0. 工程背景
在2009年央視新臺(tái)址輔樓元宵火災(zāi)后，國(guó)家公安部于２００９年９月頒發(fā)的公通字[2009]46號(hào)文件—《
民用建筑外
保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定》，專門針對(duì)建筑
保溫材料的應(yīng)用進(jìn)行了新規(guī)范，同時(shí)相關(guān)消防、材料、幕墻等專業(yè)的研討會(huì)在國(guó)內(nèi)廣泛召開，將
建筑防火設(shè)計(jì)的討論提高到更深的層面。隨著央視新臺(tái)址項(xiàng)目建設(shè)工程的推進(jìn)，必須設(shè)計(jì)出新的幕墻系統(tǒng)，滿足新的國(guó)家相關(guān)規(guī)范和規(guī)定的要求。本文介紹的兩種幕墻系統(tǒng)就是在這種條件下進(jìn)行的設(shè)計(jì)探索。
1. 設(shè)計(jì)要求和思路
1.1 設(shè)計(jì)要求
1.1.1土建設(shè)計(jì)單位的要求
建筑外形和外表皮材料維持原創(chuàng)方案的設(shè)計(jì)；
新的幕墻系統(tǒng)的系統(tǒng)自重不得超過原有幕墻設(shè)計(jì)；
新的幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的傳力途徑原則上與原有幕墻設(shè)計(jì)一致。
1.1.2規(guī)范要求
公通字[2009]46號(hào)文件—《民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定》中相關(guān)條款：
(一) 有關(guān)材料選用類
第二章 第五條 （一）建筑高度大于等于24m時(shí)，保溫材料的
燃燒性能應(yīng)為A級(jí)。
(二) 有關(guān)層間封堵類
第二章 第五條 （五）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(yīng)在每層樓板處采用防火封堵材料封堵。
第三章第九條 屋頂與外墻交界處、屋頂開口部位四周的
保溫層，應(yīng)采用寬度不小于500mm的
A級(jí)保溫材料設(shè)置水平
防火隔離帶。
1.2 設(shè)計(jì)思路
1.2.1 直立鎖邊系統(tǒng)的考慮
對(duì)于
金屬屋面，由直立鎖邊系統(tǒng)組成的金屬屋面在中國(guó)已有相當(dāng)規(guī)模的應(yīng)用，但是到目前為止，國(guó)內(nèi)還沒有正式的直立鎖邊金屬屋面設(shè)計(jì)、測(cè)試規(guī)范的出臺(tái)。包括世博演藝文化中心的金屬屋面的性能測(cè)試試驗(yàn)也是在參考國(guó)外相關(guān)規(guī)范下進(jìn)行的。
另外，高立邊
機(jī)械鎖邊效率高，施工安裝簡(jiǎn)易，沒有穿透點(diǎn)，設(shè)置靈活，可在輕
鋼結(jié)構(gòu)上面布置等特點(diǎn)，此系統(tǒng)在大面積的屋面工程上防水性能表現(xiàn)優(yōu)異，所以近年來，國(guó)內(nèi)大型場(chǎng)館的屋面上的應(yīng)用比比皆是。
鑒于此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，考慮到此系統(tǒng)在斜墻面或垂直墻面上的應(yīng)用。
1.2.2框架式
雙層幕墻的考慮
按照傳統(tǒng)框架式的做法設(shè)計(jì)雙層幕墻，在內(nèi)層選擇框架式
鋁板幕墻系統(tǒng)，通過橫豎龍骨的轉(zhuǎn)接伸出支架，支撐外層鋅板造型幕墻。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
2.1 內(nèi)層為直立鎖邊系統(tǒng)的雙層屋面系統(tǒng)
由外至內(nèi)材料布置為：鈦鋅瓦楞板，支撐外層幕墻的鋁龍骨和
夾具系統(tǒng)，直立鎖邊鋁
鎂錳合金板，憎水
保溫玻璃面（帶
鋁箔），底層支撐壓型
鋼板以及龍骨支撐系統(tǒng)，主體鋼結(jié)構(gòu)。
問題和難點(diǎn)：
a) 直立鎖邊系統(tǒng)在垂直面上面的垂直
荷載傳遞問題，由于外層鈦鋅瓦楞板的重量通過夾具傳遞給直立鎖邊支座，如果按照金屬屋面板的設(shè)計(jì)，每一塊鋁鎂錳合金板的長(zhǎng)度通常至少有30~40米長(zhǎng)，按照力學(xué)規(guī)則設(shè)計(jì)，支座的材料和形狀根本無法滿足設(shè)計(jì)需要。
b) 由于直立鎖邊的構(gòu)造特點(diǎn)，沒有常規(guī)幕墻的
打膠或構(gòu)造設(shè)計(jì)密封，其
氣密性能性能將嚴(yán)重降低。
c) 直立鎖邊通過夾具在鎖邊上的自鎖抵抗水平荷載，夾具能否抵抗住負(fù)風(fēng)壓的荷載，在以前是沒有檢驗(yàn)過的問題。
設(shè)計(jì)中我們考慮如下：
在內(nèi)層鎖邊系統(tǒng)上，垂直方向上根據(jù)主體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，按照3m的跨度布置橫向主梁，每一塊鋁鎂錳合金板的豎向長(zhǎng)度為3m，在上下段分離處設(shè)計(jì)披水板進(jìn)行構(gòu)造防水處理。而每3m段的鋁鎂錳合金板自身和外層鈦鋅瓦楞板的重量，通過單元上端部的直立鎖邊穿孔
螺栓將外部重量固定在支座上面，較好的解決了重量、伸縮、防水等性能問題。如下圖所示：
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