1、封面,淺談低碳建筑在幕墻中的應用,目 錄 一、什么是低碳建筑 二、發(fā)展低碳建筑的意義 三、低碳建筑在幕墻中的應用,一、什么是低碳建筑,低碳建筑指在建筑材料與設備制造、施工建造和建筑物使用的整個生命周期內，減少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。目前低碳建筑已逐漸成為國際建筑界的主流趨勢。,二、發(fā)展低碳建筑的意義,人們越來越清晰的認識到二氧化碳排放量猛增，會導致全球氣候變暖，而全球氣候變暖會對整個人類的生存和發(fā)展產生嚴重威脅。一個經常被忽略的事實是：建筑在二氧化碳排放總量中，幾乎占到了50%，這一比例遠遠高于運輸和工業(yè)領域。實際上，城市里碳排放，60%來源于建筑維持功能本身上，而交通汽

2、車只占到30%。 我國建筑業(yè)“十二.五”規(guī)劃 中提出建筑業(yè)發(fā)展的基本原則：以建筑節(jié)能減排為重點，堅持節(jié)能減排與科技創(chuàng)新相結合。發(fā)展綠色建筑，加強工程建設全過程的節(jié)能減排，實現(xiàn)低耗、環(huán)保、高效生產；大力推進建筑業(yè)技術創(chuàng)新、管理創(chuàng)新，推進綠色施工，發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)化生產方式，使節(jié)能減排成為建筑業(yè)發(fā)展新的增長點。,三、低碳建筑在幕墻中的應用,所謂的低碳建筑應該是相對的，即在實現(xiàn)相同功能的前提下，誰使用的材料少，誰的二氧化碳排放量少，那么誰就是低碳建筑。 所以，研究低碳節(jié)能既是響應國家節(jié)能減排的基本原則，也是提高我們企業(yè)競爭力的有效手段。 這就要求我們在幕墻的設計、加工、運輸、安裝等整個過程中，盡可能的節(jié)

3、省材料、減少環(huán)節(jié)、提高效率以及利用新產品新材料等。,三、低碳建筑在幕墻中的應用,下面就幕墻的整個生產安裝過程中的個個環(huán)節(jié)，談談自己對降低成本，提高產品競爭力的一些想法和體會。 幕墻的成本可以劃分為結構設計成本、材料成本、加工成本、包裝成本、運輸成本、安裝成本以及維護成本。 結構設計成本：節(jié)點結構、型材斷面尺寸、合理的計算模型、是否有多余功能等； 材料成本：材料材質、用量、價格，中外材料符合標準對比等； 加工成本：加工設備和工藝、工裝、模具等； 包裝成本：包裝方法、包裝規(guī)格、包裝材料等； 運輸成本：運輸方式、運輸車輛、運輸距離等； 安裝成本：安裝機具、安裝方法、安裝工時、開辦費等； 維護成本：日

4、常維護、售后服務等。,1.結構設計成本,主要研究節(jié)點結構、型材斷面尺寸、合理的計算模型、是否有多余功能等。不同的市場區(qū)域對性能和材料的要求也不同，各區(qū)域應按照自己負責區(qū)域的特點進行設計。下面談談在設計過程中遇到的幾個典型問題以及處理方法： 懸挑玻璃翼結構 斷熱鋁型材的計算與應用 溫度應力的問題 關于構造要求的問題,a、懸挑玻璃翼結構,隨著建筑幕墻應用范圍的不斷擴大，建筑師對幕墻外立面的裝飾效果也不斷更新，室外懸挑玻璃翼單元幕墻的應用也逐漸增多，玻璃翼在室外的懸挑長度也在逐漸增大，中關村金融中心工程（2003年）為300mm，東四D1區(qū)海洋石油工程（2004年）為200mm，國貿三期工程（200

5、6年）為600mm，國際財經中心工程（2006年）為750mm，因此，在幕墻的設計計算時如何做到既保證安全又不浪費成本，具有明顯的經濟效益和社會效益。,a、懸挑玻璃翼結構,國際財經中心工程（2006年）懸挑為750mm,a、懸挑玻璃翼結構,典型分格寬1.5米，層間高3.75米,a、懸挑玻璃翼結構,a、懸挑玻璃翼結構,1.荷載的計算 室外懸挑玻璃翼單元幕墻除了承擔與普通幕墻相同的風荷載、地震作用、自重等荷載外，還存在垂直于玻璃翼表面的風荷載和地震作用。由于玻璃翼的存在，使風荷載的體形系數(shù)更為復雜，最好用風洞實驗來確定風荷載的體形系數(shù)，如果沒有條件做風洞實驗，又沒有其它的充分依據(jù)，在玻璃翼懸挑長度

6、大于300mm時，建議大面玻璃的風荷載體形系數(shù)取為-2.0（考慮-0.2的內壓），玻璃翼的風荷載體形系數(shù)取為-2.0（參照雨蓬）。,a、懸挑玻璃翼結構,2.計算模型的簡化 模型可以簡化為兩種形式。 形式一：由玻璃翼傳遞過來的扭矩完全作用在與玻璃翼連接的一側豎龍骨上，此豎龍骨既要承擔垂直于面玻璃的風荷載和地震作用，還要承擔玻璃翼傳遞過來的扭矩，另一側豎龍骨則只承擔垂直于面玻璃的風荷載和地震作用，左右豎龍骨分別通過強度和撓度驗算合格。由于與玻璃翼連接一側豎龍骨要承擔扭矩作用，所以要求此側豎龍骨與土建結構連接處為剛接。,a、懸挑玻璃翼結構,1個板塊需要2個埋件,a、懸挑玻璃翼結構,2.計算模型的簡化

7、 形式二：單元板塊作為一個剛體共同承擔垂直于大面玻璃以及垂直 于玻璃翼的風荷載和地震作用。由單元板塊兩側的掛件形成力偶來抵抗扭矩作用。單元板塊與土建結構連接處為鉸接。由于橫框對豎框的扭轉具有約束作用，所以，豎框的斷面會有效的減小。,計算模型介紹,1、左豎框 2、右豎框 3、上橫框 4、下橫框 5、中橫框 6、玻璃翼 7、維護面材 8、約束點,a、懸挑玻璃翼結構,力學模型簡化 對本工程標準單元板塊采用整體建模進行分析，單元橫豎框之間采用剛性連接，單元板塊與主體結構采用鉸接連接。玻璃翼傳遞過來的彎矩由N1和N2來抵消。,a、懸挑玻璃翼結構,1個板塊只需要1個埋件,a、懸挑玻璃翼結構,由于橫豎框之間

8、采用剛性連接，所以需要校核連接螺釘?shù)膹姸龋颂幉捎?個M6內六角不銹鋼螺釘進行連接。,a、懸挑玻璃翼結構,豎框與鋼掛件連接計算,a、懸挑玻璃翼結構,鋼角碼承載能力驗算,a、懸挑玻璃翼結構,埋件承載能力驗算,a、懸挑玻璃翼結構,玻璃翼連接節(jié)點的計算,a、懸挑玻璃翼結構,左豎框應力詳圖,右豎框應力詳圖,上橫框應力詳圖,中橫框應力詳圖,下橫框應力詳圖,b、斷熱鋁型材的計算與應用,隨著建筑幕墻對于熱工性能的要求越來越高，尤其是公共建筑節(jié)能設計標準GB 50189-2005實施以來，無論是業(yè)主還是設計師，對建筑的熱工性能都提出了更高的要求。對于幕墻框料的隔熱性能要求也很高。因此，在玻璃幕墻上斷熱型材的應

9、用越來越廣泛，但由于相關規(guī)范中對于斷熱型材的計算方法的資料不多，很多設計員都是不考慮斷熱條另一側鋁型材的貢獻或不考慮斷熱條的貢獻，造成一定的浪費。 本文參照歐盟BS EN14024:2004標準，結合工程實例來詳細說明斷熱型材的截面參數(shù)的計算。,b、斷熱鋁型材的計算與應用,1.斷熱鋁型材的計算方法 2.穿條式斷熱和注塑式斷熱的比較 3.穿條式斷熱和注塑式斷熱產品的能耗,b、斷熱鋁型材的計算與應用,1.斷熱鋁型材的計算方法 查找國內外資料，不管是國標也好，歐標也好，均只對斷熱鋁型材的撓度計算給出了計算公式，但對于強度的計算卻都沒有涉及，因此，對設計計算人員對段熱型材的使用造成一定影響。這里，提出

10、了一個對斷熱型材強度的計算方法，供大家參考。,b、斷熱鋁型材的計算與應用,斷熱鋁型材撓度的計算,根據(jù)歐盟BS EN14024:2004標準，斷熱鋁型材的等效慣性矩可以通過以下公式計算出來。 Ief=Is（1-）/（1-C） 其中： Is=I1+I2+A1a12+A2a22 =( A1a12+A2a22)/ Is C=2/（2+2） 2（l）=c（a1+a2）2l2/(EIs(1-),b、斷熱鋁型材的計算與應用,斷熱鋁型材強度的計算,因為復合截面在受力后仍維持為一體，所以組成復合型材的幾個子型材的撓度相同，計算復合型材的強度需要按照撓度相同的原則把復合型材的荷載分配到子型材上，分別計算各子型材的

11、強度。 復合型材的荷載按下式分配： q1/E1I1=q2/E2I2=q3/E3I3 q1 +q2 +q3 =q 式中：q-復合型材總的線荷載設計值； q1 、q2 、q3-分別為子型材承擔的線荷載設計值；,b、斷熱鋁型材的計算與應用,2.穿條式斷熱和注塑式斷熱的經濟性對比,以標準的60窗為例，對比一下兩種斷熱形式對截面性能的影響。,b、斷熱鋁型材的計算與應用,2.穿條式斷熱和注塑式斷熱的經濟性對比,我們很多人是直接把兩端鋁型材面域求和，來作為斷熱型材的慣性矩，這樣求得的慣性矩其實是不準確的，和后面的計算結果對比可以發(fā)現(xiàn)，這種方法是偏于不安全的。這種計算方法要求斷熱條與兩側鋁型材緊密接觸，不會產

12、生滑動，斷熱條的彈性模量與鋁型材相同。,b、斷熱鋁型材的計算與應用,2.穿條式斷熱和注塑式斷熱的經濟性對比,采用穿條式斷熱，假定框的跨度為1200mm，按BS EN 14024-2004計算，截面的等效慣性矩為：,b、斷熱鋁型材的計算與應用,2.穿條式斷熱和注塑式斷熱的經濟性對比,采用注塑式斷熱，假定框的跨度為1200mm，按BS EN 14024-2004計算，截面的等效慣性矩為：,b、斷熱鋁型材的計算與應用,2.穿條式斷熱和注塑式斷熱的經濟性對比,I（穿條有效）=0.68 Is ； I（澆注有效）=0.97 Is 以上結果說明：澆注鋁合金型材的鋼性為0.97，幾乎可視同兩根鋁合金型材為一體

13、，進行慣性矩計算。而穿條鋁合金型材的慣性矩，僅為兩根鋁合金型材為一體時慣性矩的68%。,b、斷熱鋁型材的計算與應用,2.穿條式斷熱和注塑式斷熱的經濟性對比,以AA槽亞松膠為例：3.84元米（元公斤12.25米/公斤）。 以14.8mm的玻璃纖維增強尼龍66條為例：4.6元米（2.3元米2）。 同時注塑式穿條的等效慣性矩為穿條式的1.42倍；按上例60窗框料計算，線密度 G= 1.18 （kg/m），等效慣性矩相同的情況下，穿條式鋁型材比注塑式多0.49kg/m，合10.8元/米；而且，采用注塑式斷熱鋁型材可以采用6063-T6材質，鋁型材的強度也大大提高。所以，如果條件允許的情況下應盡量選用注

14、塑式斷熱形式。,b、斷熱鋁型材的計算與應用,3.穿條式斷熱和注塑式斷熱的能耗,澆注隔熱系統(tǒng)和穿條隔熱系統(tǒng)同為隔熱產品，但是它們本身產品的能耗大有不同。 澆注隔熱系統(tǒng)是先將混合好的聚氨脂結構膠注到隔熱槽內，后通過膠自身的放熱反應而成型；整個能耗為保持馬達的正常運轉。穿條隔熱系統(tǒng)是先將尼龍66與玻璃纖維在近2800C情況下進行混合造粒；冷卻后進行高溫成型（2800C），出模后馬上用近180C的冷卻水定型；再進行型材的復合；整個能耗為“兩高、一冷”，還有維持高壓擠出的馬達運行及型材復合的馬達運行，能耗相當高。 因此，同為亞洲的日本及韓國，因其資源匱乏，相當注重產品能耗，且大批量使用隔熱鋁合金系統(tǒng)，故

15、首選澆注隔熱系統(tǒng)。,c、溫度應力的問題,由于幕墻在使用過程中，環(huán)境溫度的變化范圍很大，因此，在設計過程中應考慮溫度應力的影響。 但需要注意的是：盡量用構造措施來避免產生溫度應力，而不是通過計算來滿足強度要求。 應該是通過構造措施來釋放溫度應力，而不是靠增加構件的承載能力來抵抗溫度應力。 在幕墻應用中，只有拉桿、拉索結構在計算的時候需要考慮溫度應力與風荷載等疊加的工況，其余結構在計算時一般不應該考慮溫度應力與風荷載等疊加的工況，而應當通過構造措施避免。,d、關于構造要求的問題,在鋼結構設計過程中和幕墻設計計算過程中，經常會遇到需要滿足構造要求的情況，尤其是連接件，包括預埋件、后補埋件在混凝土中的

16、邊距等。 其實，這些構造要求不是強制要求，而是經驗數(shù)據(jù)，一般情況下，滿足這些要求時可以不用計算。但有些時候為了節(jié)約成本或受到結構的限制，不能滿足這些要求時，也不是不能采用，只要通過計算分析或有實驗數(shù)據(jù)驗證的情況下，也是可以采用的。,d、關于構造要求的問題,2.材料成本,主要研究材料材質、用量、價格，中外材料符合標準對比等；在投標及工程實際運行過程中，應注意一下幾點： 詢價的技巧 對招標文件的把握 中國材料對國外標準的符合性,a.詢價的技巧,詢價首先要做到貨比三家，這沒什么可說的；我主要說的是一些小的技巧和注意事項。 不要透漏工程的詳細信息； 詢價時多給出一些配置；,b.對招標文件的把握,幕墻顧

17、問通常都會有一套通用的技術要求，通過我們公司這些年的積累，我們對常遇到的幕墻顧問所關心的問題也有了一定了解，在技術要求里面對材料的要求可以結合以前的工程來判斷是否可以選用替代產品。 不要透漏工程的詳細信息； 詢價時多給出一些配置； 材料的參數(shù)適合技術要求就好，不需要選用最好的材料；,c.中國材料對國外標準的符合性,我們面對的國際市場，招標文件技術要求中對材料的要求都是要滿足美標、歐標、澳標等，而我們選用的材料一般都是中國產的。這就需要我們有辦法說服設計師和幕墻顧問，讓他們批準我們使用這些材料。 材料廠家自己做的認證如CE認證等； 材料成分分析、物理力學性能參數(shù)對比，如Q235和S335的對比；

18、 必要時通過實驗數(shù)據(jù)來說服顧問；,3.加工成本,主要研究加工設備和工藝、工裝、模具等，以及一些特殊零部件的外協(xié)加工。 成熟結構的工藝改進； 特殊結構的加工工藝研究，如各種裝飾造型、格柵等； 新材料、新工藝的研究；,4.包裝成本,主要研究包裝方法、包裝規(guī)格、包裝材料等。尤其是國外工程，運輸周期長，氣候環(huán)境等較差，要做到既能保證產品安全無損的運達工地又要盡可能的節(jié)省成本。 研究單元板塊、玻璃、鋁型材、鋼材、埋件轉接件等零部件的包裝方法； 研究不同國家政策，使用不同的包裝材料； 研究目的地的氣候條件，高溫還是寒冷，干燥還是潮濕，確保產品安全；,5.運輸成本,主要研究運輸方式、運輸車輛、運輸距離等。主

19、要分為陸運、海運、空運。 國際工程集裝箱種類及選用原則； 集裝箱數(shù)量統(tǒng)計方法； 國際運費的詢價；,5.運輸成本,國際工程集裝箱種類及選用原則；,集裝箱的各種參數(shù)表1：,集裝箱的各種參數(shù)表,5.運輸成本,國際工程集裝箱種類及選用原則；,集裝箱的各種參數(shù)表1：,集裝箱的各種參數(shù)表,集裝箱的各種參數(shù)表2：,5.運輸成本,國際工程集裝箱種類及選用原則；,集裝箱的各種參數(shù)表1：,從以上的集裝箱特征（所裝的貨物的體積及重量）情況，分析得知： 貨物密度大，即重量大，體積小，則選用20柜； 貨物密度小于0.6（按照箱的體積及承重計算），則體積大，重量小，選用40柜合理； 盡量不用開頂柜，原因價格高，而且數(shù)量有

20、限，貨物的高度有限制。,集裝箱的各種參數(shù)表2：,5.運輸成本,國際工程集裝箱種類及選用原則；,集裝箱的各種參數(shù)表1：,鋁型材：選用40柜，按照密度應該選用20比較合理，但是，鋁型材的長度基本在35.5米之間，用20柜的利用率會很低，所以我們選用40柜。 玻璃：選用20柜，玻璃密度為2.5左右，所以其重量大，體積小，而且20柜運輸時的顛簸程度也小于40的，所以選用20柜。 鋁復合板：平板發(fā)運：復合板的密度在1.5左右，所以只要是長度方向的裝箱的利用率好的話，就用20柜；異形發(fā)運：很占用體積，所以選用40柜。 鋁單板：情況同鋁復合板的異形板，選用40柜； 附件、標準件：基本都是重量大，體積小的零件，所以選用20柜； 鐵件（包括不銹鋼件）：原則是選用20柜，超長的除外； 巖棉、泡沫棒：這些都是體積大，重量輕的物品，原則是選用40柜，但核算集裝箱時應將一部分放在玻璃箱的剩余空間內，超過的部分再選用40的柜。 單元：應綜合考慮單元的分格尺寸及結構特點，再選用集裝箱的類型，基本上是選用40的，原因是大多數(shù)板塊的長度都是在37004500之間的。 門窗：應綜合考慮其尺寸及結構特點，再選用集裝箱類型，原則上選用40柜。如果尺寸不好用40柜利用率低的話則選用20柜。,集裝箱的各種參數(shù)表2：,5.運輸成本,集裝箱數(shù)量統(tǒng)計方法；