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1、毕业设计（论文）开题报告课 题 名 称 ： 框架式幕墙的设计 学 院 ： 机械工程学院 专 业 ： 机械工程及自动化 姓 名 ： _ 学 号 ： 指 导 教 师 ： 2016年 3月 11日框架式幕墙的设计1、课题背景1.1 课题来源及背景幕墙是利用各种强劲、轻盈、美观的建筑材料取代传统的砖石或窗墙结合的外墙工法，是包围在主结构的外围而使整栋建筑达到美观，使用功能健全而又安全的外墙工法。简言之，是将建筑穿上一件漂亮的外衣。幕墙建筑早在19世纪中叶就已经运用于建筑工程之中，但是由于当时技术所限一直得不到很好的发展及推广。而自20世纪50年代以后，由于建筑材料及加工工艺的迅速发展，各种类型的建筑材
2、料研制成功，如各种密封胶的发明及其它隔声、防火填充材料的出现，很好地解决了建筑外围对幕墙的指标要求，并逐渐成为当代外墙建筑装饰新潮流。而今，现代建筑对建筑美观的需求越来越大，于是幕墙广泛用于各种建筑物的外墙，有时还应用于各种功能的建筑内墙，如通信机房、电视演播室、航空港（机场）、大车站、体育馆、博物馆、文化中心、大酒店、大型商场等。未来，由于幕墙工艺与科技的结合，响应全球节能减排的号召，智能型幕墙，如太阳能光伏幕墙、通风道呼吸幕墙、感应风雨智能幕墙等，将展示出建筑的独特魅力。本次毕业设计的课题来自于上海江河幕墙系统工程有限公司承接的南京市某办公住宅楼的幕墙设计项目，该项目主要由框架幕墙组成。1
3、.2 课题意义传统办公住宅楼外墙一般由砖墙、石材墙、加气混凝土砌块墙、板材墙等构成，具有一定承重、保温、隔热、隔声的效果。但传统墙体不仅施工量大，容易在施工时产生问题，而且整体墙体的平面内位移变形能力也不甚强大，对建筑主体结构的适应能力差。此外，相比于玻璃幕墙建筑，这些由传统墙体组成的外墙的外观效果给人以严肃庄重的感觉，不太符合现代办公住宅楼的现代化、美观大方的感觉。基于以上原因，选择玻璃幕墙为主的幕墙建筑做为本次课题目标的外墙装饰，以下简述幕墙在实际应用到课题建筑项目中的几个优点。（1）装饰效果好玻璃幕墙将建筑美学、建筑功能、建筑结构等因素有机地结合起来，不仅造型简洁、豪华、现代感强,能反映
4、周围的景色,具有很好的装饰效果。它使建筑物从不同角度呈现出不同的色调，光线变化时，影像色彩斑斓、变化无穷，给人以动态的美。这种独特光亮的艺术效果与周围环境有机融合,避免了高大建筑的压抑感,并能改变室内外环境,使内外景色融为一体。（2）整体自重轻 玻璃幕墙巧妙的将传统建筑的墙与窗合二为一，大大减轻了建筑墙体的自重。相同面积的情况下,玻璃幕墙的质量约为砖墙粉刷的1/101/12,是干挂大理石、花岗石幕墙质量的1/15,是混凝土挂板的1/51/7。由于建筑物内外墙的质量为建筑物总量的1/41/5,使用玻璃幕墙能大大减轻建筑物质量,显著减少地震对建筑的影响。（3）安装速度快 由于幕墙主要由型材和各种板
5、材组成,用材规格标准可工业化,施工简单,操作工序少,因而施工速度快。（4）维护方便 幕墙都是由一个个板块组合而成,每个板块都易于更换。由于它的材料单一、质轻、安装简单,因此幕墙常年使用损坏后改换新立面非常方便快捷,维修也简单。（5）造价低廉由于幕墙质轻，结构横梁、立柱、装饰面板、基础费用大大减少；材料单一，可标准工业化生产，加工制作快，供需简单，节省劳动力；此外，常年维护费用少、运输费用少。（6）其他目前世界各国都面临着资源永续利用的问题,建筑节能在很多国家已经被放到了举足轻重的地位。德国提出75%的建筑节能标准,美国、英国、加拿大、澳大利亚、日本等也颇为重视建筑节能。在一些发达国家,有机建筑
6、、零能源建筑纷纷涌现。2、文献调研2.1国外幕墙的发展 建筑装饰幕墙起源于国外，自其第一次面世，直至现在，国外的幕墙发展可大致分为四个阶段。2.1.1 探索阶段（18511950）1851年英国伦敦工业博览会水晶宫（Crystal Palace）是第一个采用玻璃幕墙的建筑，其建筑面积为 90000m2。在探索阶段不断进行改进玻璃品种、质量以及型材质量，重点解决防渗漏、隔声、保温、硅酮结构密封胶材料老化等问题，它宣告了现代幕墙时代的开始1。2.1.2 发展阶段（19501980） 这一时期突出特点是采用新技术和新材料，找到了解决影响幕墙发展的各项问题的途径和方法，如利用压力平衡原理研制、设计出铝
7、型材各种截面空腔形式，较好地解决了节点构造，形成自身雨屏障；又如研制推广隐框、半隐框玻璃幕墙所用硅酮结构胶，具有良好粘结性、变形性能、耐老化性；又如玻璃品种大为丰富，质量有所提高。这一阶段具有代表性的玻璃幕墙建筑如美国宾夕法尼亚阿尔考大楼（Alcoa Building），它是世界上首次采用压力平衡原理成功解决防渗漏的幕墙建筑2；在这一阶段制作工艺上还出现了单元式幕墙等。2.1.3 推广阶段（19801996） 在发达国家，进入80年代以来建筑幕墙的推广应用范围日益拓宽，建筑幕墙的技术含量不断增加，新技术应用日渐增多，呈现出多样化、工厂化、现代化特点2。金属幕墙、天然石材幕墙、混凝土幕墙、改性塑
8、料幕墙等均趋成熟，进入工程实用；单元式幕墙被大量推广，幕墙的基本单元全部在工厂内制造，在施工现场主要是进行组合与安装，不仅提高了幕墙施工效率，而且大大提高了幕墙质量。2.1.4 提高阶段（1996至今） 主要以智能型玻璃幕墙的现代化大型生态办公建筑为发展方向。智能型玻璃幕墙是指幕墙以一种动态的形式，根据外界气候环境的变化，自动调节幕墙的保温、遮阳通风设备系统，以达到最大限度降低建筑物所需的一次性能源，同时又能最大限度地创造出健康、舒适的室内环境2。目前的智能型玻璃幕墙建筑，技术上主要是通过双层玻璃幕墙来实现。虽然双层玻璃幕墙本身一次性建设投资较大，但它一方面可以降低建筑能耗，保护生态环境；另一
9、方面，建筑物所需能耗降低，可以减少建筑设备的一次性投入，特别是可以大量节约建筑运营成本。2.2 国内幕墙的发展玻璃幕墙在我国始于上世纪80年代，主要标志建筑是1983年的北京长城饭店和上海联谊大厦。可以看出，我国玻璃幕墙的起步远晚于欧美等发达国家，但发展异常迅猛3。从发展经历上看，大致可分为三个阶段。2.2.1 诞生（19811994） 1981年，广州广交会展馆的正面上半幅墙面采用了大面积玻璃墙面作为会标的底衬，这可以认为是玻璃幕墙的雏形，也是我国幕墙时代开始的标志。但由于它只是局部采用，并不是实质意义上的建筑幕墙。真正具有划时代意义的玻璃幕墙建筑还是1984年建成的北京长城饭店，这是我国第
10、一次较全面地接触到幕墙的设计和施工技术。建筑幕墙一经出现就迅速在国内各大工程中得到应用，其发展之迅猛超出了想象。19881994年间，采用玻璃和铝板幕墙的高层建筑相继在各地出现。但这一阶段主要是引进和模仿国外技术，国内没有行业规范和标准，技术质量水平较低3。2.2.2 自我成长（19952002） 20世纪 90 年代，我国全面改革开放，城市建设迅猛发展，办公楼、酒店、大型公共建筑大量兴建，给幕墙行业带来了空前广阔的机遇。玻璃幕墙在1995年突破了300m的高度。1997年，深圳新时代广场建成，石材幕墙达到了175m的空前高度。而上海的东方明珠电视塔则将双曲铝板和玻璃板幕墙应用于超高特种构筑物
11、。1998年上海金茂大厦将玻璃幕墙的高度提升至420m4。在这个阶段，借鉴国外技术标准和规范，编制并实施了国内行业技术标准和规范，幕墙技术水平和质量水平有了一定的提高。2.2.3 飞跃式发展（2003至今）这期间，我国建筑幕墙年生产量已超过5000万m2，而且逐年增长，目前占世界幕墙年产量60% 以上，成为世界幕墙大国。更重要的是，在上一个阶段大量工程实践经验积累的基础上，这个阶段我国幕墙技术水平有了质的飞跃。建筑幕墙广泛的应用到一批高度400m以上的超高层建筑中，包括450m高的南京紫峰大厦、420m高的大连国际贸易中心、432m高的广州国际金融中心、441m的深圳京基大厦、495m高的上海
12、环球金融中心、600m高的广州新电视塔等。目前，一批高度超过500m的建筑正在施工中，这些建筑均采用玻璃幕墙，包括648m的深圳平安金融中心、600m的天津117大厦、636m的武汉国际金融中心、528m的位于8度设防烈度地区的北京中国尊、632m的上海中心等。同时我国玻璃幕墙企业的创新能力也大为增强，其产品不仅在我国建筑幕墙中得到广泛应用，而且开始用于国外建筑工程，其中就包括在以奇异造型闻名的迪拜无限塔，以及正在建设的总高度达1008m的沙特王国塔。这个阶段我国不仅保持着幕墙大国的地位，更向幕墙强国迈进4。2.3 现今幕墙建筑中存在的一些问题 玻璃幕墙自问世以来，以其工期短、自重轻、外观现代
13、等特点受到很多建筑企业和业主的青睐5。尽管随着幕墙技术的发展，玻璃幕墙展现出越来越多的优点，但是它也还存在着不少难以克服的问题。2.3.1 安全问题 高层建筑中抗风压能力对玻璃是个考验，因为随着高度的增加，气流速度加快，风压变化大，建筑物上部易产生振动等，对玻璃的厚度和单块面积都有要求。世界上最早的玻璃幕墙至今也不过40年左右，没有经过时间的考验。道路两旁的建筑上闪闪发光的每片玻璃都像刀子悬在我们头顶，国外已有幕墙玻璃伤人的记录。前些年有人将其称为悬在城市上空的“定时炸弹”，也并非危言耸听。6因为上世纪80年代末玻璃幕墙在我国兴起之后的几年里，玻璃幕墙规范尚未出台，也无相应的监理机制，许多不合
14、格的施工单位大批粗制滥造的作品列阵街头，成为令人心忧的隐患。而相对安全系数较高的像悬挂式、悬索式接驳玻璃幕墙，对建筑和玻璃的质量以及施工技术要求较高，造价就比较昂贵了。2.3.2 光污染问题这是近年来人们谈论较多的有关玻璃幕墙的话题。幕墙的高反射镜面玻璃在阳光下的反射系数高达75% 以上7，比普通砖瓦的反射力高出几十倍之多，由玻璃幕墙的光污染常常造成如下后果：（1） 干扰了市民的正常生活 玻璃幕墙反射的光会刺目路上行人，影响人们在街区的正常旅行。强光照射，会扰乱人们正常的激素形成，玻璃幕墙反射的光射进了居民的居室，打破了宁静的环境， 影响了正常的休息。长此以往，会出现头昏、眼花、耳鸣等症状。专
15、家的研究表明，长期的也可能对女性的生理周期产生异常，甚至增加有些癌症的发病率。（2） 影响交通安全 玻璃幕墙反射的光除了刺目路上行人和居民的居室生活外，还会使司机产生瞬间目眩而引发交通事故。（3）玻璃幕墙的热效应 玻璃幕墙将日光反射到居民室内，可使室温升高 5 左右，相当于一组小暖气，同时加快了室内家具及电器的老化。某些大型曲面建筑物的玻璃幕墙甚至成了一面巨型“抛物柱面”聚光镜，使焦点温度剧升而易发生火灾8。2.3.3 节能问题在所有构成建筑外墙的材料中，玻璃是最薄也是最易传热的，受日照和室外气温的影响也就最大，因此在设计之初相对当地气候条件对于所选玻璃的热工性能的考虑非常重要。装有玻璃幕墙的大厦在夏季很难利用自然风调节空气和室温，不得不紧闭门窗而使用空调，对能量的大量消耗就显得极为严重。白领们穿着合体的职业装长期工作在恒温的环境里，产生了一种对温度和不清洁空气敏感的“
