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　　模式一，同一類型的幕墻取風壓最高值作為計算依據(jù)

　　模式二，同一類型的幕墻取風壓區(qū)面積最大的風壓值作為計算依據(jù)，其他高風壓區(qū)(如角部位置)通過改變分割或加輔助結(jié)構(gòu)(如玻璃肋等)等手段來解決，前提是不能對建筑的整體效果產(chǎn)生明顯影響。例如很多工程在設計階段，將工程按照風壓值大小分區(qū)，兩個區(qū)域的型材（詞條“型材”由行業(yè)大百科提供）外觀保持不變，風壓大的區(qū)域?qū)⑿筒木植勘诤窦雍駚淼挚购奢d,或者用鋼插芯對風壓大的區(qū)域型材局部加厚。如下圖所示。

　　2.4風荷載與地震同時作用

　　目前，超高層建筑幕墻一般均選用單元式結(jié)構(gòu)，大部分的幕墻設計師認為，就是單元體上下左右相互插接的，好像一塊單元板塊不會出來，所以在幕墻設計中，轉(zhuǎn)接系統(tǒng)只做了板塊左右限位的設計。

　　但是，在風荷載和地震同時作用時，超高層建筑的變形會極大，風阻儀(或阻尼器)失效，尤其是上端主體結(jié)構(gòu)，這時由于在設計幕墻是沒有上下限位，幕墻板塊是很容易脫落的，和幕墻窗發(fā)展前期，幕墻窗在受到一定程度的風荷載作用下脫落的情況一樣，所以目前幕墻窗都帶有防脫設計，即上下限位。

　　同樣，對幕墻設計師來說，在超高層建筑幕墻設計時，應考慮單元板塊的上下限位設計。

　　2.5 斷熱型材的抗風荷載設計

　　常見的鋁型材斷熱形式包括穿條式斷熱鋁型材，隔熱墊條式以及注膠式斷熱。

　　首先，斷熱型材在抗風荷載設計中，斷熱條并不是其中的最弱點，而是斷熱條的槽口，近年來，在擠壓斷熱條時，T5型材斷熱條的槽口很多都出現(xiàn)了裂痕，原因無非兩種，其一，型材廠家使用T6來代替T5;其二，T5型材本身就有質(zhì)量問題。即使各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量保證非常好，斷熱條槽口的強度也只能通過實驗來檢驗。

　　其次，斷熱條的形式與長度完全取決于建筑物的節(jié)能要求和幕墻結(jié)構(gòu)要求。且幕墻設計師在做斷熱結(jié)構(gòu)設計時，應盡量將斷熱條的中心與中空玻璃的厚度中心保持在同一水平線上，以節(jié)省材料。

　　最后，在超高層的建筑中，超大的風荷載對斷熱型材的要求會更加嚴格，因斷熱條槽口的強度不過關，會給工程帶來很大的安全隱患。所以，在超高層建筑幕墻中宜選用新型的斷熱鋁合金型材，如使用隔熱墊條式斷熱鋁型材或者注膠式鋁型材等。隔熱墊條具有承載力高、安全可靠、壽命長、便于更換等特點。下面重點說說注膠式斷熱鋁型材的特點。

　　注膠式斷熱鋁型材，其基本原理是將鋁合金（詞條“鋁合金”由行業(yè)大百科提供）型材之間利用一種特殊配方的高分子絕緣聚合物一一斷熱膠進行結(jié)合。從而，鋁合金型材的內(nèi)外部分之間形成有效斷熱層，使通過門窗框或扇型材散失熱量的途徑被阻斷，達到高能效的斷熱目的。該工藝目前主要的加工設備（詞條“設備”由行業(yè)大百科提供）供應商為美國AZON公司。具體加工如下：

　　a，首先該工藝要有一個特殊設計的外表經(jīng)過陽極氧化或噴涂的鋁型材：

　　b，將型材送入雙組分計量混配器中，該機器將兩種特殊組分的液態(tài)斷熱膠精確地混配并澆注到斷熱槽中：

　　c，該雙組分在數(shù)分鐘內(nèi)反應并形成十分堅固的聚合物;

　　d，型材進入切橋機，將澆注后的鋁型材槽底連接部分切除，使整個型材被固態(tài)的熱膠分成內(nèi)外兩部分，形成堅固的斷熱冷橋。

　　3、防火與排煙系統(tǒng)設計

　　3.1 防火設計的必要性

　　作為現(xiàn)代建筑，尤其是高層建筑的外衣，幕墻越來越受到建筑師的青睞。我國建筑幕墻從20世紀70年代起步，現(xiàn)今已成為世界上最大的幕墻產(chǎn)品生產(chǎn)國也可以說是最大的消費國。未來中國將會成為高層建筑之鄉(xiāng)，而高層建筑的防火問題無疑會成為安全問題的中心。

　　建筑幕墻因其他方法不可替代的外墻裝飾效果，廣泛應用于大型的公共建筑、高層建筑等外墻，它給城市帶來了整潔美麗的同時，也留下了火災的隱患。隱患一：一般建筑幕墻其材料組成為：玻璃、面材、復合鋁板、鋼架等，這些材料均不耐火、抗火性差，尤其是玻璃當溫度達到250℃時即會炸裂，這時不僅會導致火災的進一步蔓延，而且可能會傷及旁人甚至消防隊員。隱患二：幕墻本身的結(jié)構(gòu)原因，有可能成為引火通道，有可能成為煙囪，從而釀成更大的火災。

　　3.2 建筑幕墻火災蔓延方式分析

　　幕墻一般幕墻玻璃均不耐火，在250℃即會炸裂，而且垂直幕墻與水平樓板之間往往存在縫隙，如果未經(jīng)處理或處理不合理，火災初起時，濃煙即已通過該縫隙向上層擴散，如圖一所示，竄煙;火焰也可通過這一層縫隙向上竄到上一層樓層，如圖二所示，竄火;當幕墻玻璃開裂掉落后，火焰可從幕墻外側(cè)竄至上層墻面燒裂上層玻璃幕墻后，竄入上層室內(nèi)，如圖三所示，卷火。

　　A、火勢蔓延方式一

　　當建筑物室內(nèi)起火，燃燒產(chǎn)生火焰、熱、氣和煙霧。起初階段熱氣流上升，形成溫差和壓差，使周圍的空氣源源不斷地補充進來，燃燒溫度不斷提高，引燃附近可燃性物質(zhì)，火勢不斷地擴大。這樣的空氣循環(huán)過程會不會由于室內(nèi)氧氣的耗盡而終止呢?理論上是這樣，但現(xiàn)實中這樣的情況很少發(fā)生。燃燒室內(nèi)部各處的壓差是不同的，且是動態(tài)變化的。室外和下面樓層的空氣通過幕墻中的間隙和樓板縫隙(如管道、樓梯間等)吸進室內(nèi)。氣密性（詞條“氣密性”由行業(yè)大百科提供）好的幕墻可以延緩這個階段火勢的擴大。

　　隨著室內(nèi)溫度的不斷提高，室內(nèi)外的壓差也在不斷增加。普通玻璃(非防火玻璃)在火焰的不斷沖擊下，往往會在15分鐘內(nèi)破碎。大量的熱量和煙霧瞬間沖出室外，導致火勢向上蔓延。

　　破碎窗口室內(nèi)側(cè)的溫度下降幾百度。同時大量的空氣進入室內(nèi)參與燃燒，通過缺口常常將燃燒引到室外，形成對玻璃幕墻的內(nèi)外夾攻。層間非可視玻璃及上層可視玻璃直接暴露在火焰中，增加了火勢向上蔓延的可能性。如果由于窗間墻處防火材料或構(gòu)造上的缺陷造成防火系統(tǒng)提早失效，就有可能形成所謂的焰卷效應。根據(jù)美國對高層幕墻建筑火災的研究統(tǒng)計資料，約有百分之十的火勢是通過室外側(cè)向上蔓延的。

　　B、火勢蔓延方式二

　　混凝土樓板一般用于分隔防火分區(qū)， 它應該具有一定的防火級別。根據(jù)《高層民用建筑設計防火規(guī)范 》GB 50045中規(guī)定，耐火等級為一級的建筑物樓板耐火時間為1.5個小時，耐火等級為二級的建筑物樓板耐火時間為1.0個小時。

　　在混凝土樓板外側(cè)與幕墻內(nèi)側(cè)之間存在一個空隙。空隙的大小既與建筑設計和幕墻鋁合金系統(tǒng)的大小有關，也與混凝土結(jié)構(gòu)尺寸誤差、幕墻構(gòu)造及制作安裝誤差等因素有關。大部分建筑物其實際范圍在幾十毫米到200毫米之間。這個空隙也用來補償由于溫度、載荷、地震等引起的建筑物變形。

　　這個空隙應該視為混凝土樓板的延伸，防火設計中它應該可靠地填滿防火棉，設計合理的周邊水平防火帶必須能夠經(jīng)受住防火規(guī)范GB 50045所要求的耐火時間。

　　在實際失火狀態(tài)下，這個空隙有可能進一步被擴大。主要是由于鋁合金構(gòu)件和鍍鋅鐵板背板的變形，五金連接件、承重支撐構(gòu)件的松動。如果防火棉、防煙層不能有效地補償這個變位。火焰和高溫氣流就會通過這些間隙、裂縫直接進入上層樓面。如圖11.2.7所示。

　　C、火勢蔓延方式三

　　該種方式是通過熱量傳遞方式進行的。熱量傳遞的方式有傳導、對流和輻射。幕墻系統(tǒng)的鋁合金立柱是非常好的傳熱載體，而且立柱往往是跨越二個不同防火分區(qū)，火源層的熱量能通過立柱向上層傳遞。幕墻的這種構(gòu)造形式?jīng)Q定了它很難被界定為具有等級概念的“防火幕墻”。在短時間內(nèi)上層樓面鋁合金表面的溫度會高于紙張的自燃點。對流是由于空氣流動傳遞熱量。開啟窗或玻璃破碎雖然對排煙有好處，但增加了空氣的流動，也增加了氧氣的供給。輻射是溫度較高的物體以能量波的方式向溫度較低的物體傳熱的一種方式。

　　在火源層，當溫度升高達到了某個臨界點，“轟燃現(xiàn)象”使得在短時間內(nèi)火勢由局部擴散到整個空間?；鹪磳拥臒崃客ㄟ^樓板、金屬幕墻及周邊水平防火帶向上層傳遞。如果上一層樓面的溫度升高達到了某個臨界點，也可能會發(fā)生轟燃現(xiàn)象，火勢就以這樣的方式向上發(fā)展。

　　3.3 超高層建筑幕墻防火設計

　　3.3.1 建筑幕墻防火材料的選擇

　　●建筑高度小于24m時，保溫材料的燃燒性能應為A級或B1級。其中,當采用B1級保溫（詞條“保溫”由行業(yè)大百科提供）材料時，每層應設置水平防火隔離帶。

　　●保溫材料應采用不燃材料作防護層，防護層應將保溫材料完全覆蓋，防護層厚度不應小于3mm。

　　●采用金屬、石材等非透明幕墻結(jié)構(gòu)的建筑，應設置基層墻體，其耐火極限應符合現(xiàn)行防火規(guī)范關于外墻耐火極限的有關規(guī)定;玻璃幕墻的窗間墻、窗檻墻、裙墻的耐火極限和防火構(gòu)造應符合現(xiàn)行防火規(guī)范關于建筑幕墻的有關規(guī)定。

　　●基層墻體內(nèi)部空腔及建筑幕墻與基層墻體、窗間墻、窗檻墻及裙墻之間的空間，應在每層樓板處采用防火封堵材料封堵。

　　●鋁塑板的火災要引起注意。

　　聚乙烯芯材的鋁塑板近年來多次發(fā)生火災，因為聚乙烯80度失去黏著力，隨即燃燒、冒煙、熔滴，更高溫度下裂解（詞條“裂解”由行業(yè)大百科提供）為可燃氣體。2006年烏魯木齊某工程鋁塑板幕墻大火;2008年上海一座20層大樓發(fā)生火災，30分鐘內(nèi)鋁塑板一樓燒到20樓;2011年2月3日凌晨，沈陽某五星級酒店發(fā)生大火，大火從3層裙樓燃燒到20層以上，如圖所示，不能不令人擔心鋁塑板幕墻的火災安全性。作為鋁板幕墻的面板，應優(yōu)先采用單層鋁板和蜂窩鋁板。

　　3.3.2 超高層建筑玻璃幕墻的防火

　　首先，普通的玻璃幕墻是不防火的，我國只對幕墻層間的防火有些規(guī)定，而對普通的幕墻沒有具體的規(guī)定，那么如何實現(xiàn)普通玻璃幕墻的防火呢，保障普通幕墻在一定時限內(nèi)的完整性有以下三種模式。

　　其一，普通幕墻+防火噴淋(由其他單位完成)

　　具體由防火設計、防火措施、試驗方法及實驗報告四部分組成,主要針對噴淋的選用、相鄰噴淋的距離及房間分布、噴淋的安裝角度、每秒的出水量等參數(shù)進行設定。

　　其二，普通幕墻+防火單向水幕(由其他單位完成)

　　具體由防火設計、防火措施、試驗方法及實驗報告四部分組成, 主要針對單向水幕的選用、單向水幕出水口的距離及房間分布、單向水幕的安裝角度、每秒的出水量等參數(shù)進行設定。

　　其三，普通幕墻+防火卷簾或帶有防火功能的感應式遮陽窗簾(由其他單位完成)，卷簾或帶有防火功能的感應式遮陽窗簾的耐火極限既是普通幕墻的耐火時限。

　　以上三種模式均與建筑主體的消防系統(tǒng)聯(lián)動。其次，對建筑的特殊部位(與幕墻相關聯(lián))有特殊要求時，如除完整性外，還要求限制熱傳導、熱輻射時，只能選用防火幕墻，即銫鉀玻璃+不銹鋼框+防火涂料。

　　3.3.3 超高層建筑玻璃幕墻防火分區(qū)的封堵

　　超高層建筑玻璃幕墻(同樣也適用其他形式的幕墻)層間的封堵是建筑主體樓板的延續(xù)，可以理解為樓板的防火、保溫、隔聲等要求，同樣也是對幕墻層間封堵的要求。其中，設計的主要難點集中在材料選擇、結(jié)構(gòu)的可伸縮式模式等，而側(cè)封修的防火設計比較簡單，不做闡述。

　　●按本規(guī)定需要設置防火隔離帶時，應沿樓板位置設置寬度不小于300mm的A級保溫材料。防火隔離帶與墻面應進行全面積粘貼。

　　●建筑外墻的裝飾層，除采用涂料外，應采用不燃材料。當建筑外墻采用可燃保溫材料時，不宜采用著火后易脫落的瓷磚等材料。

　　幕墻層間的封堵材料應是不燃材料(防火等級A)

　　目前，從下到上，我國的規(guī)范是1.5mm鍍鋅鋼板+防火巖棉(厚度根據(jù)層間防火要求)+800mm裙墻，其結(jié)構(gòu)形式如下圖所示。

　　在歐美等發(fā)達國家，在幕墻單元板塊和封堵防火材料上，已經(jīng)放棄使用鍍鋅鋼板，其原因主要是成本很高、對大板塊來說平整度不好、防火性能不好、加工和組裝等工藝復雜、現(xiàn)場切割困難等因素。

　　新型的層間封堵主要有以下幾種模式：

　　模式一，普通幕墻：10mm厚的防火板（詞條“防火板”由行業(yè)大百科提供）(如硅酸鈣板、不含石棉的水泥纖維板等)+8mm厚的防火板(如硅酸鈣板、不含石棉的水泥纖維板等)+防火巖棉+防火安裝附件。

　　模式二，對隔聲要求高的幕墻：10mm厚的防火板(如硅酸鈣板、不含石棉的水泥纖維板等)+8mm厚的防火板(如硅酸鈣板、不含石棉的水泥纖維板等)+防火巖棉+6mm防火板+玻璃吸音棉+防火安裝附件。

　　模式三，對隔聲及保溫要求高的幕墻：10mm厚的防火板(如硅酸鈣板、不含石棉的水泥纖維板等)+8mm厚的防火板(如硅酸鈣板、不含石棉的水泥纖維板等)+防火巖棉+6mm防火板+玻璃吸音棉+6mm防火板+保溫巖棉+10mm厚的防火板+防火安裝附件。

　　3.3.4 結(jié)構(gòu)位移對層間封堵的影響

　　大部分幕墻設計師都忽視了一個層間封堵構(gòu)造形式問題，實際上大部分工程也沒有發(fā)生問題，畢竟火災的概率比較低，但相對于超高層建筑幕墻來說，極大的結(jié)構(gòu)變形給層間封堵埋下了極大的隱患，可導致層間封堵的防火性能失效，一旦發(fā)生火災，后果不堪設想，那么如何解決呢。

　　解決方案流程：

　　第一步，幕墻設計師在設計層間封堵時，需綜合考慮超高層建筑特點，所有的層間封堵根據(jù)工程要求選用合理的防火模式(見上)

　　第二步，所有的封堵材料必須與建筑結(jié)構(gòu)主體固定,現(xiàn)有的工程絕大部分都沒有做到這一點，主要是安裝順序?qū)е隆?/p>

　　第三步，使用新的安裝模式來替代傳統(tǒng)模式。如先安裝層間封堵后再安裝幕墻板塊。

　　第四步，由幕墻設計師完成層間封堵的《安裝工藝卡》

　　第五步，根據(jù)工程結(jié)構(gòu)變形及其他非結(jié)構(gòu)變形，合理設計層間封堵與單元板塊之間縫隙設計

　　第六步，縫隙使用防火膠進行密封，且滿足結(jié)構(gòu)變形。

　　3.3.5 超高層建筑幕墻的排煙設計

　　對整體的建筑主體來說，排煙的設計極為重要，卻也是個世界難題，至今也沒有世界上公認的非常有效的方案，主要是室內(nèi)外的“風”影響

　　但對幕墻設計師來說，只需做到在幕墻與結(jié)構(gòu)主體之間(主指構(gòu)造柱與墻體部位)不能形成排煙通道，要加設排煙隔斷(10mm厚的防火板)，杜絕煙囪效應即可，主要的措施有兩點：

　　措施1，有自然排風設施，如窗等，兩層加設一道排煙隔斷。

　　措施2，沒有自然排風設施，如窗等，一層加設一道排煙隔斷并加設機械排煙設備。

　　4、防水系統(tǒng)設計

　　超高層建筑幕墻形式均應采用單元式幕墻的結(jié)構(gòu)形式，而單元式幕墻的主要缺陷還是集中在防水系統(tǒng)上，幕墻設計師在正常建筑的防水系統(tǒng)設計外，超高層建筑的特殊性，導致更高的防水要求，特別在十字區(qū)域。使防水系統(tǒng)的設計在超高層建筑中變成了關鍵性難點。

　　根據(jù)超高層建筑自身的結(jié)構(gòu)變形、溫差變形、加工組裝誤差、安裝偏差及單元結(jié)構(gòu)和防水材料的選用等等因素，綜合考慮并選擇防水系統(tǒng)的模式

　　4.1 單元幕墻防水構(gòu)造分析

　　單元幕墻的三道密封線

　　其一，塵密線。

　　為阻擋灰塵設計的一道密封線，一般由相鄰單元的膠條相互搭接實現(xiàn)， 起到阻擋灰塵和披水的作用。

　　其二，水密線。

　　它是單元幕墻的重要防線，通過幕墻表面的少量漏水可以越過這條線，進入單元幕墻的等壓腔，通過合理的結(jié)構(gòu)設計，進入等壓腔水將被有組織的排出，沒有繼續(xù)進入室內(nèi)的能力，達到阻水的目的，有時為了提高幕墻的水密性（詞條“水密性”由行業(yè)大百科提供）能，也可能同時設置多道水密線。

　　其三，氣密線。

　　它也是單元幕墻的重要防線，由于水密線和氣密線之間的等壓腔和室外基本上是相通(有時在連通孔上放置防止灰塵的海棉)的，因此水密線不能阻止空氣的滲透，阻止空氣的滲透任務由最后一道防線 — 氣密線來完成。

　　4.2單元幕墻防水原理分析

　　單元幕墻漏水具備三個要素：①存在通道;②水;③動力。設置“等壓”狀態(tài)下的“雨幕”是主動防水的關鍵，也是提高防水可靠性和壽命的基本策略。通常被忽略的事實是：“室內(nèi)側(cè)密封不嚴密或漏氣”從而等壓難于實現(xiàn)。

　　在幕墻表面，為了運用雨幕原理（詞條“雨幕原理”由行業(yè)大百科提供）進行防水，設計上使等壓腔的壓力Pc等于或接近室外壓力Po，即水密線兩側(cè)的風壓基本相等，消除或減輕了風壓的作用，使水不通過或很少通過塵密線和水密線進入等壓腔。

　　右圖為防水設計的“等壓”“雨幕”原理圖。