超高層玻璃幕墻的試驗(yàn)研究
張華.楊江華.汪貴元 深圳金粵幕墻裝飾工程有限公司
摘要：
廣州珠江新域西塔外圍護(hù)結(jié)構(gòu)是目前世界上最高的雙曲面隱框單元式玻璃幕墻，設(shè)計(jì)和施工難度均位于世界前列，充滿了挑戰(zhàn)。此超高層玻璃幕墻一次性通過了中美雙重標(biāo)準(zhǔn)多達(dá)19項(xiàng)的嚴(yán)格試驗(yàn)測(cè)試，充分驗(yàn)證了西塔幕墻的各種物理性能和施工工藝均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：雙曲面；單元式；隱框玻璃幕墻；試驗(yàn)
廣州珠江新城西塔位于珠江新城西南部核心金融商務(wù)區(qū)，總高437.5米，位列世界第六高樓。外幕墻造型別致，是目前世界上最高的雙曲面隱框單元式玻璃幕墻，其平面由隱框折線玻璃拼成圓弧半徑為71米和10米的大小圓弧，大小圓弧圓滑連接，再在高度方向上有規(guī)律的層疊起來，使建筑的整個(gè)體量由底部不斷向上放大，在第31層處達(dá)到峰值，然后又順滑地內(nèi)縮，直至最頂部1O3層。這樣，西塔幕墻形成了圓潤的雙曲面紡錘體(三角水晶體)造型，業(yè)內(nèi)人士一致認(rèn)為其設(shè)計(jì)、施工難度均達(dá)到世界頂尖級(jí)。為了驗(yàn)證西塔幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和施工安裝工藝的合理性，并為以后的超高層幕墻的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工獲取寶貴的實(shí)際數(shù)據(jù)，現(xiàn)從69~1O3層取出部分最具代表性的區(qū)域,建立1:1實(shí)體幕墻模型來進(jìn)行試驗(yàn)研究，如圖1。
實(shí)驗(yàn)實(shí)體模型
1．試驗(yàn)特點(diǎn)
此次幕墻性能檢測(cè)試驗(yàn)的內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了幕墻中經(jīng)常提到的“三性”或 四性 試驗(yàn)的概念，其內(nèi)容達(dá)到19項(xiàng)，內(nèi)容之多范圍之廣在國內(nèi)外幕墻性能檢測(cè)試驗(yàn)中也是鮮見的。
本次幕墻性能檢測(cè)試驗(yàn)的最大特點(diǎn)是： “中西合璧”。所謂“中”是指國標(biāo)《建筑幕墻》GB/T21086-20O7等等國家標(biāo)準(zhǔn);所謂“西”是指美標(biāo)，在幕墻性能檢測(cè)試驗(yàn)中大量運(yùn)用了美國標(biāo)準(zhǔn)(ASTME283、AAMA5O1.1~O5等等)，兩者穿插進(jìn)行。一般而言，國標(biāo)是偏難偏嚴(yán)，測(cè)試的指標(biāo)值較高；而美標(biāo)的要求重在模擬樣板實(shí)際環(huán)境，特別強(qiáng)調(diào)幕墻變形之后的水密性能，因此特點(diǎn)也是非常鮮明的。
幕墻性能檢測(cè)試驗(yàn)內(nèi)容包含有動(dòng)態(tài)水密性能檢測(cè)(AAMA5O11-05)，即使用電動(dòng)螺旋槳產(chǎn)生空氣急速流動(dòng),吹襲幕墻表面，同時(shí)輔以噴淋系統(tǒng)不間斷的手水。這樣就最大可能的模擬了真實(shí)環(huán)境下大風(fēng)大雨的共同作用效應(yīng)對(duì)幕墻的影響。
同時(shí)，按照美標(biāo)(AAMA5O1.4_O0)的要求，在幕墻試件的上下、左右、前后三個(gè)方向上均進(jìn)行了位移測(cè)試，以模擬幕墻對(duì)百年―遇的風(fēng)壓作用下主體結(jié)構(gòu)變形的適應(yīng)能力；并且還按地震作用下主體結(jié)構(gòu)位移三倍的位移量(JGJ1O2-2O03)來完全模擬幕墻變形適應(yīng)情況,充分檢測(cè)幕墻吸收變形和適應(yīng)位移的能力
在上述對(duì)幕墻試件的位移檢測(cè)過程中，水密性能
檢測(cè)（靜態(tài)）（ASTM E331-00）始終貫穿其中，重復(fù)次數(shù)
達(dá)到6次之多，充分體現(xiàn)了對(duì)幕墻水密性能的極度關(guān)注。在百年一遇的風(fēng)壓作用下和地震作用下幕墻位移相關(guān)大，能否在上述極度
苛刻的條件下所確保其水密性能正是本次試驗(yàn)檢測(cè)的目標(biāo)之一。
75%和150%的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的結(jié)構(gòu)安全性能檢測(cè)(ASTM E33O^O2)是按美標(biāo)要求進(jìn)行的破壞性試驗(yàn)。眾所周知，在國標(biāo)中風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)是1.4，即140%的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值。而本次幕墻性能檢測(cè)試驗(yàn)的檢測(cè)值在達(dá)到150%的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(超過國標(biāo)風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值)的情況下，會(huì)不會(huì)出現(xiàn)幕墻試件破壞的情形，這也是以往常規(guī)的試驗(yàn)從未經(jīng)歷的新考驗(yàn)。
針對(duì)上述難點(diǎn)，在幕墻試件安裝前擬訂了詳細(xì)確切的方案，嚴(yán)格控制試件安裝過程中的偏差，確保試件精度的要求，并對(duì)可能出現(xiàn)的問題制定了應(yīng)急預(yù)案以確保試驗(yàn)的順利進(jìn)行。
2．試驗(yàn)展開
此次試驗(yàn)委托廣州省建筑幕墻質(zhì)量檢測(cè)中心，利用其超大型建筑幕墻物理性能檢測(cè)設(shè)各(CGDMQ2)來進(jìn)行單元式玻璃幕墻的試驗(yàn)測(cè)試。
2．1試件的選取
本次測(cè)試位置的幕墻形式為單元式隱框幕墻，層高3.375米，大弧板塊分格為150Omm×3375mm，小弧板塊分格為1000mm×3375mm。幕墻試件的選取位置為內(nèi)傾幕墻，屬于最不利位置。幕墻試件將會(huì)根據(jù)材料的實(shí)際厚度和橫切面運(yùn)用于本次實(shí)驗(yàn)測(cè)試，板塊的制作、安裝與工地實(shí)際情況完全相同，1：1復(fù)制。其外形尺寸約為：寬7574mm(展開尺寸)×高10125rnrη。
2.2試件主要材料
玻璃采用8+152PVB+8+12A+10半鋼化夾膠中空雙銀LoW一E玻璃；結(jié)構(gòu)膠為超高性能硅酮結(jié)構(gòu)密封膠；密封膠為硅酮耐候密封膠；鋁型材、鋼龍骨、連接件等均與施工圖一致。
幕墻的底部和頂部支座與試驗(yàn)場(chǎng)提供的可動(dòng)鋼梁連接，來模擬地震對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)作用時(shí)，對(duì)幕墻的變形性能的影響。試驗(yàn)四周與試驗(yàn)箱體之間的空隙用密封膠填注。
2.3試件的安裝
幕墻試件的安裝完全按照工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行，鋼箱體提供的鋼橫梁全真的模擬工程現(xiàn)場(chǎng)的主體結(jié)構(gòu)鋼梁，以實(shí)際運(yùn)用在工程上的隱框單元式幕墻玻璃板塊來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ桶惭b。
3.試驗(yàn)研究
3．1試驗(yàn)步驟
(1)預(yù)加載與預(yù)測(cè)試(50%風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值)∶
(2)根據(jù)GBlT15227-2007進(jìn)行氣密性能檢測(cè)；
(3)根據(jù)AsTM E283進(jìn)行靜態(tài)氣密性能檢測(cè)；
(4)根據(jù)AsTM E331進(jìn)行靜態(tài)水密性能檢測(cè)；
(5)根據(jù)GBlT15227-2007進(jìn)行水密性能檢測(cè)(波動(dòng)加壓法)；
(6)根據(jù)AAMA501.1-05進(jìn)行動(dòng)態(tài)水密性能檢測(cè);
(7)根據(jù)ASTM E330進(jìn)行50%和100%風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)L2O。7進(jìn)行抗風(fēng)壓性能檢
(8)根據(jù)GB/T15227-2007進(jìn)行抗風(fēng)壓性能檢測(cè)；
(9)重復(fù)AsTM E331進(jìn)行靜態(tài)水密性能檢測(cè)；
(1o)豎向變形檢測(cè)；
(11)重復(fù)ASTM E331進(jìn)行靜態(tài)水密性能檢測(cè)；
(12)水平變形檢測(cè)(平行于安裝試件用鋼橫梁)；
(13)重復(fù)AsTM E331進(jìn)行靜態(tài)水密性能檢測(cè)；
(14)水平變形檢測(cè)(垂直于安裝試件用鋼橫梁)；
(15)重復(fù)AsTM E283進(jìn)行氣密性能檢測(cè)；
(16)重復(fù)ASTM E331進(jìn)行靜態(tài)水密性能檢測(cè)；
(17)根據(jù)GB/T18250-2000進(jìn)行平面內(nèi)變形性能檢測(cè)；
(18)根據(jù)ASTM E330進(jìn)行75%和150%的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的結(jié)構(gòu)安全性能檢測(cè)；
(19)根據(jù)GB/T21086-2007進(jìn)行耐撞擊性能檢測(cè)。  上一頁12下一頁
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