1.工程概況
福州海峽國(guó)際會(huì)展中心位于福州市倉(cāng)山區(qū)城門(mén)（詞條“門(mén)”由行業(yè)大百科提供）鎮(zhèn)浦下洲，總用地面積：668949m²，設(shè)計(jì)用地面積461715m²，建筑面積386,420m²，包括展覽中心(H1、H2)和會(huì)議中心(C1)二部分(圖1)。展覽中心結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)（詞條“鋼結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供），地上3層，地下1層，建筑高度24m;會(huì)議中心結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)，地上4層，地下1層，建筑高度38m(圖2)。建成后將舉辦國(guó)際大型會(huì)議、福建省政治協(xié)商會(huì)議、福建省人民代表大會(huì)、綜合型大型展覽。工程主體主要包括兩個(gè)40,000平方米的大展廳，一個(gè)2000人會(huì)議廳及一個(gè)2000人宴會(huì)廳以及一定數(shù)量的中小型會(huì)議室、洽談室，大型公共餐廳等，地下包括大型停車(chē)場(chǎng)及大型超市。
圖1福州海峽國(guó)際會(huì)展中心鳥(niǎo)瞰效果
圖2會(huì)議中心立面效果
2.幕墻工程概況
福州海峽國(guó)際會(huì)展中心幕墻面積約為90000平方米，由于特有的建筑造型，給幕墻的設(shè)計(jì)、施工提出了新的挑戰(zhàn)。會(huì)議中心幕墻形式共分為四個(gè)系統(tǒng)：
氟碳噴涂鋁合金隱框框架式玻璃幕墻(W-C1)，位于會(huì)議部分的南北外立面大面及東西立面的局部區(qū)域，幕墻分格約3000(橫向)×2000(豎向)mm，玻璃采用8+1.52PVB+8+12A+10鋼化夾膠中空LOW-E玻璃，夾膠玻璃位于室外側(cè)，low-E膜位于外片玻璃的內(nèi)表面，加隔熱積水中間膜。幕墻標(biāo)高從0.000m～23.000m;
點(diǎn)式玻璃雨蓬(W-C2)，位于會(huì)議部分的南北外立面區(qū)域，玻璃分格約3000×2000mm，玻璃采用12+1.52PVB+12鋼化夾膠玻璃，雨蓬標(biāo)高8.000m;
氟碳噴涂鋁合金隱框框架式玻璃幕墻(W-C3)，位于會(huì)議部分的四層立面位置，幕墻分格約3000(橫向)×1000(豎向)mm，玻璃采用6+12A+6鋼化中空LOW-E玻璃，幕墻標(biāo)高從23.00m～26.50m;
氟碳噴涂鋁合金單層鋁板幕墻(W-C4)，位于會(huì)議部分東、西立面位置(除去南北兩側(cè)內(nèi)部連廊的寬度)，幕墻分格約3000(橫向)×2000(豎向)mm,標(biāo)高從9.00米～23.00米;
鋁合金隱框玻璃采光頂系統(tǒng)(R-C2)，玻璃分格約2000×1000mm，玻璃采用8+1.52PVB+8+12A+10鋼化夾膠中空LOW-E玻璃位于會(huì)議部分穹頂屋面的透明部分。
在會(huì)議中心幕墻工程中，由于點(diǎn)式玻璃雨棚(W-C2)、四層立面位置隱框玻璃幕墻(W-C3)和東、西立面位置的鋁板幕墻(W-C4)結(jié)構(gòu)及構(gòu)造形式在國(guó)內(nèi)相對(duì)來(lái)說(shuō)技術(shù)較為成熟，本文只對(duì)南北外立面隱框玻璃幕墻(W-C1)和采光頂系統(tǒng)(R-C2)做重點(diǎn)闡述。
3.幕墻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1幕墻設(shè)計(jì)的基本技術(shù)參數(shù)
福州地區(qū)基本風(fēng)壓:0.70kN/m2(50年);
抗震設(shè)防烈度：7度;
設(shè)計(jì)基本地震加速度：0.1g;
地面粗糙度類(lèi)別：A類(lèi);
溫差：±80o;
材料的泊松比：玻璃ν=0.2，鋁合金=0.33,鋼及不銹鋼=0.3;
材料的線膨脹系數(shù)（詞條“線膨脹系數(shù)”由行業(yè)大百科提供）值：玻璃α=0.80×10-5～1.00×10-5，鋁合金α=2.35×10-5，鋼材（詞條“鋼材”由行業(yè)大百科提供）α=1.5×10-5。
3.2南北外立面隱框玻璃幕墻(W-C1)
3.2.1幕墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)
會(huì)議中心南北立面隱框玻璃幕墻為大跨度玻璃幕墻系統(tǒng)，幕墻結(jié)構(gòu)支撐體系利用主體建筑沿軸線每9米的鋼管混凝土柱作為主要支撐結(jié)構(gòu)，在玻璃幕墻水平分格縫后設(shè)置鋁包鋼的橫梁，作為幕墻水平荷載的支撐體系，將水平荷載傳遞給鋼管混凝土柱。鋼管混凝土柱9米間在豎向玻璃分格縫后設(shè)置Ø14鋼索，來(lái)承受幕墻的自重，豎向Ø14鋼索上部與混凝土梁連接，下部與近地面鋼橫梁連接，與地面斷開(kāi)，避免鋼索在水平荷載作用下產(chǎn)生拉力，對(duì)主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響(圖3)。
圖3 W-C1幕墻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系局部示意
3.2.2幕墻結(jié)構(gòu)體系荷載的傳遞
鋼管混凝土柱位置處幕墻系統(tǒng)左右二分之一水平玻璃及鋼、鋁構(gòu)件的自重等豎向荷載由鋼橫梁通過(guò)轉(zhuǎn)接件傳遞給主體結(jié)構(gòu);豎向鋼索位置處幕墻系統(tǒng)左右二分之一水平玻璃及鋼、鋁構(gòu)件的自重等豎向荷載通過(guò)20mm厚鋼托板由鋼索緊固件（詞條“緊固件”由行業(yè)大百科提供）傳遞給豎向鋼索，最終傳遞給主體結(jié)構(gòu)頂部混凝土梁;幕墻水平荷載通過(guò)面板（詞條“面板”由行業(yè)大百科提供）玻璃由鋼橫梁傳遞給主體結(jié)構(gòu)。
3.2.3柱間節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)
9米鋼管混凝土柱間幕墻標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)及拆分構(gòu)造如圖4，為豎隱橫明幕墻形式。
為保證幕墻結(jié)構(gòu)的安全性，9米橫梁采用分段拼焊的鋼通是穩(wěn)妥的選擇，同時(shí)由于建筑內(nèi)視效果的需要，用于承擔(dān)幕墻自重的Ø14鋼索隱于玻璃豎向分格縫間，外扣膠條，膠條的變形要能夠適應(yīng)面板玻璃短邊變形要求。鋼通橫梁外扣鋁合金裝飾蓋板，由于鋼通截面較大，裝飾蓋板采用了分段微縫拼接的方法。鋼通橫梁外焊接20mm厚鋼托板，鋼托板下采用鋼索緊固件夾緊鋼索，依據(jù)二者間的摩擦力來(lái)承擔(dān)上片幕墻玻璃及橫梁自重。鋼橫梁外側(cè)通長(zhǎng)鋁合金型材，玻璃座落其上，外口鋁合金型材裝飾扣板，受力模型為兩邊簡(jiǎn)支受力。
圖4柱間幕墻標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)示意圖
在施工中，設(shè)計(jì)要求鋼索不需要施加預(yù)應(yīng)力，只施加200～500kg拉直即可。施工中要采用內(nèi)六角扭矩扳手將4根不銹鋼螺栓（詞條“螺栓”由行業(yè)大百科提供）擰緊，扭矩扳手的扭矩值的設(shè)定按下式進(jìn)行計(jì)算：
M=k×d×p
式中：
d---高強(qiáng)螺栓公稱(chēng)直徑;對(duì)于拉桿，D是拉桿端部螺紋公稱(chēng)直徑;
p---螺栓軸力，p=G/u;
M---施加在高強(qiáng)螺母（詞條“螺母”由行業(yè)大百科提供）上的扭矩;對(duì)于拉桿，M是施加在扭力扳手上的扭矩。
3.2.4柱上節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)
9米鋼管混凝土柱上幕墻標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)及拆分構(gòu)造如圖5，同樣為豎隱橫明幕墻形式。
鋼管混凝土柱外側(cè)取消了Ø14鋼索，采用鋼轉(zhuǎn)接件直接將鋼橫梁與鋼管混凝土柱連接，用鋼連接件將幕墻及結(jié)構(gòu)自重和水平荷載傳遞給主體結(jié)構(gòu)。鋼橫梁與鋼管混凝土柱的連接設(shè)計(jì)采用了一端焊接，一端鋼插芯的構(gòu)造措施，來(lái)適應(yīng)溫度及主體結(jié)構(gòu)變形對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)的影響。
圖5柱上幕墻標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)示意圖
3.3采光頂系統(tǒng)(R-C2)
會(huì)議中心采光頂系統(tǒng)(R-C2)位于會(huì)議中心屋面鋼結(jié)構(gòu)上(圖6)，依托于主體屋面鋼結(jié)構(gòu)上，為四邊簡(jiǎn)支受力模型，室內(nèi)側(cè)設(shè)置電動(dòng)遮陽(yáng)卷簾。在確保采光頂幕墻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體安全的前提下，重點(diǎn)考慮的是防水構(gòu)造的設(shè)計(jì)。依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采光頂幕墻系統(tǒng)玻璃面板強(qiáng)度取值為42N/mm2，為幕墻立面面板強(qiáng)度的二分之一。
圖6采光頂系統(tǒng)內(nèi)視效果示意
7會(huì)議中心的屋面玻璃采光頂（詞條“玻璃采光頂”由行業(yè)大百科提供）系統(tǒng)防水設(shè)計(jì)遵循“疏、堵、排”三者相結(jié)合的處理原則。疏，即利用現(xiàn)有建筑造型，將玻璃采光頂范圍內(nèi)的雨水疏導(dǎo)入周邊主體屋面排水槽內(nèi);堵，即采用打膠密封的構(gòu)造，將防水處理做實(shí);排，如果萬(wàn)一打膠密封個(gè)別局部地方出現(xiàn)雨水滲漏，利用室內(nèi)導(dǎo)流水槽將雨水有組織排出。考慮到福州為暴雨及臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)，在設(shè)計(jì)時(shí)增大了導(dǎo)流水槽的尺寸，加大排水總的流量，做到二次防水的導(dǎo)水槽在平面上順暢貫通，排泄積水，排水槽的做法和平面圖上排水槽的排水流向明確，使之連接貫通，排水可靠;同時(shí)有足夠的調(diào)節(jié)量，現(xiàn)場(chǎng)施工方便快捷。
圖7采光頂系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)效果示意
4.幕墻結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算分析
4.1幕墻結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與變形
依據(jù)國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)，經(jīng)采用ANSYS計(jì)算軟件對(duì)幕墻玻璃及結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行空間有限元分析，南北立面幕墻及采光頂玻璃及桿件的強(qiáng)度與變形見(jiàn)下表。
4.2溫度變化對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)的影響
會(huì)議中心南北立面幕墻雖然采用了鋼橫梁+鋼索作為幕墻支撐結(jié)構(gòu)，但由于鋼橫梁與主體鋼結(jié)構(gòu)連接及鋼索與鋼橫梁連接均采用了腰形長(zhǎng)孔或插芯的構(gòu)造措施，使幕墻鋼結(jié)構(gòu)在溫差作用下可自由變形，溫差作用對(duì)本結(jié)構(gòu)形式影響不明顯。經(jīng)計(jì)算溫差對(duì)本結(jié)構(gòu)的桿件應(yīng)力（詞條“應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供）影響及其微弱，可忽略不計(jì)。
5.幕墻性能設(shè)計(jì)
5.1幕墻風(fēng)壓變形性能：系指建筑幕墻在與其相垂直的風(fēng)壓作用下，保持正常性能不發(fā)生任何損壞的能力，具體為保證幕墻的強(qiáng)度與剛度。其衡量指標(biāo)為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。會(huì)議中心風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值WO在3.0KN/m2和3.5KN/m2之間，風(fēng)壓變形性能5級(jí);
5.2幕墻空氣滲透（詞條“空氣滲透”由行業(yè)大百科提供）性能：系指在風(fēng)壓作用下，其開(kāi)啟部分為關(guān)閉狀況的幕墻透過(guò)空氣的性能。福州屬于夏熱冬暖地區(qū)，設(shè)計(jì)要求本幕墻工程的空氣滲透性能在10Pa的內(nèi)外壓力差下，固定部分空氣滲透性能4級(jí)，幕墻開(kāi)啟部分氣密性能分級(jí)為4級(jí);
5.3幕墻雨水滲漏性能：系指在風(fēng)雨同時(shí)作用下，幕墻防止雨水滲漏的能力。P=1.56Kpa，依據(jù)雨水滲漏性能4級(jí);
5.4幕墻平面內(nèi)變形性能：系指表征幕墻全部構(gòu)造在建筑物層間變位強(qiáng)制幕墻變形后應(yīng)予以保持的性能。本工程主體結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)，幕墻的平面能變形性能按結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值的三倍取值，故幕墻體系的平面內(nèi)變形性能為5級(jí);
5.5幕墻保溫性能：系指在幕墻兩側(cè)存在空氣溫度差條件下，幕墻阻抗從高溫一側(cè)向低溫一側(cè)傳熱的能力。根據(jù)針對(duì)本工程的熱工計(jì)算，非透明幕墻保溫性能為8級(jí)，透明幕墻保溫性能為5級(jí);
5.6幕墻隔聲性能：本幕墻工程玻璃幕墻選用玻璃Rw≤30dB，鋁合金型材搭接及拼裝處，鋼轉(zhuǎn)接件與鋁合金構(gòu)件連接處均設(shè)置釋放約束空間，避免了因溫度變化引起的構(gòu)件熱脹冷縮帶來(lái)的噪音，本工程隔聲性能分別為3級(jí)，
6.結(jié)論
根據(jù)設(shè)計(jì)及理論計(jì)算分析，福州海峽國(guó)際會(huì)展中心會(huì)議中心采用的玻璃幕墻，在結(jié)構(gòu)上是安全，其幕墻各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足幕墻使用及功能要求。
