幕墙工程设计依据报告(方案设计)

原文:SG02-ZUT-RP-FC-00-0001 G0,2026-05-01,Zutari,38 页

Stargate SG02(二期 C1.2 地块)

方案设计报告——设计依据——幕墙工程

2026年5月1日
文件编号:SG02-ZUT-RP-FC-00-0001
版本:G0

文件控制记录

文件编制单位:
Zutari Engineering International (Pty) Ltd
营业执照编号 563571(12/2004)
阿联酋迪拜,Downtown Jebal Ali,Downtown Street,The Galleries 2号楼8层
邮政信箱 37596,迪拜
电话 +971 4 408 1500
传真 +971 4 575 1219
邮箱 dubai@zutari.com

文件控制
项目名称Stargate SG02(二期 C1.2 地块)文件编号SG02-ZUT-RP-FC-00-0001
业主Khazna Data Center l ALEC Data Center Solutions项目编号R0001009049-03
业主联系人业主参考号
版本日期版本说明/状态编制审核核验批准
(如需)
P02026/03/13概念设计CJGYGYPD
G02026/05/01方案设计CJGYGYPD
当前版本G0

版权所有|本文所含信息为 Zutari 及/或其业务合作方的保密及专有信息,其中可能包含与 Zutari 及/或我方业务目的相关的数据主体的个人信息。为保护相关信息及信息所有者的竞争地位,除本文编制所服务的目的外,不得将本文内容用于任何其他目的,亦不得披露或以其他方式处理。使用者仅可依赖本报告最终版本的准确性。信息的处理与披露受我方隐私声明约束,使用者须就未经授权使用或披露所产生的后果向 Zutari 作出赔偿。如有任何疑问,可联系 Zutari 信息官。

目录

1 幕墙工程

1.1 引言

本报告阐述位于阿联酋阿布扎比的 Stargate SG02(二期 C1.2 地块)建筑围护结构的技术与设计考虑事项。本报告作为 100% 概念设计阶段的一部分,提供幕墙工程方面的技术指导。所涉及的主要幕墙工程内容如下:

本开发项目包括:

1.2 设计规范与标准

阿联酋 Stargate 二期遵循以下设计规范与标准:

规范说明
阿联酋地方标准阿布扎比市政规范及地方规范
阿联酋阿布扎比地方管辖要求
阿布扎比绿色建筑法规
阿联酋消防与生命安全实施规范
ASCE07 2010建筑及其他结构最小设计荷载
ASTM E 1300建筑玻璃抗荷载能力确定标准实施规程
ADM 2010铝结构设计手册
AISC360 2010钢结构手册
ACI 318 M结构混凝土建筑规范要求
AAMA TIR A9金属幕墙紧固件设计指南

1.3 性能指标

本项目可持续性基准目标为 Estidama 3 珍珠级及 LEED v5 BD+C 金级。幕墙热工性能要求依据本项目的可持续发展目标确定。目前正通过能耗模拟评估进一步的能效提升空间,以量化遮阳构件以及相邻紧密排布建筑的遮挡所产生的影响。幕墙设计应考虑以下要求:

参数可持续性要求
办公楼外墙 U 值0.3 W/m2K
办公楼层间墙 U 值0.3 W/m2K
数据中心外墙 U 值0.2 W/m2K
屋面 U 值0.2 W/m2K
建议窗墙比<40%
外窗(窗及玻璃门)双层中空玻璃
U 值:1.8 W/m2.K
(玻璃与框架组合 U 值)
可见光透射比 VLT:0.40 至 0.45
玻璃太阳得热系数 SHGC:0.25

1.4 建筑几何定义

两栋「Stargate」建筑(SG2A 和 SG2B)为规则矩形体形,结构由首层和屋面组成。建筑平面尺寸约为 470 米×85 米。西立面为主立面,设有主入口及办公区,以玻璃幕墙系统配合建筑装饰翼为特征。其余北、南、东立面主要采用保温金属夹芯板饰面。

图 1:数据机房与办公楼

1.5 幕墙系统类型

图:办公楼幕墙类型

图:数据机房楼幕墙类型

图:门卫室建筑幕墙类型

图:数据机房楼幕墙类型

图:装卸区幕墙类型

图:1号门卫室建筑幕墙类型

图:2号门卫室建筑幕墙类型

注:2号门卫室防弹玻璃须经雇主在第4阶段确认。

图:附属建筑幕墙类型

图:附属建筑幕墙类型

图:生活及灌溉水箱幕墙类型

图:柴油罐幕墙类型

图:冲洗泵房幕墙类型

图:垃圾房幕墙类型

图:中压进线室幕墙类型

图:MW 水箱幕墙类型

图:电力串模块幕墙类型

1.6 荷载及荷载组合

1.6.1 基本荷载

符号含义
D恒荷载
W风荷载
L活荷载
T温度荷载
E地震荷载

1.6.2 分项系数荷载——强度设计

荷载编号组合
ULS11.4D
ULS21.2D + 1.0W
ULS31.2D + 1.6L
ULS41.2D + 1.0W + 1.0L
ULS51.2D + 1.2T

1.6.3 容许应力设计

荷载编号组合
SLS11.0D
SLS21.0D + 1.0W
SLS31.0D + 1.0L
SLS41.0D + 0.75(0.6W) + 0.75(1.0L)
SLS51.0D + 1.0T

1.6.3.1 恒荷载

恒荷载由建筑中所含全部建造材料的重量构成,包括但不限于墙体、楼板、屋面、吊顶、楼梯、固定隔墙、饰面、外墙饰面及其他类似的建筑和结构构件。

建筑围护材料的重度/密度:

材料重度或密度
玻璃2500 kg/m3
铝2700 kg/m3
钢7900 kg/m3
复合板50-100 kg/m3 / 30kg/Sqm.
保温材料125 kg/m3

1.6.3.2 活荷载

恒荷载与活荷载应符合 ASCE07 2010 的规定。

荷载类型说明
CL0.89 kN 集中活荷载,作用于完成面以上 1.1m 处
UL0.73 kN/m 均布活荷载,作用于完成面以上 1.1m 处
IL0.22 kN/(0.3m x 0.3m)压力/填充板荷载

1.6.3.3 温度荷载

温度作用通常针对结构钢和铝制构件进行考虑。本系统已按适应加工温度与安装温度之间温差所引起的热胀冷缩进行设计。

说明温度
加工温度24 ⁰C
夏季最高表面温度80 ⁰C
夏季最低表面温度5 ⁰C

1.6.3.4 地震荷载

依据 ASCE07-5,风险类别 IV,场地类别 B,抗震设计类别 C。

1.6.3.5 风荷载

风荷载依据 ADIBC2013 及 ASCE 7-05 确定。

风荷载——构件及围护结构

基本参数
建筑类型:封闭式
基本风速:45 m/s(50年重现期,3秒阵风)
地面粗糙度类别:C
风速压力系数(Kd):0.85

风压
风压/风吸(4区):+/-1.7 kPa
风吸(5区):+/-2.0 kPa

图 2:西立面风荷载分区图

图 3:北立面及南立面风荷载分区图

工程说明:

  1. 玻璃恒荷载的承重垫块按位于净跨 L/8 处考虑。
  2. 扣件式或压板式约束以幕墙分包商的设计为准。
  3. 每个支座采用 2 颗 M16 锚栓,见图纸所示。以分包商设计为准。

1.7 Trimoterm FTV 200 金属夹芯板幕墙 FS08 -A

1.7.1 保温夹芯板说明

Trimoterm FTV 是一种高性能保温夹芯板系统,专为满足现代建筑围护结构的严格要求而设计。该系统由不燃岩棉芯材(A1级)及两侧钢面层构成,钢面层厚度通常为 0.5 mm 至 0.7 mm。面板有多种板型可选,厚度范围为 50 mm 至 240 mm。本项目重点采用 200 mm 厚的 Trimoterm FTV Power T 型号。

已从多项参数对该系统性能进行评估,详见下表及本报告后续各小节:该系统具备耐火性能(EI240)、良好的保温性能以及符合要求的声学性能。此外,该系统还具备结构完整性、极高的气密性以及更高的安防性能。上述特性使其尤其适用于对安全性、耐久性和环境控制有严格要求的项目,如数据中心、工业设施及其他高风险或关键任务建筑。考虑的典型板材尺寸为宽 1m×长 5.0m。夹芯板含连接支座在内的总构造厚度为 300mm。

据了解,Trimoterm FTV 200 mm 饰面系统将用于以下区域:

性能参数Trimoterm FTV 200——数值符合性
阿布扎比民防局(ADCD)符合性ADCD 证书符合
最大可达耐火性能(EN 14509)**EI180符合
U 传热系数(W/m2K)***0.19 W/m2K符合
气密性50 Pa 下通过试件的计算空气流量 0.0033m3/h符合
空气声隔声量 Rw (C;Ctr) dB(EN 14509)Rw =31dB符合
水密性(EN 14509)A符合
安防性能B 级符合
重量(Fe 0,55/0,5)[kg/m²]27.9符合

图 4:Trimo 板构造

1.7.2 板型及典型节点

图:外侧面

图:内侧面

1.7.3 力学特性及 U 值

图:力学特性及 U 值

1.7.4 固定系统

本项目幕墙饰面模数按 5500 mm×1000 mm 的模块尺寸设计,与建筑的几何形体及尺寸布局精确对齐。这一模块化做法可确保视觉韵律一致、便于高效安装,并在满足结构与美观要求的同时保持与幕墙整体设计意图相符。

上述面板的安装将采用标准固定系统,以确保结构完整性、便于组装,并符合制造商指引及项目技术规格。

图:Trimoterm FTV 标准固定系统

1.7.5 固定设计及节点

图 5:保温夹芯板固定方案示意

夹芯板固定件:C 型槽钢:3mm 厚钢板折弯件

应力验算
计算应力:147 MPa
允许应力:164.7 MPa
利用率:89%
验算通过

图:连续幕墙静力计算简图

图:应力云图——强度 1.0DL+1.0WL

上部幕墙——办公楼 挠度验算
计算挠度:1.2mm
允许挠度:23 mm
利用率:77%

图:挠度云图——正常使用

夹芯板固定件:C 型支座:3mm 厚钢板折弯件

应力验算
计算应力:54.1 MPa
允许应力:164.7 MPa
利用率:33%
验算通过

图:支座静力计算简图

1.8 百叶系统 FS-09-A

建筑围护结构设有一套环绕数据机房设施周边连续布置的水平铝合金百叶叶片系统。该百叶组件兼具多项功能:体现建筑表现力、遮挡机电设备或设施,并允许通风气流通过。

百叶系统由水平铝合金百叶叶片构成,叶片安装于由铝合金竖向龙骨和铝合金饰面板组成的支承框架上。面板通过材料隔离垫片和固定螺钉固定于主体钢结构,并由钢副框支架提供中间结构支承。该安装方式可确保百叶组件承受风荷载,同时保持其沿建筑周边的建筑线型对齐。

百叶系统在周边的关键位置设有可开启检修门。通过可开启门机构,维护人员可到达可上人天沟平台,进行日常清洁、杂物清除及排水系统检查。

图 6:带可开启门的百叶

图:剖面图

百叶系统:钢副支架:200x100x5 RHS

应力验算
计算应力:37.3 MPa
允许应力:164 MPa
利用率:22.7%
验算通过

图:连续幕墙静力计算简图

图:应力云图——强度

百叶系统:钢副支架 挠度验算
计算挠度:1.7mm
允许挠度:23 mm
利用率:77%

图:挠度云图——正常使用

百叶系统:叶片

应力验算
计算应力:80.3 MPa
允许应力:103 MPa
利用率:78%
验算通过

图:连续幕墙静力计算简图

图:应力云图 1.0DL+1.0WL

百叶系统:钢副支架 挠度验算
计算挠度:12.2mm
允许挠度:22 mm
利用率:55%
验算通过

图:挠度云图——正常使用

1.9 天沟系统

天沟组件包含一套一体化雨水管理系统,由专用钢副框支架提供结构支承,支架锚固于建筑主体钢结构。该支承框架可确保天沟在承受屋面排水水力荷载及维护作业活荷载的同时保持结构完整性。

天沟按可上人平台设计,以便开展日常清洁和维护作业。行走面具备足够的宽度和承载能力,使维护人员能够安全到达天沟系统全长,进行检查、杂物清除及排水系统维护。

天沟的检修通道通过集成于天沟区上方水平铝合金百叶叶片组件内的可开启门提供。维护人员可经由该检修板直接从室内或相邻屋面区域进入天沟区域,无需外部脚手架或吊挂式检修设备。可开启门机构的设计可提供足以供人员进入的净开口,并在关闭时保持气密水密性能。

结构支承、可上人设计与专用检修设施三者的结合,可确保天沟系统在建筑全使用寿命期内得到妥善维护,避免天沟系统在设计时未考虑长期维护可达性而常见的排水失效和渗水问题。

图 7:天沟系统

1.10 玻璃幕墙 FS01-A、FS01-B、FS02

1.10.1 框架式幕墙系统

参数框架式幕墙系统
项目立面

图:项目立面

三维/二维横剖及平面节点

图:三维/二维横剖及平面节点

说明铝合金框架:断热;外装式压条;排水孔;内部泄水排水系统。室内玻璃的框架无需断热。框架型材及尺寸见图纸。
立柱:铝合金挤压型材。
层间板:属于幕墙系统组成部分的不透明层间板,内填岩棉保温层并设铝合金背板。
部件:门窗作为可开启部件集成于幕墙系统内。
热工性能:符合 Estidama 3 珍珠级要求,详见「性能指标」一节。
框架尺寸铝合金框架尺寸待计算(当前招标文件未包含框架尺寸)
热工及太阳光学性能
  • U 值:NFRC,1.8.00 W/m2K。
  • 太阳得热系数(SHGC):NFRC,0.25。
水密性按 AAMA 501 测试,测试压差取设计压力的 20%,最小压差 136.85 N/sq. m,最大压差 574.2 N/sq. m 时,无渗漏。

1.10.2 带竖向装饰翼的框架式幕墙

示意图节点

图:示意图

图:节点

节点

办公楼幕墙设计:方案 01(Zutari 推荐)

风荷载(面积 7.5m2

玻璃设计——验算:外片:6mm+1.52PBV+6mm 中空层:16mm 内片:8mm FT——上部楼层

应力验算
最大主应力:21.2 Mpa
验证:<70 Mpa
利用率:30%
验算通过

挠度验算
最大挠度:20mm
验证:<25mm
利用率:80%
验算通过

图:幕墙整体构造——平面图

图:幕墙+竖向装饰翼——平面图

框架设计(200x50mm 立柱型材)Ixx:931 cm4

幕墙——办公楼 应力验算
计算应力:80.10 MPa
允许应力:103 MPa
利用率:77%
验算通过

图:连续幕墙静力计算简图

图:应力云图——强度

幕墙——办公楼 挠度验算
计算挠度:17.8mm
允许挠度:23 mm
利用率:77%

图:挠度云图——正常使用

办公楼幕墙设计:方案 02

注:另已开展一项研究,以论证采用 3.0 m 宽板块、从而减少总体接缝数量的可行性。

玻璃设计——验算:外片:8mm+1.52PBV+8mm 中空层:16mm 内片:10mm FT——上部楼层

应力验算
最大主应力:14.60 Mpa
验证:<70 Mpa
利用率:21%
验算通过

挠度验算
最大挠度:24.25mm
验证:<25mm
利用率:97 %
验算通过

框架设计(200x50mm 立柱型材)+所有立柱内设 150 x45x5 mm 厚钢芯

上部幕墙——办公楼 应力验算
计算应力:64.10 MPa
允许应力:103 MPa
利用率:62%
验算通过

图:连续幕墙静力计算简图

图:应力云图——强度

上部幕墙——办公楼 挠度验算
计算挠度:14.25mm
允许挠度:23 mm
利用率:62%

图:挠度云图——正常使用

1.11 门卫室幕墙设计:FS13

门卫室玻璃采用 BR-4 级防弹玻璃。该玻璃由 8mm 厚外片玻璃及 4、12、8、8、4mm 厚的内片玻璃夹合而成,以达到规定的防弹等级。玻璃构造总厚度为 64.57mm。

图:玻璃构造

框架设计(137x60mm 立柱型材)

类型说明高度,mm宽度,mm
FS-13门卫室防弹幕墙20002100(模数)

框架尺寸

构件说明
立柱137x60mm(Ixx = 240.52 cm4)

框架设计准则

允许值说明
103 MPa钢型材允许应力
L / 200高度 < 3.0m 幕墙的允许挠度

设计验算
框架尺寸:2.0 x 2.1 m
风荷载:1.7kPa
活荷载:0.89kN,0.73kN/m(挠度小于允许值,非控制工况!)
弯曲应力:48.30 Mpa < 103 Mpa(w×l²/8 × y/Ixx)
挠度:4.6mm < 10.0mm(5/384 × W×l⁴/EI)
验算通过!

1.12 GRC 板 FS07

玻璃纤维增强混凝土(GFRC)系统是一种掺入优质玻璃纤维的混凝土混合料。该材料耐久性好,可模制成多种形状、造型和表面效果的轻质板材。作为一种可浇注材料,它可浇注或喷射入模具或模板中,几乎可形成任意形状或轮廓——从肋纹图案、表面纹理到小半径曲面乃至有机自由曲面。GFRC 可实现多种饰面效果,常用做法如下:

光面/抛光:对表面进行抛光,形成类似抛光石材的光滑饰面。

仿石饰面:对表面进行处理,以仿制石材饰面效果。

颜料:可在混合料中掺入颜料,以形成多种颜色和色调。

酸蚀:用酸对表面进行处理,以形成更明显的纹理。

喷砂:对表面进行喷砂处理,以形成带纹理的饰面。

1.13 天然石材 FS14

天然石材饰面是一种耐久且典雅的饰面,可赋予墙面经典、高档的外观。其价值在于天然质感、独特个性以及对室内外空间的提升作用。

天然石材饰面有多种类型可选,包括板岩、砂岩、石灰岩、花岗岩、石英岩及玄武岩,可适用于现代、质朴或传统风格的设计。在合适的基层上正确安装,对于控制潮气和确保长期性能十分重要。

1.14 EPOD——数据机房接口

EPOD 为预制模块化结构系统,用于容纳设施的电气基础设施。

EPOD 与数据机房之间的接口已完成研究和深化。

数据机房门框由独立的钢门式框架支承,该框架按承受 EPOD 因层间位移传递的压力荷载设计。该门式框架作为独立结构工作,可确保对门框和夹芯板提供足够支承,同时防止建筑运行期间出现鼓凸或损坏。

图:平面图

图:剖面图

数据机房—EPOD 接口门式框架

应力验算
计算应力:136.6 MPa
允许应力:166 MPa
利用率:82%
验算通过

图:门式框架静力计算简图

框架尺寸:200x100x5mm RHS 钢

图:框架应力云图

1.15 幕墙检修通道与维护

1.15.1 引言

幕墙检修通道策略系根据建筑几何形体、可达性、幕墙类型、清洁与维护要求以及安全与安保要求制定。现阶段假定了以下原则,提出供讨论并由业主认可。

透明幕墙与不透明幕墙均应可到达,以便进行清洁及维护/维修。

透明玻璃应每 3 个月清洁一次,不透明幕墙每年清洁一次(如需)。

幕墙检修通道策略考虑了拟用设备的供电和供水需求。电源点和水源点的设置应与建筑师协调,出口设计由机电专业和建筑师负责。如业主拟购置相关设备,幕墙检修设备的存放空间应与建筑师协调。

清洁及轻度维护通常将视幕墙条件和地面完成面情况,采用手动伸缩杆、泵送供水杆或 MEWP 进行。

1.15.2 幕墙检修通道策略

幕墙说明预计频次系统考虑事项图片
1:上部楼层幕墙更换玻璃及不透明幕墙玻璃幕墙——每季度
不透明幕墙(板材)——每半年(以质保要求为准)
移动式升降工作平台 MEWP更换及维护通道:可采用移动式升降工作平台到达外幕墙进行维修和维护。该作业取决于地面层的结构承载能力以及设备作业和调动所需的净空。

图

2:首层低位幕墙清洁及更换玻璃和不透明幕墙玻璃幕墙——每季度
不透明幕墙(板材)——每半年(以幕墙质保要求为准)
直接到达/供水伸缩杆清洁:首层所有玻璃幕墙均可使用长柄工具到达,幕墙可经常清洗。
不透明幕墙可直接到达或借助 MEWP 到达。
玻璃更换:可使用玻璃推车及玻璃吸吊机/安装机器人直接更换玻璃。

图

1.15.3 门卫室幕墙检修通道策略

门卫室的幕墙、玻璃及雨篷按可全部从地面层到达进行设计,采用移动式升降工作平台(MEWP)及沿周边按图纸所示路线布置的供水杆系统。日常门窗及幕墙清洁将主要在地面层采用伸缩式供水杆进行。较高或退进的构件将从 MEWP 吊篮内采用高压水枪清洗,以到达幕墙剖面所示的围护部位。

升降车行驶路线布置确认,外部铺装、进场道路及护柱之间的间隙可为 MEWP 在行驶和作业两种状态下提供到达门卫室全部四个立面的连续通道。在这些位置,同一检修通道策略也将用于幕墙小型维护,包括更换密封胶、调整外露固定件、更换可达的玻璃单元,以及检查或维修雨篷上安装的设备与照明。所有作业均将由经过培训并持证的 MEWP 操作人员,按照项目专用的施工方法说明和风险评估,依据当地相关法规以及幕墙与 MEWP 作业的行业指南实施。

1.16 后续深化设计计划工作

1.16.1 幕墙工程

1.16.2 幕墙检修通道与维护