要求時,應設置通風換氣裝置。


③高層不宜設置外平開窗(許多地方規范禁止高層設置外平開窗),超高層不宜設置開啟窗,上懸窗不得作為排煙窗使用。


④隱框式開窗,中空玻璃第二道密封膠應使用硅酮結構密封膠。


⑤幕墻開啟窗在設計時,安裝高度不應過高,應將開啟窗設置在成人方便開啟的高度。過高時應考慮機械或電動開啟。


⑥幕墻開啟窗構造設計宜符合雨幕原理,窗框型材內外高差不宜小于50mm,對容易滲入雨水或形成冷凝水的部位,在構造上應有導排水措施。


⑦首層2m高范圍以內不應設置外開窗。


三、幕墻分格


①幕墻分格應模式化,便于材料采購及安裝施工。


②同一幕墻玻璃單元,不宜跨越建筑物的兩個防火分區。


③玻璃幕墻水平標準分格為1.2m,超過1.2m時,規范規定幕墻橫向龍骨主要受力壁厚不小2.5mm,小于1.2m時為2.0mm。分格太小時,根據工程經驗,每平方米鋁材重量會增加,故水平分格以1.2m為宜;鋁板板材常規尺寸一邊邊長≤1.2m,如兩個邊長均大于1.2m,造價增加明顯;石材幕墻短邊長度以不超過0.73m為宜,超過時造價增加明顯。


④幕墻高度方向宜在結構梁上下同時設計分格,以利于幕墻防火封堵設置及室內吊頂裝修、室內地面踢腳裝修。


⑤無框玻璃地彈門高度不宜大于3m。


⑥弧形玻璃幕墻因弧形玻璃造價較高且用戶使用體驗差,可設計寬度較小的折線玻璃分格(具體水平寬度需模擬,防止分格處出現尖角而使平面不夠順滑)。


⑦平面為弧形造型的石材幕墻同樣建議做小段折線分格,且高度方向分格不宜上下錯縫。


四、面板材料選擇


①容易受到擊打和撞擊的玻璃幕墻,宜采用夾膠玻璃。如玻璃欄板、玻璃地板、室內地坪以上1m范圍內玻璃等。


②當選用玻璃做為支撐結構時,應優先選用夾膠玻璃,不宜使用單片玻璃;


③建筑物的緊急出口、疏散通道等部位,禁止使用夾層玻璃,宜使用單片玻璃,并在單片玻璃上作出明顯標記;


④點支承幕墻的玻璃在支承處會產生很大的局部應力,普通玻璃強度低,難以承受,應采用強度高的鋼化玻璃及其制品。要特別注意孔邊的邊緣處理,要精磨磨邊,磨孔,倒棱不小于1mm;


⑤為防止意外和恐怖襲擊,重要建筑的敏感部位要采用防爆玻璃。防爆玻璃是多層高強度鋼化夾膠玻璃,爆炸發生時不破壞,不飛散,玻璃會開裂,但保持完整。防爆玻璃減少了次生災害。


⑥泄爆口用于泄爆的門窗玻璃不得使用夾膠玻璃,宜單片鋼化玻璃;


⑦石材幕墻的石板,光面板材厚度不應小于25mm,燒面厚度增加3mm,面積不宜大于1.5㎡;


⑧室外鋁板幕墻單層鋁板最小厚度2.5mm;


⑨幕墻吊頂不宜選用石材,宜采用鋁板等輕質安全材料。


五、材料表面處理


①幕墻型材表面處理方法通常為:室外可視面氟碳噴涂,不可視面陽極氧化,室內可視面粉末噴涂,不可視面陽極氧化。


②性能方面:氟碳噴涂比粉末噴涂性能上要優越很多,耐磨、耐氣候,抗紫外線,不易褪色。


室外多用氟碳噴涂,室內多用粉末噴涂。


③如無特別約定,石材應做六面防護處理。


④幕墻隱蔽鋼龍骨通常采用熱浸鍍鋅防腐措施;室外鋼材可采用氟碳噴涂或聚氨酯噴涂等其他防腐措施;


六、幕墻埋件


幕墻支座埋件可預埋和后埋。


①大型商業裙樓建筑往往結構復雜,預埋埋件費工費時且正確率低,商業建筑在施工過程中往往還在招商,商家通常對原建筑立面有修改要求,立面變更較多,預埋的埋件使用率極低,基于這種情況,建議商業裙樓使用后埋埋件,對于懸挑雨棚或大型鋼結構,因支座處受力較大,建議有條件的情況下使用預埋埋件。


②對于高層建筑,分格一般為標準模數,且分格更改幾率極小,預埋施工方便準確率高,可使用預埋埋件。


七、幕墻建筑設計


①全隱框玻璃面板依靠結構膠固定在幕墻龍骨上,水平荷載完全依賴結構膠約束,應慎用。


②斜玻璃幕墻禁止采用全隱框玻璃幕墻。


③結構位置如有遮蔽要求,建筑師應考慮使用石材、鋁板幕墻,當為玻璃幕墻時,可使用彩釉玻璃、磨砂玻璃或者透明玻璃后加鋁襯板遮蔽結構。


④首層玻璃幕墻橫向隱框時,宜在室外方向設置踢腳。


⑤屋頂女兒墻收口宜采用石材、鋁板收口。石材、鋁板應跨越女兒墻頂面并向下翻邊收口,石材收口時不易設計朝天縫。


⑥當有落水管及消防箱安放于幕墻內部時,需考慮足夠的安放空間。


⑦走廊有幕墻吊頂時,建筑師應與供暖、電氣、燃氣、空調等專業協調確定吊頂標高,確保吊頂高度、吊頂通風口位置等其他細節滿足各專業要求。


八、建筑紅線


幕墻作為建筑外圍護結構,不得違規超越建筑紅線。


九、幕墻結構設計


①幕墻施工圖送審時應有設計院出具的《結構安全性證明》。


②得到業主及設計院確認的幕墻圖,與原建筑設計相比修改幅度過大時,設計院應根據修改后的幕墻圖調整相關的建筑、結構、節能圖紙并出具變更函件,以便幕墻施工圖送審。


③ 幕墻連接部位主體結構混凝土強度等級不應低于C30。


④土建結構梁高度宜不小于0.8m,便于幕墻立柱設計成雙跨簡支梁,減少工程造價,同時又有利于防火封堵設置。


⑤超出屋頂的幕墻,當高度較高時,應協調結構師設計結構支撐,或預留土建結構作為幕墻鋼結構基礎;


⑥幕墻裝飾線條可由幕墻設計小型鋼架支撐,不必特意另設硂結構;


⑦拉索幕墻錨固點處的結構應考慮拉索預拉力。


⑧幕墻宜固定在土建結構上。結構設計不宜使幕墻邊線遠離土建結構,幕墻遠離土建結構而使用轉換鋼結構支撐時,安全性能下降(1、鋼結構耐久性比硂差,2、材料質量、現場施工質量等因素,3、轉換鋼結構支座受力大,使用后置埋件時安全性下降)。


十、幕墻消防設計


①防火封堵應在結構梁上下各設置一道,當室內設置有自動噴水滅火設施時,實體裙墻高度不低于0.8m。


②與消防車登高操作場地相對應的幕墻外立面應開設消防救援窗,窗口的凈高度和凈寬度不


應小于0.8m和1.0m,下沿距室內地面不宜大于1.2m,間距不宜大于20m,每個防火分區不應小于2個,窗口玻璃應易碎并設置可在室外易于識別的明顯標志。


③消防登高場地不宜設置在雙層幕墻立面一側。


④室外出入口上方宜設置寬度不小于1m的防護挑檐。


十一、幕墻通風設計


①建筑設計新風口在外立面時,應考慮設置足夠面積的百葉窗用于通風。


②外窗開啟面積不滿足要求時,建筑物內部應設置機械通風裝置。


③幕墻不得覆蓋燃氣管道。


④有散熱要求的位置,幕墻宜采用鋁通格柵(夏熱冬暖地區)。


十二、幕墻節能設計


幕墻選用的玻璃、保溫棉,其節能參數應符合建筑節能專篇的要求,且各朝向整體熱工性能符合建筑節能要求。


十三、幕墻防雷設計


①一類防雷建筑物,30m以上需作防側擊雷;二類防雷建筑物,45m以上需作防側擊雷;三類防雷建筑物,60m以上需作防側擊雷。


②防直面雷擊通常是在屋頂設置避雷針和避雷帶。幕墻通常在女兒墻上設置避雷帶,當女兒墻上有厚度不小于2.5mm厚單層鋁板時,鋁板幕墻可作為接閃器使用,此時不必另設避雷帶,只需將鋁板與主體防雷體系可靠連接,連接部位應清除非導電保護層,保證導電暢通。


十四、幕墻燈光設計


①石材幕墻,可考慮在頂部或者底部設置射燈以突出石材的質感和建筑物的氣勢,或者石材做凹槽線條,在立面上設置隱藏的燈帶。


②鋁板幕墻:和石材幕墻一樣,鋁板幕墻上燈帶的走線也較為方便,建筑在考慮立面造型的同時應考慮藏燈要求及藏燈構造的細節,可根據不同的外立面要求設置不同的燈型。


③隱框玻璃幕墻:一般不建議在隱框幕墻上設置燈帶,一方面由于燈帶外露影響幕墻的美觀,另一方面是由于設置燈帶,會對隱框幕墻的水密性有較大的影響。


④明框玻璃幕墻:燈帶要與幕墻的主受力結構合理連接,燈帶的設置不能破壞幕墻的整體效果,設計帶燈槽裝飾線,可以有效隱藏燈帶。


⑤室外安裝燈具不能破壞幕墻水密性。


⑥室內安裝燈光時,可直接將燈帶固定在結構梁底的幕墻橫梁上,無防水要求


⑦燈光設計單位應就燈光問題與業主、建筑設計單位、幕墻設計單位等其他相關單位溝通協商一致。


十五、廣告、logo


①廣告洞口范圍,幕墻應做鋁板或符復合鋁板或其他金屬面板襯底,并做好防水措施,預留廣告布掛點或燈箱固定點;


②小型logo或廣告字體,經計算安全可直接從幕墻龍骨伸出轉接件固定。大型logo應在幕墻外預留logo支撐框架,框架需另設支座固定,與幕墻交接處妥善設計防水構造。


十六、LED屏


①LED屏幕的制作安裝作為非幕墻項,應由專業廠家設計、制作、安裝及維護,并有自己獨立的結構支撐體系。


②通常LED屏安裝空間需要700mm以上,供維修人員日常檢修(此空間數據以LED屏廠商提供為準)。


③通常LED屏四周做金屬邊框與幕墻收口,LED屏設計及施工時,應就LED屏的邊界范圍、安裝空間、周邊收口等問題與業主、建筑設計單位、幕墻設計單位等其他相關單位溝通協商一致,幕墻承包商和LED承包商根據合同約定做好交接收口。


十七、雨篷


①大型雨篷支座處受力較大,設計標高時應盡量避免雨篷支座處無土建結構。


②玻璃雨棚或采光頂排水坡度應≥3%。


③雨篷應使用夾膠玻璃,倒掛式點玻雨篷應選用浮頭式點玻爪。


④懸挑雨蓬結構懸挑長度與厚度比值>1/10時(具體要計算),如建筑不允許加厚雨棚或支座反力過大,需與建筑師協商增加拉桿。


⑤雨篷進深大于2m時,應設計為內排水,并在外立面合理安排落水管的路徑。


十八、上人馬道


上人馬道設計應安全可靠,馬道設計寬度不宜小于0.65m,荷載設計取值不宜小于2kN/m,根據實際情況取值應增大,馬道兩側應設置欄桿。


十九、幕墻清潔設備


①高度超過40m的幕墻工程宜設置清洗設備。


②單人操作蜘蛛人清洗系統,應在屋頂女兒墻位置設置安全可靠的蜘蛛人吊點,高度方向分段設置防風鎖扣或其他固定清洗吊索的掛點。


③設置擦窗機清洗系統時,應經專業公司設計擦窗機專項方案。專項設計方案應經業主、建筑設計單位、幕墻設計單位等其他相關單位溝通協商一致。


④無論是簡易蜘蛛人清洗設備還是擦窗機系統,建筑師在設計時應考慮預留擦窗機工作時所需的建筑空間,結構師應考慮相關的結構構造及擦窗機荷載。


二十、幕墻構造


①鋁板分格處需折邊25mm,并加鋼龍骨固定。故當“匚”型鋁板線條突出跨度大于300mm時,應考慮線條厚度可以滿足上下鋁板折邊及安裝鋁板龍骨所需空間。


②交圈封閉的幕墻系統水密性能較高,但是幕墻板塊與土建結構之間的防水性能比較薄弱,雨水通常通過毛細滲透,透過土建表層進入幕墻系統內部。故建筑設計時應盡量避免幕墻在迎水面特別是朝天面與土建結構收口。


③石材、鋁板等其他非透明幕墻后方,通常需砌筑磚墻或其他室內裝修以遮蔽幕墻背面龍骨。


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