1.工程概況

　　福州海峽國際會展中心位于福州市倉山區(qū)城門（詞條“門”由行業(yè)大百科提供）鎮(zhèn)浦下洲，總用地面積：668949m²，設(shè)計用地面積461715m²，建筑面積386,420m²，包括展覽中心(H1、H2)和會議中心(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)。建成后將舉辦國際大型會議、福建省政治協(xié)商會議、福建省人民代表大會、綜合型大型展覽。工程主體主要包括兩個40,000平方米的大展廳，一個2000人會議廳及一個2000人宴會廳以及一定數(shù)量的中小型會議室、洽談室，大型公共餐廳等，地下包括大型停車場及大型超市。

圖1福州海峽國際會展中心鳥瞰效果

圖2會議中心立面效果

　　2.幕墻工程概況

　　福州海峽國際會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、施工提出了新的挑戰(zhàn)。會議中心幕墻形式共分為四個系統(tǒng)：

　　氟碳噴涂鋁合金隱框框架式玻璃幕墻(W-C1)，位于會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（詞條“標(biāo)高”由行業(yè)大百科提供）從0.000m～23.000m;

　　點式玻璃雨蓬(W-C2)，位于會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（詞條“單層鋁板幕墻”由行業(yè)大百科提供）(W-C4)，位于會議部分東、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玻璃位于會議部分穹頂屋面的透明部分。

　　在會議中心幕墻工程中，由于點式玻璃雨棚(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)造形式在國內(nèi)相對來說技術(shù)較為成熟，本文只對南北外立面隱框玻璃幕墻(W-C1)和采光頂系統(tǒng)(R-C2)做重點闡述。

　　3.幕墻系統(tǒng)的設(shè)計

　　3.1幕墻設(shè)計的基本技術(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)計基本地震加速度：0.1g;

　　地面粗糙度類別：A類;

　　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)值：玻璃α=0.80×10^-5～1.00×10^-5，鋁合金α=2.35×10^-5，鋼材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

　　會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（詞條“水平荷載”由行業(yè)大百科提供）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，避免鋼索在水平荷載作用下產(chǎn)生拉力，對主體結(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20mm厚鋼托板由鋼索緊固件傳遞給豎向鋼索，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)點構(gòu)造設(shè)計

　　9米鋼管混凝土柱間幕墻標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點及拆分構(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)二者間的摩擦力來承擔(dān)上片幕墻玻璃及橫梁自重。鋼橫梁外側(cè)通長鋁合金型材，玻璃座落其上，外口鋁合金型材裝飾扣板，受力模型為兩邊簡支受力。

圖4柱間幕墻標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點示意圖

　　在施工中，設(shè)計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根不銹鋼螺栓擰緊，扭矩扳手的扭矩值的設(shè)定按下式進行計算：

　　M=k×d×p

　　式中：

　　d---高強螺栓公稱直徑;對于拉桿，D是拉桿端部螺紋公稱直徑;

　　p---螺栓軸力，p=G/u;

　　M---施加在高強螺母上的扭矩;對于拉桿，M是施加在扭力扳手上的扭矩。

　　3.2.4柱上節(jié)點構(gòu)造設(shè)計

　　9米鋼管混凝土柱上幕墻標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點及拆分構(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)計采用了一端焊接，一端鋼插芯的構(gòu)造措施，來適應(yīng)溫度及主體結(jié)構(gòu)變形對幕墻結(jié)構(gòu)的影響。

圖5柱上幕墻標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點示意圖

　　3.3采光頂系統(tǒng)(R-C2)

　　會議中心采光頂系統(tǒng)(R-C2)位于會議中心屋面鋼結(jié)構(gòu)上(圖6)，依托于主體屋面鋼結(jié)構(gòu)上，為四邊簡支受力模型，室內(nèi)側(cè)設(shè)置電動遮陽卷簾。在確保采光頂幕墻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體安全的前提下，重點考慮的是防水（詞條“防水”由行業(yè)大百科提供）構(gòu)造的設(shè)計。依據(jù)現(xiàn)行國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采光頂幕墻系統(tǒng)玻璃面板強度取值為42N/mm2，為幕墻立面面板強度的二分之一。

圖6采光頂系統(tǒng)內(nèi)視效果示意

　　7會議中心的屋面玻璃采光頂系統(tǒng)防水設(shè)計遵循“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（詞條“打膠”由行業(yè)大百科提供）密封的構(gòu)造，將防水處理做實;排，如果萬一打膠密封個別局部地方出現(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風(fēng)多發(fā)地區(qū)，在設(shè)計時增大了導(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;同時有足夠的調(diào)節(jié)量，現(xiàn)場施工方便快捷。

圖7采光頂系統(tǒng)節(jié)點效果示意

　　4.幕墻結(jié)構(gòu)靜力計算分析

　　4.1幕墻結(jié)構(gòu)的強度與變形

　　依據(jù)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和風(fēng)洞實驗報告的數(shù)據(jù)，經(jīng)采用ANSYS計算軟件對幕墻玻璃及結(jié)構(gòu)體系進行空間有限元分析，南北立面幕墻及采光頂玻璃及桿件的強度與變形見下表。

　　4.2溫度變化對幕墻結(jié)構(gòu)的影響

　　會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，溫差作用對本結(jié)構(gòu)形式影響不明顯。經(jīng)計算溫差對本結(jié)構(gòu)的桿件應(yīng)力影響及其微弱，可忽略不計。

　　5.幕墻性能設(shè)計

　　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度與剛度。其衡量指標(biāo)為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。會議中心風(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;

　　5.2幕墻空氣滲透性能：系指在風(fēng)壓作用下，其開啟部分為關(guān)閉狀況的幕墻透過空氣的性能。福州屬于夏熱冬暖地區(qū)，設(shè)計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，幕墻開啟部分氣密性能分級為4級;

　　5.3幕墻雨水滲漏性能：系指在風(fēng)雨同時作用下，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;

　　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;

　　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)針對本工程的熱工（詞條“熱工”由行業(yè)大百科提供）計算，非透明幕墻保溫性能為8級，透明幕墻保溫性能為5級;

　　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（詞條“搭接”由行業(yè)大百科提供）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)件熱脹冷縮帶來的噪音，本工程隔聲性能分別為3級，

　　6.結(jié)論

　　根據(jù)設(shè)計及理論計算分析，福州海峽國際會展中心會議中心采用的玻璃幕墻，在結(jié)構(gòu)上是安全，其幕墻各項性能指標(biāo)滿足幕墻使用及功能要求。