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摘要：幕墙设计好坏不仅影响着建筑的外表的美观，它的使用性能无可争议的也是核心内容，怎样让居住者在使用该建筑过程中感到更舒适、更方便，也是幕墙设计过程中要解决的问题。本文以天津生态城万拓住宅工程的双层呼吸式幕墙设计为例，对幕墙设计的原则、方案及其保证幕墙设计指标的措施进行了探讨和研究，以便以后具有借鉴之意义。
关键词：天津生态城；万拓住宅工程；双层呼吸式幕墙设计；原则
Abstract: the curtain wall design not only affects the quality of the construction of the beautiful appearance, its performance beyond dispute is also the core content, how to make use of the building in habitant process feel more comfortable, more convenient, also is in the process of curtain wall design to solve the problem. Taking tianjin all residential project of eco-city Rio double breathing type curtain wall design as an example, the principle of curtain wall design, plan and the guarantee of curtain wall design index measures carried on the discussion and the research, has the meaning of the reference for later.
Keywords: tianjin an eco-city; All house extension engineering; Double breathing type curtain wall design; principle
中图分类号：TU761文献标识码：A文章编号：
1. 工程概述
天津生态城万拓住宅项目，位于天津生态城南部片区4B地块，建筑高度17.438m， 本工程是由双层呼吸式幕墙，单层LOW-E真空玻璃和外挂板材组成，玻璃幕墙的传热系数K<1.0W/m2。建筑结构类型：剪力墙钢筋混凝土结构，钢结构。抗震设防烈度为7度。防火设计的建筑分类为一类，其耐火等级二级，使用年限50年。
2. 幕墙的设计原则
幕墙及屋面性能是通过运用幕墙及屋面设计原理，设计合理得幕墙及屋面构造形式及对其细节进行优化和完善来保证的。视觉效果包括整体效果的完整性和局部细节的高品质。完美视觉效果的实现，是在符合原建筑设计的构想与要求的前提下，深化设计包括材质的精心选择、局部细节的精雕细刻等。本设计方案主要遵循以下设计原则：安全可靠原则；经济合理原则；注重细节原则；环保节能原则；使用、维修、更换方便原则。
3. 幕墙设计的方案
3.1南立面框架式双层热通道外循环幕墙
此工程双层幕墙设计采用开敞式外通风幕墙，外层悬挂大单元玻璃幕墙，内层条式推拉隔热中空玻璃窗安装于上下层结构之间，中间形成60cm热通道，外层玻璃采用12mm钢化玻璃，内层玻璃采用5(LOW-E)+0.1V+5真空玻璃。外层幕墙的上两端，设有电动控制进风和排风装置。冬天使双层幕墙中间的双层换气由于阳光的照射，温度升高，像一个温室，形成温室效应。这样有利于提高内侧幕墙的表面的温度，减少了建筑物由于冬季采暖的运行费用；夏天，双层幕墙中间的双层换气温度很高，这时可打开双层换气上下两端的排气、进气装置。双层换气幕墙的热量传递方式也有三种基本的形式：导热、对流和辐射。其中导热为内、外层玻璃的导热；对流不仅包括室内、外的空气对流传热还包括热通道的空气对流传热；辐射则要考虑阳光辐射进入室内房间的热量，以及双层换气幕墙两玻璃平面间的辐射，见图1所示。
图1. 双层换气幕墙传热分析
3.2、南立面框架式双层热通道外循环幕墙结构和防水设计
本工程为双层外呼吸式幕墙，外层大单元幕墙是防水的主要屏障，所以外層幕墙的防水设计由为关键，本系统利用雨幕和等压原理实现结构防水，由多道密封胶条构成等压腔并通过迂回渠道与外界连通，保持腔内外空气压力均衡，同时每顶横梁的前腔体2中设置排水胶垫搭接左右两个单元, 渗入幕墙内部的少量水能通过积水胶垫在每一层顺畅排出。变传统的密封胶堵水为导水，能有效保证气密性和水密性。在进风口处，经由开启百叶进入通道内的少量水分可以直接排出室外；在出风口处，经由开启百叶进入通道内的少量水分掉落到与之相对应的下层出进风口顶封板上，由顶封板向两侧通过进风口排出室外。
3.3南立面框架式双层热通道外循环幕墙节能设计
关于双层热通道外循环幕墙传热系数计算，首先通过软件计算出在标准条件下幕墙整体的最大热流量，然后通过公式Q=K(Tout-Tin)计算出幕墙整体的传热系数，式中：Q为热流量、K为传热系数、Tout为室外空气温度、Tin为室内空气温度。由上可知双层热通道外循环幕墙具有良好的保温隔热性能，比传统中空玻璃幕墙传热系数降低了65％。双层热通道外循环幕墙流体性能分析，按天津地区室外年平均外风速V=4m/s为条件进行计算。通过ANSYS软件分析得出通道内最高风速可以达到4.333m/s。
3.4电动遮阳百叶的设计
双层呼吸式幕墙外面还做了一层35cm宽的电动遮阳百叶，通过调整电动遮阳百叶的角度来达到室内采光量的多少。夏季阻止太阳光的大量直射，降低室内温度，达到节能效果，冬季调整百叶的角度，使更多的光线照射到玻璃上，是玻璃的表面温度升高形成热通道效应，提高室内温度，也实现了节能的效果。
4. 幕墙性能设计指标及保证措施
双层呼吸式幕墙外面还做了一层35cm宽的电动遮阳百叶，通过调整电动遮阳百叶的角度来达到室内采光量的多少。夏季阻止太阳光的大量直射，降低室内温度，达到节能效果，冬季调整百叶的角度，使更多的光线照射到玻璃上，是玻璃的表面温度升高形成热通道效应，提高室内温度，也实现了节能的效果。玻璃幕墙的性能等级是依据现行国家标准的规定，结合建筑物所在地区的地理、气候条件、建筑物高度、体形和周围环境以及建筑物本身的重要性等级来确定，其分级应满足现行国家标准的要求。它主要包括：
4.1风压变形性能
幕墙风压变形性能系指建筑幕墙在与其相垂直的风压作用下，保持正常性能不发生任何损坏的能力，具体为保证幕墙的强度与刚度。其衡量指标为风荷载标准值。 幕墙抗风压性能应满足在风荷载标准值作用下,其变形不超过规定值,并且不发生任何损坏。
4.2水密性性能
幕墙水密性能系指在风雨同时作用下，幕墙透过雨水的能力。由地区气候差异较大，根据不同的气侯条件我们在确保幕墙不发生雨水渗漏的前提下把室内外空气压力差作为幕墙防雨水渗漏性能的衡量指标，并按幕墙固定部分和开启部分分开制定分级标准。
4.3气密性性能
幕墙气密性能系指在风压作用下,其开启部分为关闭状况的幕墙透过空气的性能。空气渗透性能以标准状态下，压力差为10Pa的空气渗透量q为分级依据。设计方案幕墙气密性为三级。
4.4热工性能
幕墙热工性能包括幕墙的防结露性能、传热性能及遮阳遮阳性能。传热性能通过幕墙的传热系数K值确定，其分级指标K应符合规范的规定。遮阳性能通过幕墙的遮阳系数SC值确定，其分级指标应符合表2的规定。本工程双层热通道外循环幕墙传热系数小于1.0W/(m2.K)，传热系数等级为八级；本工程在热通道内设计了外遮阳，遮阳系数小于0.2，遮阳系数等级为八级。
4.5空气声隔声性能
空气声隔声性能是指通过空气传到幕墙外表面的噪声经过幕墙反射，吸收和其他能量转化后的减少量，称为幕墙的有效隔声量，幕墙空气声隔声性能以计权隔声量Rw作为分级指标，应符合下表要求。
4.6平面内变形性能和抗震要求
建筑幕墙平面内变形性能建筑物层间位移角为性能指标。在非抗震设计时，指标值应小于主体结构弹性层间位移角控制值；抗震设计时，指标值应不小于主体结构弹性层间位移角控制值的3倍。抗震要求：建筑幕墙应满足所在地抗震设防烈度的要求。对有抗震设防要求的建筑幕墙，其试验样品在设计的试验峰值加速度条件下不应发生破坏
4.7耐冲击性能
耐冲击性能表示幕墙对抗冰雹、大风时飞来物、飞鸟等室外撞击及室内人员、物品冲击的能力。耐撞击性能是对幕墙材料在冲击荷载作用下的承载能力的一种要求。
人员流动密度大或青少年、幼儿活动的公共建筑的建筑幕墙，耐撞击性能不应低于2级。撞击能量E和撞击物体的降落高度H分级指标和表示方法应符合下表要求。
4.8幕墙工程耐久性设计
建筑幕墙属于围护结构，故其安全性，耐久性在设计和施工中必须特别重视。本工程在设计中，主要采取了如下措施：在经济合理前提下，确保工种材料的安全度。主要材料在设计时采用的安全度分别为：铝型材为1.8；玻璃为2.5；结构胶为不小于4.0；预埋件为3.0-5.0；石材抗弯及抗剪时设计最小安全系数分别为3.0及5.0，于锚固处，石材的最小安全系数为 5.0。对于胶结材料如结构胶、密封胶、双面胶带、橡胶条等均采用优质产品，且须在使用期内经过多次试验满足设计和使用要求时才能使用；在材料采购运输、储存施工过程中均采取防爆晒措施和防冻措施，以免材料受损。幕墙每个部位的受力螺栓、螺钉、铆钉等的数量不得少于2个。设计和施工时充分考虑到温度、湿度、潮气等环境影响,同时材料表面采取防腐蚀措施避免受到水、潮气的影响。
5. 结论
本文以天津生态城万拓住宅工程的双层呼吸式幕墙设计为例，对幕墙设计的原则、方案及其保证幕墙设计指标的措施进行了探讨和研究，以便保证工程质量的前提下，使用该建筑过程中感到更舒适、更方便，以便以后具有借鉴之意义。
参考文献：
[1] GB/T21086-2007《建筑幕墙》[S]．北京，2007．
[2] JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》[S]．北京，2003．
[3] DBJ08-56-1996《建筑幕墻工程技术规程》（玻璃幕墙分册）[S]．北京，1996．
关键词：天津生态城；万拓住宅工程；双层呼吸式幕墙设计；原则
Abstract: the curtain wall design not only affects the quality of the construction of the beautiful appearance, its performance beyond dispute is also the core content, how to make use of the building in habitant process feel more comfortable, more convenient, also is in the process of curtain wall design to solve the problem. Taking tianjin all residential project of eco-city Rio double breathing type curtain wall design as an example, the principle of curtain wall design, plan and the guarantee of curtain wall design index measures carried on the discussion and the research, has the meaning of the reference for later.
Keywords: tianjin an eco-city; All house extension engineering; Double breathing type curtain wall design; principle
中图分类号：TU761文献标识码：A文章编号：
1. 工程概述
天津生态城万拓住宅项目，位于天津生态城南部片区4B地块，建筑高度17.438m， 本工程是由双层呼吸式幕墙，单层LOW-E真空玻璃和外挂板材组成，玻璃幕墙的传热系数K<1.0W/m2。建筑结构类型：剪力墙钢筋混凝土结构，钢结构。抗震设防烈度为7度。防火设计的建筑分类为一类，其耐火等级二级，使用年限50年。
2. 幕墙的设计原则
幕墙及屋面性能是通过运用幕墙及屋面设计原理，设计合理得幕墙及屋面构造形式及对其细节进行优化和完善来保证的。视觉效果包括整体效果的完整性和局部细节的高品质。完美视觉效果的实现，是在符合原建筑设计的构想与要求的前提下，深化设计包括材质的精心选择、局部细节的精雕细刻等。本设计方案主要遵循以下设计原则：安全可靠原则；经济合理原则；注重细节原则；环保节能原则；使用、维修、更换方便原则。
3. 幕墙设计的方案
3.1南立面框架式双层热通道外循环幕墙
此工程双层幕墙设计采用开敞式外通风幕墙，外层悬挂大单元玻璃幕墙，内层条式推拉隔热中空玻璃窗安装于上下层结构之间，中间形成60cm热通道，外层玻璃采用12mm钢化玻璃，内层玻璃采用5(LOW-E)+0.1V+5真空玻璃。外层幕墙的上两端，设有电动控制进风和排风装置。冬天使双层幕墙中间的双层换气由于阳光的照射，温度升高，像一个温室，形成温室效应。这样有利于提高内侧幕墙的表面的温度，减少了建筑物由于冬季采暖的运行费用；夏天，双层幕墙中间的双层换气温度很高，这时可打开双层换气上下两端的排气、进气装置。双层换气幕墙的热量传递方式也有三种基本的形式：导热、对流和辐射。其中导热为内、外层玻璃的导热；对流不仅包括室内、外的空气对流传热还包括热通道的空气对流传热；辐射则要考虑阳光辐射进入室内房间的热量，以及双层换气幕墙两玻璃平面间的辐射，见图1所示。
图1. 双层换气幕墙传热分析
3.2、南立面框架式双层热通道外循环幕墙结构和防水设计
本工程为双层外呼吸式幕墙，外层大单元幕墙是防水的主要屏障，所以外層幕墙的防水设计由为关键，本系统利用雨幕和等压原理实现结构防水，由多道密封胶条构成等压腔并通过迂回渠道与外界连通，保持腔内外空气压力均衡，同时每顶横梁的前腔体2中设置排水胶垫搭接左右两个单元, 渗入幕墙内部的少量水能通过积水胶垫在每一层顺畅排出。变传统的密封胶堵水为导水，能有效保证气密性和水密性。在进风口处，经由开启百叶进入通道内的少量水分可以直接排出室外；在出风口处，经由开启百叶进入通道内的少量水分掉落到与之相对应的下层出进风口顶封板上，由顶封板向两侧通过进风口排出室外。
3.3南立面框架式双层热通道外循环幕墙节能设计
关于双层热通道外循环幕墙传热系数计算，首先通过软件计算出在标准条件下幕墙整体的最大热流量，然后通过公式Q=K(Tout-Tin)计算出幕墙整体的传热系数，式中：Q为热流量、K为传热系数、Tout为室外空气温度、Tin为室内空气温度。由上可知双层热通道外循环幕墙具有良好的保温隔热性能，比传统中空玻璃幕墙传热系数降低了65％。双层热通道外循环幕墙流体性能分析，按天津地区室外年平均外风速V=4m/s为条件进行计算。通过ANSYS软件分析得出通道内最高风速可以达到4.333m/s。
3.4电动遮阳百叶的设计
双层呼吸式幕墙外面还做了一层35cm宽的电动遮阳百叶，通过调整电动遮阳百叶的角度来达到室内采光量的多少。夏季阻止太阳光的大量直射，降低室内温度，达到节能效果，冬季调整百叶的角度，使更多的光线照射到玻璃上，是玻璃的表面温度升高形成热通道效应，提高室内温度，也实现了节能的效果。
4. 幕墙性能设计指标及保证措施
双层呼吸式幕墙外面还做了一层35cm宽的电动遮阳百叶，通过调整电动遮阳百叶的角度来达到室内采光量的多少。夏季阻止太阳光的大量直射，降低室内温度，达到节能效果，冬季调整百叶的角度，使更多的光线照射到玻璃上，是玻璃的表面温度升高形成热通道效应，提高室内温度，也实现了节能的效果。玻璃幕墙的性能等级是依据现行国家标准的规定，结合建筑物所在地区的地理、气候条件、建筑物高度、体形和周围环境以及建筑物本身的重要性等级来确定，其分级应满足现行国家标准的要求。它主要包括：
4.1风压变形性能
幕墙风压变形性能系指建筑幕墙在与其相垂直的风压作用下，保持正常性能不发生任何损坏的能力，具体为保证幕墙的强度与刚度。其衡量指标为风荷载标准值。 幕墙抗风压性能应满足在风荷载标准值作用下,其变形不超过规定值,并且不发生任何损坏。
4.2水密性性能
幕墙水密性能系指在风雨同时作用下，幕墙透过雨水的能力。由地区气候差异较大，根据不同的气侯条件我们在确保幕墙不发生雨水渗漏的前提下把室内外空气压力差作为幕墙防雨水渗漏性能的衡量指标，并按幕墙固定部分和开启部分分开制定分级标准。
4.3气密性性能
幕墙气密性能系指在风压作用下,其开启部分为关闭状况的幕墙透过空气的性能。空气渗透性能以标准状态下，压力差为10Pa的空气渗透量q为分级依据。设计方案幕墙气密性为三级。
4.4热工性能
幕墙热工性能包括幕墙的防结露性能、传热性能及遮阳遮阳性能。传热性能通过幕墙的传热系数K值确定，其分级指标K应符合规范的规定。遮阳性能通过幕墙的遮阳系数SC值确定，其分级指标应符合表2的规定。本工程双层热通道外循环幕墙传热系数小于1.0W/(m2.K)，传热系数等级为八级；本工程在热通道内设计了外遮阳，遮阳系数小于0.2，遮阳系数等级为八级。
4.5空气声隔声性能
空气声隔声性能是指通过空气传到幕墙外表面的噪声经过幕墙反射，吸收和其他能量转化后的减少量，称为幕墙的有效隔声量，幕墙空气声隔声性能以计权隔声量Rw作为分级指标，应符合下表要求。
4.6平面内变形性能和抗震要求
建筑幕墙平面内变形性能建筑物层间位移角为性能指标。在非抗震设计时，指标值应小于主体结构弹性层间位移角控制值；抗震设计时，指标值应不小于主体结构弹性层间位移角控制值的3倍。抗震要求：建筑幕墙应满足所在地抗震设防烈度的要求。对有抗震设防要求的建筑幕墙，其试验样品在设计的试验峰值加速度条件下不应发生破坏
4.7耐冲击性能
耐冲击性能表示幕墙对抗冰雹、大风时飞来物、飞鸟等室外撞击及室内人员、物品冲击的能力。耐撞击性能是对幕墙材料在冲击荷载作用下的承载能力的一种要求。
人员流动密度大或青少年、幼儿活动的公共建筑的建筑幕墙，耐撞击性能不应低于2级。撞击能量E和撞击物体的降落高度H分级指标和表示方法应符合下表要求。
4.8幕墙工程耐久性设计
建筑幕墙属于围护结构，故其安全性，耐久性在设计和施工中必须特别重视。本工程在设计中，主要采取了如下措施：在经济合理前提下，确保工种材料的安全度。主要材料在设计时采用的安全度分别为：铝型材为1.8；玻璃为2.5；结构胶为不小于4.0；预埋件为3.0-5.0；石材抗弯及抗剪时设计最小安全系数分别为3.0及5.0，于锚固处，石材的最小安全系数为 5.0。对于胶结材料如结构胶、密封胶、双面胶带、橡胶条等均采用优质产品，且须在使用期内经过多次试验满足设计和使用要求时才能使用；在材料采购运输、储存施工过程中均采取防爆晒措施和防冻措施，以免材料受损。幕墙每个部位的受力螺栓、螺钉、铆钉等的数量不得少于2个。设计和施工时充分考虑到温度、湿度、潮气等环境影响,同时材料表面采取防腐蚀措施避免受到水、潮气的影响。
5. 结论
本文以天津生态城万拓住宅工程的双层呼吸式幕墙设计为例，对幕墙设计的原则、方案及其保证幕墙设计指标的措施进行了探讨和研究，以便保证工程质量的前提下，使用该建筑过程中感到更舒适、更方便，以便以后具有借鉴之意义。
参考文献：
[1] GB/T21086-2007《建筑幕墙》[S]．北京，2007．
[2] JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》[S]．北京，2003．
[3] DBJ08-56-1996《建筑幕墻工程技术规程》（玻璃幕墙分册）[S]．北京，1996．