浅谈建筑幕墙铝合金装饰条的设计

摘要：本文结合福州闽侨大厦工程，详细介绍了玻璃幕墙室外铝合金装饰条的设计，并对铝合金装饰条的特点及在设计中应注意的问题进行了分析。

关键字：铝合金装饰条、风荷载作用、装饰、遮阳

1.引言

随着我国经济的快速发展以及城镇化进程的加速，人们对建筑物的造

型及装饰效果的要求也越来越高。在诸多的高层建筑玻璃幕墙设计中，立

面上采用横、竖向的铝合金线条不仅满足了建筑的审美需要，而且较大截

面装饰条的采用，还会起到一定的遮阳作用，对建筑的节能有一定的影响。

现结合福州闽侨大厦幕墙工程，对玻璃幕墙室外采用的铝合金装饰条

的节点构造设计、结构安全性设计与施工等进行详细的阐述。

2.工程概况

该项目位于福州市，由东、西塔楼及裙楼组成，其中东塔楼40 层，建

筑高度155 米，西塔楼29 层，建筑高度112 米。立面采用玻璃幕墙，考虑

到建筑的外观和遮阳等效果，建筑设计了铝合金装饰条。其中东、西塔楼

的南北立面幕墙分格处设计有竖向铝合金装饰条,东、西塔楼的东西立面层

间位置的幕墙分格处，设有横向铝合金装饰条。

3.铝合金装饰线条的设计

3.1 设计思路

在该项目的的设计中，结合建筑的外观效果，综合考虑到铝合金装饰

条的结构安全性、经济可行性、安装便捷性等因素，对该项目的铝合金装

饰线条进行了设计。

3.2 铝合金装饰条节点设计

根据建筑设计， 东、西塔楼的南北立面幕墙分格处设计有竖向装饰条,

规格为200mmX40mm,装饰条采用铝合金型材，材质为6063-T6，转接固定

件采用6mm 厚铝合金型材。

考虑到装饰条的经济性以及铝型材的开模工艺，结合风荷载作用的计

算结果，确定装饰条的截面尺寸；该装饰条分前后两段，前面部分为开口

铝型材，用于安装泛光灯槽，后侧的铝型材通过铝合金转接件实现和幕墙

立柱的连接。具体的构造节点如图1 所示：

图1：带竖向铝合金装饰条节点图

考虑到施工安装因素和单元板块的运输效能，该铝合金装饰条和玻璃

幕墙单元板块采取后安装的设计，即玻璃幕墙板块（含装饰条的连接支座）

和装饰条分别加工，运输至施工现场，在幕墙板块吊装前在现场的拼装，

安装完成后，再进行整体板块的吊装。铝合金装饰条安装顺序如图2 所示：

图2：铝合金装饰条安装示意图

东、西塔楼的东西立面层间位置的幕墙分格处，设有横向的铝合金装

饰条，该铝合金装饰条悬挑尺寸较大，分别为800mm、600mm，其规格分

别为750mmX100mm 和550X100mm。由于该位置的铝合金线条尺寸过大，

设计中预留了2%的排水坡度，避免积水。

由于该铝合金装饰条的截面尺寸过大，设计中考虑到装饰条的经济性

以及铝合金型材的开模工艺，结合风荷载作用的计算结果，确定装饰条的

截面尺寸。其中横向规格为750mmX100mm 的装饰条分为三部分，尺寸分

别为（275+275+200）mmX100mm，横向规格为550mmX100mm 的装饰条分

为两部分，尺寸分别为（275+275）mmX100mm 铝合金线条的壁厚均为3mm。

铝合金装饰条分段之间采的连接，在铝型材设计中留有紧密配合的槽口，

几部分型材通过对穿连接成为一个整体，并在两端采用机械连接固定。铝

合金装饰条采用两侧6mm 铝合金型材转接固定件，和幕墙龙骨进行连接，

以保证装饰条的固定，装饰条两侧采用3mm 厚的单层铝板进行封口。具体

的构造节点如图3、图4 所示：

图3：铝合金装饰条横剖节点图 图4：铝合金装饰条竖剖节点图

考虑到施工安装因素和单元板块的运输效能，该铝合金装饰条和玻璃

幕墙单元板块采取后安装的设计，即玻璃幕墙板块（含装饰条的连接支座）

和装饰条分别加工，运输至施工现场，在幕墙板块吊装前在现场的拼装，

安装完成后，再进行整体板块的吊装。铝合金装饰条安装顺序如图5 所示：

图5：铝合金装饰条安装示意图

3.3 铝合金装饰条结构设计

铝合金装饰条主要受风荷载的作用，风荷载的体型系数的取值应根据

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）第8.3.3 条的规定:”计算维护构件

及其连接的风荷载时，檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，

局部风压体型系数 按照-2.0 进行取值”。

3.3.1 铝合金竖向装饰条结构计算

该项目东塔楼南北立面的竖向装饰条,主要受侧向风荷载作用，其计算

过程如下：

（1）计算说明

根据分格及幕墙所处的位置，选取最不利的位置进行计算。根据建筑

结构特点，按实际模型建模计算，装饰条悬挑长度为200mm,正面宽度为

40mm，总跨度按3700mm 计算，上下端各悬挑250mm，最大标高按155 米

考虑。材料：铝合金6063-T6，弹性模量：E=70000N/mm^2，弯曲抗弯强度：

fa=150N/mm^2，抗剪强度：fa=85N/mm^2。

（2）力学模型及基本假定（详图6：装饰条受力示意图，按照连续梁

结构计算）

截面参数（详图7：型材截面参数）

建筑规划与设计

2016.16 245

基层建设

245

图6 装饰条受力示意图 图7 型材截面参数

（1）荷载作用值

(1)风荷载计算：Wk=βgz×μz×μsl×w0-----(GB50009-2012)

式中：Wk---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m^2)

βgz---高度Z 处的阵风系数

μsl---局部风压体型系数

μz---风压高度变化系数

w0---基本风压(kN/m^2)

地面粗糙度： C 类地区，风荷载计算高度：H =155m,本工程基本风压：

w0 =0.70KN/m2。

（a)风压高度变化系数μz：

按照线性插值法，查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）表8.2.1

得,μz=1.81

(b)阵风系数βgz：

按照线性插值法，查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）表8.6.1

得,βgz=1.63

(c)局部风压体型系数μsl：该装饰条为突出构件，局部风压体型系数μ

sl =-2.0；

(d)风荷载标准值WK 和风荷载设计值W 计算：

所以 =1.63×2.0×1.81×0.7=4.13Kpa

W=γw×Wk =1.4×4.13=5.78kN/m^2

作用在横梁上的水平线荷载标准值：

作用在横梁上的水平线荷载设计值：

上部支点反力为：

P=0.826×3.7/2=1.53KN（标准值）

P1=1.16×3.7/2=2.15KN（设计值）

（2）装饰条强度计算

由侧面风荷载引起的跨中最大弯矩值为

M 1.35KN.m y 

此处按照刚度分配原则

1.35 0.805 .m

70000 24.533 70000 16.644

70000 24.533

y

1 1 2 2

1 1

y1 M KN

E I E I

M E I  

  









y - 0.805 0.545 .m y2 M  M  KN

作用在铝型材一上的最大弯曲应 力值为:

75.3MPa 150MPa

10688 *1.0

y1 805000

1max   









t W

M

作用在铝型材二上的最大弯曲应力值为:

56.8MPa 150MPa

7236 *1.0

380000

5665 *1.0

x 2 y 2 24000

2max    









 



t Wt

M

W

M

故型材强度满足要求！

装饰条刚度计算

Y 截面总惯性矩I=24.533+16.644=41.177cm^4,由侧面风荷载引起的挠

度为：

mm 37mm

100

36.28mm 3700 y     ,则型材刚度满足要求！

3.3.2 铝合金横向装饰条结构计算

该项目东塔楼东西立面的横向铝合金装饰条结构受力计算过程如下：

（1）计算说明

根据图纸分格及幕墙所处的位置，我们选取了最不利的位置进行计

算。根据建筑结构特点，按实际模型建模计算，型材跨度按1500mm 计算，

最大标高按155 米考虑。材料：铝合金6063-T6，弹性模量：E=70000N/mm^2，

弯曲抗弯强度：fa=150N/mm^2，抗剪强度：fa=85N/mm^2。

（2）力学模型及基本假设（详图8：装饰条受力示意图）

图8：装饰条受力示意图

（3）荷载作用值

(1)风荷载计算：Wk=βgz×μz×μsl×w0-----(GB50009-2012)

式中：Wk---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m^2)

βgz---高度Z 处的阵风系数

μsl---局部风压体型系数

μz---风压高度变化系数

w0---基本风压(kN/m^2)

地面粗糙度： C 类地区，风荷载计算高度：H =155m,本工程基本风压：

w0 =0.70KN/m2。

（a)风压高度变化系数μz：

按照线性插值法，查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）表8.2.1

得，μz=1.81

(b)阵风系数βgz：

按照线性插值法，查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）表8.6.1

得，βgz=1.63

(c)局部风压体型系数μsl：该装饰条为突出构件，局部风压体型系数μ

sl =-2.0

(d)风荷载标准值WK和风荷载设计值W 计算：

所以0 W w k gz sl z      =1.63×2.0×1.81×0.7=4.13Kpa

W=γw×Wk=1.4×4.13=5.78kN/m^2

考虑到负风向上，自重有利作用，且此处自重很小，可忽略不计

作用在横梁上的水平线荷载标准值：q N mm uk 4.13 0.75 3.09 / 1   

作用在横梁上的水平线荷载设计值：qu1 5.78 0.75 4.33N /mm   

（4）装饰条强度及挠度计算

1）型材抗弯强度校核

型材跨中最大弯矩为： 1.21 .m

8

4.33 1.5

8

ql2 2

max M  KN



 

下转第247 页

建筑规划与设计

2016.16