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馬世明
畢業(yè)院校:武漢理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)經(jīng)管學(xué)院EMBA
意大利米蘭理工大學(xué)建筑與規(guī)劃碩士
從事專業(yè):幕墻設(shè)計(jì),幕墻顧問,幕墻施工監(jiān)察,造價(jià)審查
專業(yè)年限:14年
技術(shù)職務(wù):
中國建筑幕墻門窗專家設(shè)計(jì)師協(xié)會(huì)專家組成員;中國門窗幕墻行業(yè)企業(yè)專家委員會(huì)成員;建設(shè)部中建基門窗幕墻專家組成員;深圳市土木建筑學(xué)會(huì)幕墻專業(yè)委員會(huì)專家;2009年接受深圳總院領(lǐng)導(dǎo)任命,擔(dān)任總院直屬分所門窗幕墻設(shè)計(jì)研究所任所長。
簡介:
馬世明,建設(shè)部中建基門窗幕墻專家組成員/深圳市土木建筑學(xué)會(huì)幕墻專業(yè)委員會(huì)專家/中國(香港)門窗幕墻專家學(xué)者設(shè)計(jì)師協(xié)會(huì)專家/幕墻高級研究員,專業(yè)年限:14年,武漢理工土木工程學(xué)士,同濟(jì)大學(xué)經(jīng)管學(xué)院EMBA/意大利米蘭理工大學(xué)建筑與規(guī)劃碩士。
擔(dān)任過中國移動(dòng)信息大廈、深圳中信銀行大廈、中國銀行合肥客服中心、深圳鼎和大廈、中國農(nóng)業(yè)銀行合肥分行、九江市民中心、淮安茂業(yè)時(shí)代廣場、錦州茂業(yè)中心、江門廣電中心、科威特(Capital Tower)資本大廈、湖南省科學(xué)技術(shù)館等大型項(xiàng)目的幕墻顧問和工程師。
曾參與深圳商會(huì)中心、深圳騰訊大廈、上海微軟研究中心、廈門觀音山國際營運(yùn)中心、三亞鳳凰機(jī)場、膠南廣電中心、湖南省地稅局大樓、海南省委辦公樓、首都國際機(jī)場三號航站樓、東莞臺(tái)商大廈、株洲廣電中心的設(shè)計(jì)工作,精通各類幕墻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算,具有寬闊的視野和豐富的幕墻顧問經(jīng)驗(yàn)。


  • 點(diǎn)式玻璃幕墻面板承載力及變形性能的有限元分析

    1、引言點(diǎn)式支承玻璃為多點(diǎn)支承板,板本身在風(fēng)力作用下受彎,且在支承點(diǎn)處應(yīng)力集中程度很高,應(yīng)力值也很大。圓洞加工精度高、研磨仔細(xì),殘留微缺陷(如崩邊、V形缺口等)少,則應(yīng)力集中程度低,應(yīng)力較均勻,反之應(yīng)力集中程度高,容易產(chǎn)生局部破裂。此外,板彎曲后邊緣翹曲、板面轉(zhuǎn)動(dòng),如果支承頭可以隨玻璃面板轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng),則應(yīng)力程度可大大降低[1]。點(diǎn)式支承玻璃的受力變形特性與有框、隱框玻璃有很大不同,而現(xiàn)有規(guī)范未能充分考慮到點(diǎn)式支承玻璃的設(shè)計(jì)特點(diǎn),因此有必要對點(diǎn)式支承玻璃變形性能及其影響因素進(jìn)行研究。2、研究目的2.1考查玻璃面板在孔邊距相同、玻璃厚度不同,以及玻璃厚度相同、面板孔邊距不同這2種情況的內(nèi)力及變形的變化情況。2.2將四角開孔面板模型、四點(diǎn)支承不開孔模型的分析結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)行對比,考查分析模型的合理性。2.3由于四角開孔面板模型所模擬的是玻璃孔位尖邊未進(jìn)行倒角的情況,其應(yīng)力及變形值難免與真實(shí)施工有所不同,小孔的理論應(yīng)力系數(shù)一般為3,即倒圓角后的孔邊應(yīng)力應(yīng)為未倒角時(shí)的1/3。本文分析的一個(gè)目的是驗(yàn)證此假定的合理性及通過分析確立未倒圓角的開孔面板模型結(jié)果數(shù)據(jù)與四點(diǎn)支承不開孔模型及理論計(jì)算值之間的聯(lián)系。3、荷載計(jì)算國內(nèi)的點(diǎn)式玻璃采用四點(diǎn)支承形式的較為普遍,常用的玻璃厚度有8,10,12,15mm,玻璃板尺寸大多在2m×2m范圍內(nèi)。本文分析所采用的簡化模型尺寸為1.8m×2.0m,荷載按深圳地區(qū)C類場地10m高處取值。3.1風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算方法幕墻屬于外圍護(hù)構(gòu)件,按GB50009-2001《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(2006年版)計(jì)算:式中:wk為作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa);z為計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高,取10m。代入得:3.2垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值式中:BE為動(dòng)力放大系數(shù),取5.0;amax為水平地震影響系數(shù)最大值,取0.08;Gk為幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N);A為幕墻構(gòu)件的面積(mm2)。3.3作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值式中:SGk為重力荷載作為永久荷載產(chǎn)生的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值;Swk、SEk分別為風(fēng)荷載、地震作用作為可變荷載產(chǎn)生的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值;G、gw、gE為各效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù);yw、yE分別為風(fēng)荷載、地震作用效應(yīng)的組合系數(shù)。用于強(qiáng)度理論計(jì)算時(shí),采用Sw+0.5yESE設(shè)計(jì)值組合:q=1.4wk+0.5×1.3qEAk=1.4×1.262×10-3+0.5×1.3×1.23×10-4=1.847×10-3MPa;用于撓度理論計(jì)算時(shí),采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值:wk=1.262×10-3MPa。4、有限元模型4.1單元選擇及邊界處理玻璃面板選用的分析單元為殼單元shell63。由于點(diǎn)式玻璃幕墻所采用的是萬向活動(dòng)連接件,釋放了部分孔邊緣的平動(dòng)約束,因而有效地消除了連接可能產(chǎn)生的面板的薄膜效應(yīng)。因此四角開孔面板模型支座的處理方式為:一孔周邊施加X、Y、Z三向平動(dòng)約束,一孔周邊施加X、Y兩向平動(dòng)約束,一孔周邊施加X、Z向平動(dòng)約束,還有一孔周邊施加Z向平動(dòng)約束,以此使得面板有一定的面內(nèi)平動(dòng),更真實(shí)地模擬實(shí)際情況。四點(diǎn)支承不開孔模型索采用的是實(shí)單點(diǎn)加載方式,加載思路與四角開孔面板模型大致相同。玻璃面板的有限元模型如圖1所示。5、有限元分析5.1各厚度面板分析現(xiàn)取3組玻璃面板模型進(jìn)行分析,面板孔邊距均為125mm,厚度分別為10,12,15mm,其目的如下:⑴考查在面板孔邊距相同的情況下,隨著玻璃厚度的增大玻璃面板內(nèi)力和變形的變化情況;⑵上述條件相同的情況下,將四角開孔面板模型、四點(diǎn)支承不開孔模型的分析結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)行對比,考查分析模型的合理性;⑶通過分析確立邊未進(jìn)行倒角的角開孔面板模型結(jié)果數(shù)據(jù)與四點(diǎn)支承不開孔模型及理論計(jì)算值之間的聯(lián)系。模擬分析結(jié)果如圖2和表1。由此可知,隨著玻璃厚度的增大,玻璃板中心的應(yīng)力和變形明顯減校面板板中心處變形分析對比結(jié)果表明,未進(jìn)行倒角的四角開孔面板模型的變形值約為理論計(jì)算值和不開孔模型分析值的50%,即倒角處理后板中心變形會(huì)增大1倍,模型與理論值的偏差較校5.2不同孔邊距分析現(xiàn)取3組玻璃面板模型進(jìn)行分析,面板厚度均為12mm,面板孔邊距分別為100,125,150mm,其目的如下:⑴考查在面板厚度相同的情況下,隨著孔邊距的增大玻璃面板內(nèi)力及變形的變化情況;⑵上述條件相同的情況下,將四角開孔面板模型、四點(diǎn)支承不開孔模型的分析結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)行對比,考查分析模型的合理性;⑶由于四角開孔面板模型所模擬的是玻璃孔位尖邊未進(jìn)行倒角的情況,通過分析確立次模型結(jié)果數(shù)據(jù)與四點(diǎn)支承不開孔模型及理論計(jì)算值之間的聯(lián)系。分析結(jié)果見表2(圖略),可知隨著支承點(diǎn)孔心邊距的增大,玻璃板中心的應(yīng)力和變形相對減校這主要是由于玻璃板邊緣部分的反翹作用使得玻璃板中心和邊緣中心的應(yīng)力和變形得到有效控制。由面板板中心處變形分析對比結(jié)果可知,未進(jìn)行倒角四角開孔面板模型的變形值約為理論計(jì)算值及不開孔模型分析值的50%,即進(jìn)行倒角處理后板中心變形會(huì)增大1倍符合實(shí)際情況。該結(jié)論與上節(jié)的分析是一致的。5.3不同孔徑分析現(xiàn)取3組玻璃面板模型進(jìn)行分析,面板厚度均為12mm,孔邊距均為125mm,主要分析孔邊距對面板應(yīng)力及變形的影響。由表3的分析結(jié)果可知,隨著孔徑的增大,孔周圍的應(yīng)力值減小,證明孔徑太小會(huì)使孔周圍出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象。6、結(jié)論6.1當(dāng)玻璃尺寸和玻璃孔心邊距相同時(shí),玻璃厚度的增大使得玻璃板中心的位移不斷減校6.2由于玻璃板邊緣部分的反翹作用,隨著支承點(diǎn)孔心邊距的增大,玻璃板中心和邊緣中心的應(yīng)力和變形相對減小,且由于支承點(diǎn)的內(nèi)移,所承受的連接處的彎矩作用降低,有助于減少玻璃孔邊緣的應(yīng)力集中現(xiàn)象。6.3通過未倒圓角的開孔面板模型及四點(diǎn)支承不開孔模型的分析結(jié)果與理論計(jì)算值的對比,確立了有限元分析結(jié)果的有效性,證明上述兩種有限元處理方法在實(shí)際工程中應(yīng)用是可行的。參考文獻(xiàn)[1]趙西安.建筑幕墻工程手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002

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  • 淺談我國幕墻顧問行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景

    淺談我國幕墻顧問行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景馬世明(深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院門窗幕墻設(shè)計(jì)研究所深圳518031)摘要:隨著我國幕墻工程的迅速發(fā)展,國內(nèi)幕墻顧問作為一個(gè)新興行業(yè)也呼之欲出。文章論述了幕墻顧問的定義、必要性和工作內(nèi)容,總結(jié)了當(dāng)前我國幕墻顧問行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與困境,并對幕墻顧問行業(yè)的前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞:幕墻顧問現(xiàn)狀前景TalkingaboutthecurrentsituationandProspectofChina’sfacadeConsultantIndustryMaShiming(Door,Windows&CurtainWallResearchInstituteofSADIShenzhen518031,China)Abstract:Withtherapiddevelopmentofcurtainwallengineeringinchina,facadeconsultanthasgraduallyappearedasanemergingindustry.Thispaperfirstlydiscussedthedefinition,necessityandcontentofthefacadeconsultant,andthensummarizedthecurrentsituationanddilemmaofthefacadeconsultantindustry.Atlast,italsodescribedtheprospectoffacadeconsultantindustry.Keywords:FacadeConsultant;Currentsituation;Prospect一、引言近些年,隨著我國幕墻工程的迅速發(fā)展,國內(nèi)幕墻領(lǐng)域?qū)δ粔︻檰枺‵acadeConsultant)產(chǎn)生越來越多的需求,國內(nèi)幕墻顧問作為一個(gè)新興行業(yè)也呼之欲出。那么,什么是專業(yè)的幕墻顧問?他們能為客戶提供哪些專業(yè)服務(wù)?幕墻工程中是否真是需要幕墻顧問?本文將從這些問題入手,探討幕墻顧問的定義、必要性和工作內(nèi)容,總結(jié)我國幕墻顧問行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與困境,最后對幕墻顧問行業(yè)的前景進(jìn)行展望。二、幕墻顧問的定義、必要性和工作內(nèi)容(1)定義一般來說,幕墻顧問是獨(dú)立于業(yè)主開發(fā)商、承建商及物料供貨商,并只以委托人的利益為依歸的,通過提供專業(yè)的貫穿于整個(gè)幕墻工程的幕墻設(shè)計(jì)技術(shù)和服務(wù),協(xié)助業(yè)主、建筑師及承包商成功的完成幕墻工程的專業(yè)人員。幕墻顧問不會(huì)與任何影響他專業(yè)判斷的行業(yè)有商業(yè)聯(lián)系。(2)必要性眾所周知,幕墻行業(yè)的門檻較低,由于現(xiàn)階段幕墻工程的設(shè)計(jì)和施工不分家,幕墻所涉及的材料類型較多、行業(yè)監(jiān)管制度不全面等原因,承建單位在保證外表、功能符合要求的基礎(chǔ)上自由發(fā)揮的余地較大。幕墻的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料品質(zhì)、施工質(zhì)量等很難有專門的機(jī)構(gòu)去認(rèn)真審核、有效管理,其質(zhì)量也因此會(huì)有所折扣。而對于建筑工程的投資方業(yè)主,當(dāng)然希望自己的投資可以發(fā)揮最大的效益。為了確保良好的投資效益與工程質(zhì)量,業(yè)主迫切希望能有獨(dú)立的第三方從工程之初就介入其中,對整個(gè)幕墻工程的設(shè)計(jì)、施工、材料等有良好的監(jiān)督作用。業(yè)主引入幕墻顧問后,顧問工作在整個(gè)工程中將得到全面體現(xiàn):A)從建筑方案設(shè)計(jì)開始就協(xié)助建筑師的工作;B)負(fù)責(zé)招標(biāo)圖紙的設(shè)計(jì)及招標(biāo)文件的編制;C)參與招投標(biāo)工作,參與技術(shù)評標(biāo)、甄選優(yōu)秀承建商;D)工程開始后,對于幕墻所涉及的材料進(jìn)行審批,對施工圖紙及計(jì)算書進(jìn)行審查;E)對工地視察,及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中出現(xiàn)的問題并通報(bào)業(yè)主,及時(shí)整改;F)參與項(xiàng)目竣工驗(yàn)收,對整個(gè)幕墻工程進(jìn)行評估總結(jié)。由此可見,如果建筑工程配備了高素質(zhì)的專業(yè)幕墻顧問,對工程的順利進(jìn)行和質(zhì)量保證會(huì)起到舉足輕重的作用。而幕墻顧問參與建筑工程的模式,也是國外成熟建筑市場采用的普遍方式。此外,由于較多建筑師對幕墻設(shè)計(jì)并無較多了解,也缺乏專業(yè)經(jīng)驗(yàn),而幕墻作為建筑物的外衣又相當(dāng)重要,所以建筑師對于幕墻顧問也有強(qiáng)烈的需要。在國際建筑市場上,除了極少數(shù)建筑設(shè)計(jì)公司配備有專門的幕墻顧問設(shè)計(jì)外,其他多數(shù)建筑設(shè)計(jì)公司都聘請專業(yè)的幕墻顧問來協(xié)助建筑師進(jìn)行初步設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì),以期達(dá)到最佳建筑效果。最后,對于大多數(shù)中小型幕墻企業(yè)而言,由于自身設(shè)計(jì)力量不足,對于中大型項(xiàng)目的投標(biāo)或設(shè)計(jì)工作往往顯得力不從心,他們也不得不尋求專業(yè)幕墻顧問的幫助,通過與幕墻顧問的全力配合,努力實(shí)現(xiàn)投標(biāo)目標(biāo)和施工建設(shè)。(3)工作內(nèi)容具體來講,專業(yè)幕墻顧問的主要工作內(nèi)容有:A)為客戶提供樓宇建筑外裝飾方案,包括建筑外立面效果方案、外墻裝飾材料對比說明及選擇、幕墻和門窗系統(tǒng)對比說明及選擇、相關(guān)方案的成本估算,以及幕墻材料市場價(jià)格分析等。B)為客戶制定工程招標(biāo)文件,審查專業(yè)分包商的工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)計(jì)算。C)對產(chǎn)品加工和安裝質(zhì)量的檢查和控制,以及加工安裝材料的品質(zhì)鑒定。D)對工期計(jì)劃的制定和控制,對增項(xiàng)項(xiàng)目和修改項(xiàng)目的技術(shù)審查。E)對成本控制工程分步驗(yàn)收與分項(xiàng)驗(yàn)收,對工程竣工資料和總成本的審查等。三、當(dāng)前我國幕墻顧問行業(yè)現(xiàn)狀與困境當(dāng)前,國內(nèi)幕墻顧問行業(yè)才剛剛起步,屬于建筑方面的新興領(lǐng)域,其品牌發(fā)展較慢,技術(shù)人員缺乏,面臨外資同行的激烈競爭,主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn):(1)品牌發(fā)展較慢。據(jù)調(diào)查估計(jì),目前國內(nèi)從事幕墻設(shè)計(jì)咨詢顧問的公司或個(gè)人已經(jīng)有幾百家,但整體水平較低,有絕對影響力的品牌公司寥寥無幾,影響力稍大的公司有深圳銳拓(Ratoy)、奧雅娜(Arup)、邁進(jìn)(Meinhardt)等。對于新成立的顧問咨詢公司,業(yè)界對其認(rèn)可一般需要較長的過程,因此一家新幕墻顧問公司的起步是非常困難的,如果發(fā)展不好,很有可能就淪為一般的槍手公司,很難再上一個(gè)臺(tái)階到顧問公司了。如何突破品牌發(fā)展瓶頸,培育更多的優(yōu)秀幕墻顧問公司將是行業(yè)發(fā)展亟待解決的問題。(2)技術(shù)人才缺乏。通常而言,幕墻顧問應(yīng)該是技術(shù)水平較高、專業(yè)知識(shí)較為完備的高級人才。但目前國內(nèi)幕墻行業(yè)技術(shù)人才的整體水平并不樂觀。幕墻設(shè)計(jì)作為一個(gè)邊緣和專業(yè)交叉的學(xué)科,在國內(nèi)各大高校并未單獨(dú)開設(shè)此專業(yè),其人才培養(yǎng)一般在社會(huì)上完成,主要采取師傅帶徒弟的模式,以項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)來提升個(gè)人專業(yè)能力。但此模式需要大量時(shí)間,并且又往往事有較多個(gè)人行為影響,徒弟水平高低與師傅的能力和教授程度直接相關(guān),因此造成幕墻顧問行業(yè)的人才儲(chǔ)備很慢,專業(yè)水平良莠不齊。(3)外資同行的激烈競爭。正所謂外來的和尚好念經(jīng),不管他們水平如何(并不否認(rèn)某些實(shí)力超強(qiáng)的跨國公司),很多業(yè)主看中的是他們的國際化背景,這些業(yè)主愿意多化點(diǎn)錢請老外。目前國內(nèi)影響較大的幕墻顧問公司有邁進(jìn)(Meinhardt)、深圳銳拓(Ratoy)/歐化爾(Oval)、艾勒泰(Alt)等。外資幕墻顧問公司通過其較為前沿的設(shè)計(jì)理念,相對成熟的工作體系,在大型建筑工程中有較好的業(yè)績體現(xiàn)。相比之下,國內(nèi)幕墻顧問公司一般只能在中小工程中施展拳腳,還不具備與外資同行競爭大型工程顧問的實(shí)力。四、對我國幕墻顧問行業(yè)發(fā)展前景的展望我國幕墻行業(yè)經(jīng)過近三十年的發(fā)展,目前已經(jīng)成為世界第一幕墻生產(chǎn)和使用大國。隨著我國城市化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn),未來對幕墻的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和施工還有巨大的需求。當(dāng)然,在這個(gè)滿足需求的過程中,我國幕墻行業(yè)必將與國際幕墻行業(yè)接軌,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)專業(yè)化與科學(xué)化的整合。今后,幕墻設(shè)計(jì)、施工和顧問必將進(jìn)行更加有效的分工與合作,各領(lǐng)域會(huì)以更加獨(dú)立和專業(yè)的方式運(yùn)作,這將給國內(nèi)幕墻顧問行業(yè)帶來良好的發(fā)展機(jī)遇。因此,幕墻顧問行業(yè)應(yīng)努力抓住機(jī)遇,創(chuàng)造條件,自我完善,實(shí)現(xiàn)行業(yè)整體跨越式發(fā)展。(1)積極開展行業(yè)交流合作積極組織行業(yè)專家參加全國大型工程的評標(biāo)、評審,對新興幕墻工程中具有較高難度的幕墻新技術(shù)進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)論證,為這些大型工程的順利完成貢獻(xiàn)幕墻咨詢行業(yè)的力量,也時(shí)也將產(chǎn)生良好的社會(huì)影響。積極組織行業(yè)各類技術(shù)交流會(huì)議、技術(shù)培訓(xùn)班、標(biāo)準(zhǔn)宣貫會(huì),相互觀摩學(xué)習(xí),取長補(bǔ)短,為實(shí)現(xiàn)行業(yè)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基矗(2)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式努力創(chuàng)新幕墻顧問人才培養(yǎng)模式,積極探索校企聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制。新模式的設(shè)想是:在時(shí)機(jī)成熟的條件下,由高校選拔人才,由企業(yè)出資出專家進(jìn)行定點(diǎn)培養(yǎng),定向就業(yè),實(shí)現(xiàn)幕墻專業(yè)人才的高標(biāo)準(zhǔn)、高起點(diǎn)培養(yǎng)。標(biāo)準(zhǔn)化培養(yǎng)出來的人才應(yīng)具備的基本素質(zhì)有:A)精通各類幕墻的系統(tǒng)設(shè)計(jì);B)熟悉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、節(jié)能計(jì)算,掌握多種結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件;C)熟悉各類幕墻材料特性及品牌優(yōu)勢;D)熟悉幕墻施工工藝;E)精通幕墻造價(jià)?傊@些生力軍的加入必將大大提高行業(yè)整體技術(shù)水平,為行業(yè)發(fā)展帶來勃勃生機(jī)。(3)實(shí)施“走出去”戰(zhàn)略組織和鼓勵(lì)企業(yè)“走出去”,到國外參觀學(xué)習(xí)和開展技術(shù)交流,進(jìn)一步了解國際行業(yè)發(fā)展走向和最新技術(shù)動(dòng)態(tài),使國內(nèi)企業(yè)受到啟發(fā),為促進(jìn)行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展奠定基矗參考文獻(xiàn)【1】謝士濤,.幕墻設(shè)計(jì)的再探討.門窗,2007,(05)【2】李雄祥,陳展立,羅廣健,.建筑幕墻設(shè)計(jì)理論及其發(fā)展趨勢.廣東建材,2010,(04)【3】郭金花,.關(guān)于我國建筑幕墻設(shè)計(jì)行業(yè)的深化發(fā)展.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2010,(24)

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  • 斷橋鋁合金門窗系統(tǒng)中玻璃與隔熱條的有限元數(shù)值分析

    1前言近年來鋁合金門窗因具有輕質(zhì)高強(qiáng)、裝飾效果豐富等優(yōu)點(diǎn)而逐漸取代了鋼門窗,在能源緊張的今天隨著人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的提高,隔熱鋁合金門窗與幕墻在我國長江以北地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。根據(jù)JGJT151-2008《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》所提供的整樘門窗結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算公式,要提高鋁合金斷橋門窗(幕墻)的節(jié)能效果,需要從玻璃、窗框(幕墻框)、框與玻璃之間的連接材料來綜合考慮。Ut=(ΣAg·Ug+ΣAf·Uf+Σly·y)At式中:Ut、Ug、Uf分別為窗、窗玻璃、窗框的傳熱系數(shù);Ag、Af、At分別為窗玻璃、窗框、窗的面積;ly為玻璃區(qū)域邊緣長度;y為窗框與窗玻璃間的線傳熱系數(shù)。玻璃是斷橋鋁合金門窗(幕墻)的關(guān)鍵部件,玻璃的保溫隔熱性能與其間隔層層數(shù)、寬度、間隔層內(nèi)的氣體等有著重要關(guān)系。一般來說,在玻璃間隔層層數(shù)與寬度一定的情況下,向空氣層中填充惰性氣體,使空氣層無空氣對流,從而減少傳熱,可更好地提高節(jié)能效果。隔熱條也是斷橋鋁合金門窗(幕墻)的關(guān)鍵部件,從熱量傳遞的角度考慮,它將其內(nèi)外側(cè)的鋁型材完全斷開,可有效切斷鋁框熱流直接傳遞的路線,同時(shí)又將其內(nèi)外側(cè)鋁型材緊密連接,達(dá)到三者共同受力的目的。目前市場上有美式注膠式和歐式穿條式兩種[1],后者具有耐高溫、高濕性能良好,斷面設(shè)計(jì)豐富多樣,剪切失效后抗拉強(qiáng)度仍較高等諸多特點(diǎn),在市場上得到了廣泛應(yīng)用,本文只針對歐式穿條式隔熱條進(jìn)行相關(guān)分析。2材料性能參數(shù)玻璃與鋁材的物理性能計(jì)算參數(shù)取自GB50176《民用建筑設(shè)計(jì)熱工規(guī)范》,玻璃和鋁材的導(dǎo)熱系數(shù)l=0.76,0.84(Wm2·K),比熱容C=203,0.92。防水密封條熱工計(jì)算參數(shù)取自JGJT151-2008,材料分別為氯丁橡膠(PCP)、EPDM,純硅膠的導(dǎo)熱系數(shù)為0.23,0.25,0.35。3邊界條件界定ANSYS熱分析的邊界條件或初始條件可分為溫度、熱流率、熱流密度、對流輻射、絕熱生熱等幾種;而傳熱分析有以下3種邊界條件:①在邊界上給定溫度,屬強(qiáng)制邊界條件;②在邊界上給定熱流量,當(dāng)q=0時(shí)為絕熱邊界條件;③在邊界上給定對流換熱系數(shù)和對應(yīng)溫度。本文所有的傳熱分析的邊界條件均施加上述的第3類邊界條件。本節(jié)邊界條件界定所需的內(nèi)外、表面換熱系數(shù)及內(nèi)表面熱阻值如下:⑴內(nèi)表面換熱系數(shù)ai及熱阻Ri(適用于冬季、夏季):①墻面、地面、表面平整或有肋狀突出物的頂棚(h/s≤0.3),ai=8.7Wm2·K,Ri=0.11m2·K/W;②有肋狀突出物的頂棚(h/s>0.3),ai=7.6Wm2·K,Ri=0.13m2·K/W。⑵外表面的換熱系數(shù)ae及熱阻Re(適用于冬季):①外墻、屋頂、與室外空氣直接接觸的表面,ae=23.0Wm2·K,Re=0.4m2·K/W;②與室外空氣相通的不采暖地下室上面的樓板,ae=17.0Wm2·K,Re=0.06m2·K/W。4玻璃節(jié)能效果分析現(xiàn)對2組中空玻璃模型進(jìn)行分析,第1組對空氣層厚度分別為9,12,14,16mm的中空玻璃模型進(jìn)行對比分析,考察空氣層厚度對玻璃節(jié)能效果的影響;第2組3個(gè)模型的節(jié)能效果分析則是建立在對中空層填充不同性質(zhì)的惰性氣體展開的。中空玻璃有限元計(jì)算模型如圖1。4.1空氣層厚度的影響通過對各模型中空玻璃溫度分布云圖(略)的分析,可以得到4種空氣層厚度情況下室內(nèi)外的溫度差對比曲線(如圖2),可見隨著空氣層厚度的增大,內(nèi)外溫度差明顯增大,即室內(nèi)熱能的耗散越小,節(jié)能效果更佳。4.2間隔層填充氣體的影響考慮間隔層填充氣體對節(jié)能效果的影響時(shí),建立的模型分別對中空層填充氬氣和氙氣進(jìn)行分析。表1列出了空氣及上述兩種惰性氣體在不同溫度狀態(tài)下的導(dǎo)熱系數(shù)值;表2為模型分析所得3種填充氣體狀態(tài)下室內(nèi)外溫度差及熱流量結(jié)果對比。由上述分析可知,向中空層填充惰性氣體時(shí)熱流量值有不同程度的減小,其中填充氙氣時(shí)熱流量值相比氬氣與空氣有著明顯下降,節(jié)能效果尤為顯著。5隔熱條節(jié)能效果分析考慮隔熱條寬度的取值不同,對隔熱條寬度分別為17,20,22,24mm的4個(gè)鋁豎梃模型進(jìn)行分析。隔熱條采用標(biāo)準(zhǔn)原料配比為75%的PA66(含一些關(guān)鍵配料)和25%的玻璃纖維,導(dǎo)熱系數(shù)0.3Wm·K。通過溫度場分析獲得各鋁豎梃模型的溫度分布云圖,其中隔熱條寬度為17,24mm的對比如圖3,室內(nèi)外溫度差值對比曲線如圖4所示。分析結(jié)果表明,在PA66隔熱條中,傳熱分析的邊界條件相同時(shí),隨著隔熱條尺寸(寬度)的增大,其節(jié)能效果有明顯提高。但在考慮抗風(fēng)壓性能、選用同種型號隔熱條時(shí),則并非尺寸越大越好,已有研究表明[3],PA66隔熱條受到相同的風(fēng)壓載荷時(shí),其尺寸越大則承受的應(yīng)力越大,同時(shí)它的形變也越大,也會(huì)受到應(yīng)變的限制;同種尺寸但結(jié)構(gòu)不同的兩種PA66隔熱條中,工字型隔熱條比I字型隔熱條更適用于鋁合金型材。隔熱條對斷橋鋁型材整體影響較大,新鋁合金門窗產(chǎn)品在上市前要對其樣品進(jìn)行三性(即氣密性、水密性和抗風(fēng)壓性能)試驗(yàn),以測試其結(jié)構(gòu)的可靠性。6結(jié)論6.1對于中空玻璃,隨著空氣層厚度的增大,內(nèi)外溫差明顯增大,室內(nèi)熱能的耗散降低;向中空層填充惰性氣體時(shí)熱流量值有明顯下降,節(jié)能效果明顯提高。6.2在保證型材強(qiáng)度的條件下,增大隔熱條寬度的同時(shí)也使得型腔高度得到增大,同時(shí)也帶來熱阻的增大。當(dāng)傳熱分析的邊界條件相同時(shí),隨著隔熱條的尺寸(寬度)增大,其節(jié)能效果明顯提高。參考文獻(xiàn)[1]傅申森.斷橋鋁合金節(jié)能門窗[J].節(jié)能技術(shù),2007(12)[2]葛鐵軍,于文強(qiáng).隔熱條對鋁合金隔熱窗抗風(fēng)壓性能的影響[J].工程塑料應(yīng)用,2008(2)

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