0. 工程背景
在2009年央视新台址辅楼元宵火灾后，国家公安部于２００９年９月颁发的公通字[2009]46号文件—《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》，专门针对建筑保温材料的应用进行了新规范，同时相关消防、材料、幕墙等专业的研讨会在国内广泛召开，将建筑防火设计的讨论提高到更深的层面。随着央视新台址项目建设工程的推进，必须设计出新的幕墙系统，满足新的国家相关规范和规定的要求。本文介绍的两种幕墙系统就是在这种条件下进行的设计探索。
1. 设计要求和思路
1.1 设计要求
1.1.1土建设计单位的要求
建筑外形和外表皮材料维持原创方案的设计；
新的幕墙系统的系统自重不得超过原有幕墙设计；
新的幕墙系统设计的传力途径原则上与原有幕墙设计一致。
1.1.2规范要求
公通字[2009]46号文件—《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》中相关条款：
(一) 有关材料选用类
第二章 第五条 （一）建筑高度大于等于24m时，保温材料的燃烧性能应为A级。
(二) 有关层间封堵类
第二章 第五条 （五）基层墙体内部空腔及建筑幕墙与基层墙体、窗间墙、窗槛墙及裙墙之间的空间，应在每层楼板处采用防火封堵材料封堵。
第三章第九条 屋顶与外墙交界处、屋顶开口部位四周的保温层，应采用宽度不小于500mm的A级保温材料设置水平防火隔离带。
1.2 设计思路
1.2.1 直立锁边系统的考虑
对于金属屋面，由直立锁边系统组成的金属屋面在中国已有相当规模的应用，但是到目前为止，国内还没有正式的直立锁边金属屋面设计、测试规范的出台。包括世博演艺文化中心的金属屋面的性能测试试验也是在参考国外相关规范下进行的。
另外，高立边机械锁边效率高，施工安装简易，没有穿透点，设置灵活，可在轻钢结构上面布置等特点，此系统在大面积的屋面工程上防水性能表现优异，所以近年来，国内大型场馆的屋面上的应用比比皆是。
鉴于此，我们在设计时，考虑到此系统在斜墙面或垂直墙面上的应用。
1.2.2框架式双层幕墙的考虑
按照传统框架式的做法设计双层幕墙，在内层选择框架式铝板幕墙系统，通过横竖龙骨的转接伸出支架，支撑外层锌板造型幕墙。
2 系统设计简介
2.1 内层为直立锁边系统的双层屋面系统
由外至内材料布置为：钛锌瓦楞板，支撑外层幕墙的铝龙骨和夹具系统，直立锁边铝镁锰合金板，憎水保温玻璃面（带铝箔），底层支撑压型钢板以及龙骨支撑系统，主体钢结构。
问题和难点：
a) 直立锁边系统在垂直面上面的垂直荷载传递问题，由于外层钛锌瓦楞板的重量通过夹具传递给直立锁边支座，如果按照金属屋面板的设计，每一块铝镁锰合金板的长度通常至少有30~40米长，按照力学规则设计，支座的材料和形状根本无法满足设计需要。
b) 由于直立锁边的构造特点，没有常规幕墙的打胶或构造设计密封，其气密性能性能将严重降低。
c) 直立锁边通过夹具在锁边上的自锁抵抗水平荷载，夹具能否抵抗住负风压的荷载，在以前是没有检验过的问题。
设计中我们考虑如下：
在内层锁边系统上，垂直方向上根据主体结构的特点，按照3m的跨度布置横向主梁，每一块铝镁锰合金板的竖向长度为3m，在上下段分离处设计披水板进行构造防水处理。而每3m段的铝镁锰合金板自身和外层钛锌瓦楞板的重量，通过单元上端部的直立锁边穿孔螺栓将外部重量固定在支座上面，较好的解决了重量、伸缩、防水等性能问题。如下图所示：
夹具承重性能测试
夹具抗拉性能试验
美标气密、动态水密、平面内变形性能、抗风性能试验
试验结果：
抗风压性能达到国标GB/T21086-2007 第6级
平面内变形性能达到国标GB/T21086-2007 第5级
2.2 框架式双层幕墙系统
与前面系统不同的是，内层直立锁边系统更改成铝单板框架系统，如下图：
3 讨论
3.1 直立锁边系统的双层幕墙应用于立面设计，目前来讲显然弊大于利。
前面提到的试验样件平面尺寸大小为7000X9300，完成样件安装周期为2周，效率不高。
直立锁边系统的特点是适合大面积工业化生产，在立面上面将大面分割成小小的单元，增加了工序，不能发挥系统本身高效率的施工安装特长。
气密性是直立锁边的硬伤，需要进行深入的系统思考方能运用到实际工程。
目前，国内还没有直立锁边系统的设计和测试规范，采用本系统由一定的风险。
3.2 内层框架式的双层幕墙系统较为完善
框架式幕墙系统在规范适用性、工程实用性上面较为成熟。是本工程设计继续深化发展的方向之一。但由于双层幕墙外层钛锌瓦楞板的重量依靠内层幕墙横向龙骨进行竖向荷载传递，其连接外幕墙的连接件、横向铝龙骨的抗弯剪安全强度设计，需要特别考虑。由于节能设计的需要，横向型材一般是铝合金和断热PA66的复合材料，而穿条式的断热型材在弱轴上的抗弯剪能力差往往是安全隐患所在。
3.3 建筑功能设计上的考量
在防火问题上，新的幕墙系统配合建筑设计主要增加了如下措施：
a) 大空间双层皮幕墙中垂直方向上增加层间防火隔断；
b) 所有幕墙的材料采用A级不燃体。
4 思考
4.1 复杂造型大空间幕墙是新兴的幕墙分支，与传统幕墙设计不同的是，它成了结构位移、建筑防火、建筑节能等多学科矛盾集中点的统一体现，此时，幕墙的设计已经与建筑、结构、机电等专业溶为一体。未来要完成一个好的建筑作品，在建筑设计阶段介入幕墙设计已经成为行业内不争的事实，由谁来监管建筑设计阶段的幕墙方案，保证其质量和安全性，目前在国内尚无明确的法定机构为其买单。
4.2 直立锁边金属表皮的系统，在国内已经应用多年。近年来时有屋面被吹翻的事故发生。呼吁尽快出台相关规范，减少人民生命财产损失。
4.3 直立锁边系统能用在立面和斜面幕墙，目前看来是弊大于利。但是能否用其所长，避其所短，是我们设计人员值得深思的问题。
4.4 对于复杂形体的重要建筑的幕墙系统性能测试，能否增加一条：进行试样的现场抗火模拟试验。
以上观点仅供行业同行参考，不足之处，敬请批评指正。
参 考 文 献
[1] 公通字[2009]46号文件—《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》
[2] BETC-QC1-2010-425D 金属幕墙检验报告，国家建筑工程质量监督检验中心，2010
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