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    淺析:既有建筑幕墻改造案例

    來源:2020論文集  作者:計國慶 楊加喜  日期:2020-9-4
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        摘要:本文介紹了既有建筑幕墻改造的案例
        關鍵詞:既有幕墻、幕墻改造

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      摘要:本文介紹了既有建筑幕墻改造的案例

      關鍵詞:既有幕墻、幕墻改造

      前言

      上世紀80年代末,建筑幕墻進入中國市場,以北京長城飯店和上海聯誼大廈的建立為標志,建筑幕墻行業開始起步,距今已有30多年,隨著時間的推移,近年來,全國各地早期建設的工程中頻繁出現石材幕墻面板脫落,玻璃幕墻玻璃自爆、開啟扇掉落等傷人事件,引起社會各界的廣泛關注。為此,住建部和各省廳已陸續發文,強調既有幕墻安全排查的重要性及改造的必要性,面對日趨老齡化的既有幕墻,如不加以有效改造和控制,其危害不言而喻。

      既有幕墻改造的因素分析:

      1、技術因素

      1)后錨固埋件螺栓松動或失效,導致幕墻支撐結構與主體結構(詞條“主體結構”由行業大百科提供)之間的連接平衡系統破壞;開啟扇五金件螺栓或螺釘松動(變形、銹蝕、卡死、缺損等),導致開啟扇的限位裝置失效破壞。

      2)由于施工過程中防腐措施不夠,鋼構(詞條“鋼構”由行業大百科提供)件等鋼材易存在銹蝕,特別是焊縫部位極易受外部環境影響,銹蝕后有效截面不斷減小,遇到強外力作用易造成鋼件斷裂脫落。

      3)使用預拉力的幕墻,預拉力經外力長時間作用逐漸消減,不再滿足結構受力要求。

      4)各類膠、膠條(詞條“膠條”由行業大百科提供)老化問題,膠條老化導致幕墻水密性、氣密性降低,幕墻結構膠、密封膠因超過使用年限而出現龜裂喪失粘接(詞條“粘接”由行業大百科提供)性,導致幕墻板塊整體脫落。

      5)石材幕墻掛件問題, 石材幕墻過去使用T型掛件,變位能力差,結構發生位移時,石材板塊不能有效的抵消變位導致板塊破碎或脫落。

      2、環境因素

      綠色節能:90年代或更早期玻璃幕墻使用的是熱反射玻璃,存在光污染、熱污染、色污染等。

      3、主觀因素

      為適應時代人文發展需要,提升建筑文化品位,對外立面進行改造。

      本文介紹影創中心辦公樓的改造方案

      一、工程概況及改造要求

      1、本項目位于北京市懷柔區楊宋鎮,楊雁路和懷耿路交界口處。建筑高度為69.55米,本項目將依托懷柔影視產業園區,以影視文化產業為核心,成為該區域的旗艦領軍者,由于原建筑性質為辦公樓,建筑形象及色彩過于商務化、呆板,不夠大氣,缺乏多媒體顯示設備,沒有展示企業文化的界面,不符合影視公司的形象。

      2、改造要求

      1)主要運用加法原則進行改造,盡量不拆除現有外立面幕墻。

      2)著重塑造形體特點,提煉中國傳統文化元素打造“寶盒”基座。

      3)增加展示城市的“文化口”。

      4)檢查并修復原建筑幕墻的安全隱患。

      二、施工方案設計

      考慮到工程的特殊性,我們在施工過程中,既不能耽誤進度又要保證整個辦公樓的正常辦公使用,在修復原有建筑幕墻缺陷的同時,還要達到業主提出的外立面效果,綜合考慮,我們首先對原幕墻外立面進行檢查修復,然后以原有建筑為基點,利用不同材料在建筑物的四個立面做鏤空造型,包裹住整個建筑,造型中或內襯或外敷設裝飾燈光。不論紅日初升、艷陽高照還是華燈初上時展示給我們的都是一座既有仿古氣息又有文化底蘊,光彩耀人,美輪美奐的建筑視界。

      1、基座的設計,我們根據業主的要求對中國傳統建筑元素符號進行提煉,搜集了古代建筑的云紋圖案及三交六椀菱花造型兩種方案供業主選擇(如圖1、圖2)。依據建筑的整體效果,業主最終選定了以和諧共融的“祥云”圖案演變而來的云紋造型來承擔建筑的“寶盒”基座。云紋是中國建筑吉祥圖案中的重要元素,其具有強大的生命力和代表性,在現代設計中融入云紋這一極具代表性的精神元素,會使設計出的作品更加具有文化氣息。我公司依據此理念并結合原有幕墻實際情況繪制了效果圖(圖3),完成了“寶盒”基座的初步設計并得到業主認可。

    圖1 中國傳統建筑云紋圖案

     

    圖2 中國傳統建筑三交六椀菱花

    圖3 云紋基座的裙樓效果圖

      2、建筑上部設計,為增加體現城市文化的元素,我們把塔樓四個立面設計成為一個由穿孔鋁板做成的大窗口,背襯洗墻燈,因南立面對著居民區,為不影響居民生活休息,南立面減少燈光效果,只保留大窗口輪廓燈;為體現企業文化,在大窗口中嵌入LED(詞條“LED”由行業大百科提供)小窗口,綜合考慮原建筑結構的承載力節能環保,用LED燈帶代替液晶顯示屏,充分地滿足承載信息發布、影像播放等功能。(圖4、圖5)

      三、設計與施工

      1、裙樓幕墻中由于云紋材料較重,經計算,原主體結構無法滿足受力要求,我們采用獨立基礎,并把基礎作為受力點,上端與主體作拉結連接,保證云紋幕墻整體穩定性,在云紋內側的原幕墻上增加洗墻燈,燈亮之后整個云紋會呈現出一個大燈籠的效果,十分美觀。

      裙樓云紋裝飾距原幕墻玻璃面1200mm,單個板塊尺寸為5400x3400mm,厚度為300mm,板塊尺寸較大,經過多次試驗驗證選用GRC(詞條“GRC”由行業大百科提供)材質作為裝飾面材,布置雙層龍骨,板塊均工廠制作,每個框架內裝飾云紋分為3部分單獨制作。為了便于檢修,在云紋后的鋼結構上增加檢修馬道。(圖6)

    圖4 原建筑效果

     圖5 改造后效果圖

     (圖6) 云紋實景照片

      2、為滿足功能要求,業主要求將裙樓出入口雨棚由外挑1200mm調整到7000mm,外挑寬度如此大的雨棚需要有拉桿才能滿足受力要求,本工程中考慮到裙樓云紋整體效果,在大雨棚處增加窗口式清水混凝土裝飾,并將拉桿懸吊于裝飾構架中。既滿足了雨棚的受力要求,又迎合了城市“文化窗口”的理念,避免了大斜拉桿的不協調。裙樓雨棚結構與裝飾構架連接,形成自平衡體系,清水混凝土形成的窗口與主樓的LED窗口遙相呼應,現場采用吊車吊裝,混凝土裝飾面與云紋裝飾有機的結合在一起。(圖7、圖8)

    圖7 雨棚及清水混凝土造型

    圖8 雨棚實景照片

      3、主樓四個立面改造裝飾構件均從原幕墻玻璃面外挑1020mm,為了不破壞原幕墻,不影響正常辦公使用,施工過程中使用無明火、無電焊施工,并經高危論證專家安全論證通過。先將主樓橫向、豎向層間裝飾板拆掉,在合適位置安裝后置埋件,根據現場測量尺寸按照牛腿工字鋼(詞條“工字鋼”由行業大百科提供)形狀在鋁板上開槽,牛腿安裝到梁上,將原拆掉并開槽的鋁板安裝復原,實現結構外挑鋼梁(圖9、圖10、圖11)。橫向主鋼梁與懸挑牛腿采用螺栓連接,鋼梁外包鋁板,橫豎鋁合金裝飾線條均與主鋼梁連接,采用大小裝飾條間隔布置,間距為625mm,并預留LED燈槽,承載信息發布、影像播放等功能,局部區域加密布置了LED燈帶來實現高清播放。

    圖9 裝飾線條與原主體連接節點橫剖圖

    圖10 外挑橫向鋼結構連接節點

    圖11 裝飾線條與原主體連接節點豎剖圖

      4、主樓兩側面設計成穿孔鋁板內部裝飾洗墻燈的形式,形成大窗口套小窗口的夢幻視覺。(圖12)

    圖12 華燈初上圖

      5、改造施工過程中,發現并及時修復了原幕墻的諸多安全隱患。(圖13、圖14)

      1)、對照原設計圖紙排查發現,原設計圖紙采用兩個玻璃托條定位附框和玻璃,但原施工過程中個別橫梁上存在少裝或者漏裝,更有甚者用木塊替代玻璃托條,隨著時間的推移,玻璃發生不均勻沉降,玻璃膠縫受不均勻外力扯拉作用左右變形不一致,導致膠縫開裂。

      2)施工中業主反映之前有掉落玻璃的現象,經檢查發現,原隱框玻璃與鋁合金附框之間未注結構膠,僅用雙面貼粘貼定位,完全不能滿足受力要求。

      3)開啟部位五金件安裝螺栓或螺釘松動或失效,部分開啟扇開啟不順暢。

      4)鋁板幕墻密封膠老化嚴重,局部已開裂。

      5)裙樓鋼結構幕墻龍骨銹蝕嚴重等現象。

    圖13 原幕墻存在安全隱患的部位

    圖14 改造后的實景照片

      四、施工專利

      主樓裝飾構架橫梁立柱均采用閉腔形式,立柱及橫梁內均預留LED燈槽,安裝主樓采用我司自主專利技術,專利號:(框架幕墻橫豎框銷釘連接系統ZL 2015 2 0098722.5),本專利中雙頭銷釘加工簡單,制作成本低,不易損壞,橫梁定位后滑動鋁合金插芯,定位螺絲鎖緊完成安裝(圖15)。橫梁損壞拆卸簡單,比傳統的橫梁立柱角碼連接工藝及彈簧銷釘工藝大大節省了人力、物力,極大的縮短了工期。使本工程成為自主創新和科技成果轉化的又一突出實例。

    圖15 主樓裝飾龍骨安裝方法示意圖

      五、小結

      在中國幕墻行業蓬勃發展的同時,我們也要正視歷史原因導致的幕墻缺陷,時刻保持警鐘長鳴,定期檢查,通過現代化檢測設備和技術定期巡視,合理改造與防護,使幕墻的事故發生率降到最低。

      既有幕墻改造不僅僅只是為了提高建筑安全度,更是提升建筑文化品位,賦予建筑新面貌的過程,是城市更新的重要手段,隨著現代建筑科技的不斷發展,幕墻將會變得更美觀、更安全,更實用,將會是承載城市發展與繁榮的徽標。

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