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马世明
毕业院校:武汉理工大学、同济大学经管学院EMBA
意大利米兰理工大学建筑与规划硕士
从事专业:幕墙设计,幕墙顾问,幕墙施工监察,造价审查
专业年限:14年
技术职务:
中国建筑幕墙门窗专家设计师协会专家组成员;中国门窗幕墙行业企业专家委员会成员;建设部中建基门窗幕墙专家组成员;深圳市土木建筑学会幕墙专业委员会专家;2009年接受深圳总院领导任命,担任总院直属分所门窗幕墙设计研究所任所长。
简介:
马世明,建设部中建基门窗幕墙专家组成员/深圳市土木建筑学会幕墙专业委员会专家/中国(香港)门窗幕墙专家学者设计师协会专家/幕墙高级研究员,专业年限:14年,武汉理工土木工程学士,同济大学经管学院EMBA/意大利米兰理工大学建筑与规划硕士。
担任过中国移动信息大厦、深圳中信银行大厦、中国银行合肥客服中心、深圳鼎和大厦、中国农业银行合肥分行、九江市民中心、淮安茂业时代广场、锦州茂业中心、江门广电中心、科威特(Capital Tower)资本大厦、湖南省科学技术馆等大型项目的幕墙顾问和工程师。
曾参与深圳商会中心、深圳腾讯大厦、上海微软研究中心、厦门观音山国际营运中心、三亚凤凰机场、胶南广电中心、湖南省地税局大楼、海南省委办公楼、首都国际机场三号航站楼、东莞台商大厦、株洲广电中心的设计工作,精通各类幕墙系统的设计和计算,具有宽阔的视野和丰富的幕墙顾问经验。


  • 点式玻璃幕墙面板承载力及变形性能的有限元分析

    1、引言点式支承玻璃为多点支承板,板本身在风力作用下受弯,且在支承点处应力集中程度很高,应力值也很大。圆洞加工精度高、研磨仔细,残留微缺陷(如崩边、V形缺口等)少,则应力集中程度低,应力较均匀,反之应力集中程度高,容易产生局部破裂。此外,板弯曲后边缘翘曲、板面转动,如果支承头可以随玻璃面板转动而转动,则应力程度可大大降低[1]。点式支承玻璃的受力变形特性与有框、隐框玻璃有很大不同,而现有规范未能充分考虑到点式支承玻璃的设计特点,因此有必要对点式支承玻璃变形性能及其影响因素进行研究。2、研究目的2.1考查玻璃面板在孔边距相同、玻璃厚度不同,以及玻璃厚度相同、面板孔边距不同这2种情况的内力及变形的变化情况。2.2将四角开孔面板模型、四点支承不开孔模型的分析结果与理论计算值进行对比,考查分析模型的合理性。2.3由于四角开孔面板模型所模拟的是玻璃孔位尖边未进行倒角的情况,其应力及变形值难免与真实施工有所不同,小孔的理论应力系数一般为3,即倒圆角后的孔边应力应为未倒角时的1/3。本文分析的一个目的是验证此假定的合理性及通过分析确立未倒圆角的开孔面板模型结果数据与四点支承不开孔模型及理论计算值之间的联系。3、荷载计算国内的点式玻璃采用四点支承形式的较为普遍,常用的玻璃厚度有8,10,12,15mm,玻璃板尺寸大多在2m×2m范围内。本文分析所采用的简化模型尺寸为1.8m×2.0m,荷载按深圳地区C类场地10m高处取值。3.1风荷载标准值的计算方法幕墙属于外围护构件,按GB50009-2001《建筑结构荷载规范》(2006年版)计算:式中:wk为作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa);z为计算点标高,取10m。代入得:3.2垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值式中:BE为动力放大系数,取5.0;amax为水平地震影响系数最大值,取0.08;Gk为幕墙构件的重力荷载标准值(N);A为幕墙构件的面积(mm2)。3.3作用效应组合设计值式中:SGk为重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值;Swk、SEk分别为风荷载、地震作用作为可变荷载产生的效应标准值;G、gw、gE为各效应的分项系数;yw、yE分别为风荷载、地震作用效应的组合系数。用于强度理论计算时,采用Sw+0.5yESE设计值组合: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;用于挠度理论计算时,采用Sw标准值:wk=1.262×10-3MPa。4、有限元模型4.1单元选择及边界处理玻璃面板选用的分析单元为壳单元shell63。由于点式玻璃幕墙所采用的是万向活动连接件,释放了部分孔边缘的平动约束,因而有效地消除了连接可能产生的面板的薄膜效应。因此四角开孔面板模型支座的处理方式为:一孔周边施加X、Y、Z三向平动约束,一孔周边施加X、Y两向平动约束,一孔周边施加X、Z向平动约束,还有一孔周边施加Z向平动约束,以此使得面板有一定的面内平动,更真实地模拟实际情况。四点支承不开孔模型索采用的是实单点加载方式,加载思路与四角开孔面板模型大致相同。玻璃面板的有限元模型如图1所示。5、有限元分析5.1各厚度面板分析现取3组玻璃面板模型进行分析,面板孔边距均为125mm,厚度分别为10,12,15mm,其目的如下:⑴考查在面板孔边距相同的情况下,随着玻璃厚度的增大玻璃面板内力和变形的变化情况;⑵上述条件相同的情况下,将四角开孔面板模型、四点支承不开孔模型的分析结果与理论计算值进行对比,考查分析模型的合理性;⑶通过分析确立边未进行倒角的角开孔面板模型结果数据与四点支承不开孔模型及理论计算值之间的联系。模拟分析结果如图2和表1。由此可知,随着玻璃厚度的增大,玻璃板中心的应力和变形明显减校面板板中心处变形分析对比结果表明,未进行倒角的四角开孔面板模型的变形值约为理论计算值和不开孔模型分析值的50%,即倒角处理后板中心变形会增大1倍,模型与理论值的偏差较校5.2不同孔边距分析现取3组玻璃面板模型进行分析,面板厚度均为12mm,面板孔边距分别为100,125,150mm,其目的如下:⑴考查在面板厚度相同的情况下,随着孔边距的增大玻璃面板内力及变形的变化情况;⑵上述条件相同的情况下,将四角开孔面板模型、四点支承不开孔模型的分析结果与理论计算值进行对比,考查分析模型的合理性;⑶由于四角开孔面板模型所模拟的是玻璃孔位尖边未进行倒角的情况,通过分析确立次模型结果数据与四点支承不开孔模型及理论计算值之间的联系。分析结果见表2(图略),可知随着支承点孔心边距的增大,玻璃板中心的应力和变形相对减校这主要是由于玻璃板边缘部分的反翘作用使得玻璃板中心和边缘中心的应力和变形得到有效控制。由面板板中心处变形分析对比结果可知,未进行倒角四角开孔面板模型的变形值约为理论计算值及不开孔模型分析值的50%,即进行倒角处理后板中心变形会增大1倍符合实际情况。该结论与上节的分析是一致的。5.3不同孔径分析现取3组玻璃面板模型进行分析,面板厚度均为12mm,孔边距均为125mm,主要分析孔边距对面板应力及变形的影响。由表3的分析结果可知,随着孔径的增大,孔周围的应力值减小,证明孔径太小会使孔周围出现明显的应力集中现象。6、结论6.1当玻璃尺寸和玻璃孔心边距相同时,玻璃厚度的增大使得玻璃板中心的位移不断减校6.2由于玻璃板边缘部分的反翘作用,随着支承点孔心边距的增大,玻璃板中心和边缘中心的应力和变形相对减小,且由于支承点的内移,所承受的连接处的弯矩作用降低,有助于减少玻璃孔边缘的应力集中现象。6.3通过未倒圆角的开孔面板模型及四点支承不开孔模型的分析结果与理论计算值的对比,确立了有限元分析结果的有效性,证明上述两种有限元处理方法在实际工程中应用是可行的。参考文献[1]赵西安.建筑幕墙工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2002

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  • 浅谈我国幕墙顾问行业的发展现状与前景

    浅谈我国幕墙顾问行业的发展现状与前景马世明(深圳市建筑设计研究总院门窗幕墙设计研究所深圳518031)摘要:随着我国幕墙工程的迅速发展,国内幕墙顾问作为一个新兴行业也呼之欲出。文章论述了幕墙顾问的定义、必要性和工作内容,总结了当前我国幕墙顾问行业的发展现状与困境,并对幕墙顾问行业的前景进行了展望。关键词:幕墙顾问现状前景TalkingaboutthecurrentsituationandProspectofChina’sfacadeConsultantIndustryMaShiming(Door,Windows&CurtainWallResearchInstituteofSADIShenzhen518031,China)Abstract:Withtherapiddevelopmentofcurtainwallengineeringinchina,facadeconsultanthasgraduallyappearedasanemergingindustry。Thispaperfirstlydiscussedthedefinition,necessityandcontentofthefacadeconsultant,andthensummarizedthecurrentsituationanddilemmaofthefacadeconsultantindustry。Atlast,italsodescribedtheprospectoffacadeconsultantindustry。Keywords:FacadeConsultant;Currentsituation;Prospect一、引言近些年,随着我国幕墙工程的迅速发展,国内幕墙领域对幕墙顾问(FacadeConsultant)产生越来越多的需求,国内幕墙顾问作为一个新兴行业也呼之欲出。那么,什么是专业的幕墙顾问?他们能为客户提供哪些专业服务?幕墙工程中是否真是需要幕墙顾问?本文将从这些问题入手,探讨幕墙顾问的定义、必要性和工作内容,总结我国幕墙顾问行业的发展现状与困境,最后对幕墙顾问行业的前景进行展望。二、幕墙顾问的定义、必要性和工作内容(1)定义一般来说,幕墙顾问是独立于业主开发商、承建商及物料供货商,并只以委托人的利益为依归的,通过提供专业的贯穿于整个幕墙工程的幕墙设计技术和服务,协助业主、建筑师及承包商成功的完成幕墙工程的专业人员。幕墙顾问不会与任何影响他专业判断的行业有商业联系。(2)必要性众所周知,幕墙行业的门槛较低,由于现阶段幕墙工程的设计和施工不分家,幕墙所涉及的材料类型较多、行业监管制度不全面等原因,承建单位在保证外表、功能符合要求的基础上自由发挥的余地较大。幕墙的系统设计、结构设计、材料品质、施工质量等很难有专门的机构去认真审核、有效管理,其质量也因此会有所折扣。而对于建筑工程的投资方业主,当然希望自己的投资可以发挥最大的效益。为了确保良好的投资效益与工程质量,业主迫切希望能有独立的第三方从工程之初就介入其中,对整个幕墙工程的设计、施工、材料等有良好的监督作用。业主引入幕墙顾问后,顾问工作在整个工程中将得到全面体现:A)从建筑方案设计开始就协助建筑师的工作;B)负责招标图纸的设计及招标文件的编制;C)参与招投标工作,参与技术评标、甄选优秀承建商;D)工程开始后,对于幕墙所涉及的材料进行审批,对施工图纸及计算书进行审查;E)对工地视察,及时发现施工中出现的问题并通报业主,及时整改;F)参与项目竣工验收,对整个幕墙工程进行评估总结。由此可见,如果建筑工程配备了高素质的专业幕墙顾问,对工程的顺利进行和质量保证会起到举足轻重的作用。而幕墙顾问参与建筑工程的模式,也是国外成熟建筑市场采用的普遍方式。此外,由于较多建筑师对幕墙设计并无较多了解,也缺乏专业经验,而幕墙作为建筑物的外衣又相当重要,所以建筑师对于幕墙顾问也有强烈的需要。在国际建筑市场上,除了极少数建筑设计公司配备有专门的幕墙顾问设计外,其他多数建筑设计公司都聘请专业的幕墙顾问来协助建筑师进行初步设计、深化设计,以期达到最佳建筑效果。最后,对于大多数中小型幕墙企业而言,由于自身设计力量不足,对于中大型项目的投标或设计工作往往显得力不从心,他们也不得不寻求专业幕墙顾问的帮助,通过与幕墙顾问的全力配合,努力实现投标目标和施工建设。(3)工作内容具体来讲,专业幕墙顾问的主要工作内容有:A)为客户提供楼宇建筑外装饰方案,包括建筑外立面效果方案、外墙装饰材料对比说明及选择、幕墙和门窗系统对比说明及选择、相关方案的成本估算,以及幕墙材料市场价格分析等。B)为客户制定工程招标文件,审查专业分包商的工程图纸设计和设计计算。C)对产品加工和安装质量的检查和控制,以及加工安装材料的品质鉴定。D)对工期计划的制定和控制,对增项项目和修改项目的技术审查。E)对成本控制工程分步验收与分项验收,对工程竣工资料和总成本的审查等。三、当前我国幕墙顾问行业现状与困境当前,国内幕墙顾问行业才刚刚起步,属于建筑方面的新兴领域,其品牌发展较慢,技术人员缺乏,面临外资同行的激烈竞争,主要表现为以下几点:(1)品牌发展较慢。据调查估计,目前国内从事幕墙设计咨询顾问的公司或个人已经有几百家,但整体水平较低,有绝对影响力的品牌公司寥寥无几,影响力稍大的公司有深圳锐拓(Ratoy)、奥雅娜(Arup)、迈进(Meinhardt)等。对于新成立的顾问咨询公司,业界对其认可一般需要较长的过程,因此一家新幕墙顾问公司的起步是非常困难的,如果发展不好,很有可能就沦为一般的枪手公司,很难再上一个台阶到顾问公司了。如何突破品牌发展瓶颈,培育更多的优秀幕墙顾问公司将是行业发展亟待解决的问题。(2)技术人才缺乏。通常而言,幕墙顾问应该是技术水平较高、专业知识较为完备的高级人才。但目前国内幕墙行业技术人才的整体水平并不乐观。幕墙设计作为一个边缘和专业交叉的学科,在国内各大高校并未单独开设此专业,其人才培养一般在社会上完成,主要采取师傅带徒弟的模式,以项目实战来提升个人专业能力。但此模式需要大量时间,并且又往往事有较多个人行为影响,徒弟水平高低与师傅的能力和教授程度直接相关,因此造成幕墙顾问行业的人才储备很慢,专业水平良莠不齐。(3)外资同行的激烈竞争。正所谓外来的和尚好念经,不管他们水平如何(并不否认某些实力超强的跨国公司),很多业主看中的是他们的国际化背景,这些业主愿意多化点钱请老外。目前国内影响较大的幕墙顾问公司有迈进(Meinhardt)、深圳锐拓(Ratoy)/欧化尔(Oval)、艾勒泰(Alt)等。外资幕墙顾问公司通过其较为前沿的设计理念,相对成熟的工作体系,在大型建筑工程中有较好的业绩体现。相比之下,国内幕墙顾问公司一般只能在中小工程中施展拳脚,还不具备与外资同行竞争大型工程顾问的实力。四、对我国幕墙顾问行业发展前景的展望我国幕墙行业经过近三十年的发展,目前已经成为世界第一幕墙生产和使用大国。随着我国城市化进程的持续推进,未来对幕墙的生产、设计和施工还有巨大的需求。当然,在这个满足需求的过程中,我国幕墙行业必将与国际幕墙行业接轨,进一步实现专业化与科学化的整合。今后,幕墙设计、施工和顾问必将进行更加有效的分工与合作,各领域会以更加独立和专业的方式运作,这将给国内幕墙顾问行业带来良好的发展机遇。因此,幕墙顾问行业应努力抓住机遇,创造条件,自我完善,实现行业整体跨越式发展。(1)积极开展行业交流合作积极组织行业专家参加全国大型工程的评标、评审,对新兴幕墙工程中具有较高难度的幕墙新技术进行专项技术论证,为这些大型工程的顺利完成贡献幕墙咨询行业的力量,也时也将产生良好的社会影响。积极组织行业各类技术交流会议、技术培训班、标准宣贯会,相互观摩学习,取长补短,为实现行业规范化、标准化和科学化发展打下坚实基矗(2)创新人才培养模式努力创新幕墙顾问人才培养模式,积极探索校企联合培养机制。新模式的设想是:在时机成熟的条件下,由高校选拔人才,由企业出资出专家进行定点培养,定向就业,实现幕墙专业人才的高标准、高起点培养。标准化培养出来的人才应具备的基本素质有:A)精通各类幕墙的系统设计;B)熟悉结构设计、节能计算,掌握多种结构计算软件;C)熟悉各类幕墙材料特性及品牌优势;D)熟悉幕墙施工工艺;E)精通幕墙造价。总之,这些生力军的加入必将大大提高行业整体技术水平,为行业发展带来勃勃生机。(3)实施“走出去”战略组织和鼓励企业“走出去”,到国外参观学习和开展技术交流,进一步了解国际行业发展走向和最新技术动态,使国内企业受到启发,为促进行业创新发展奠定基矗参考文献【1】谢士涛,。幕墙设计的再探讨。门窗,2007,(05)【2】李雄祥,陈展立,罗广健,。建筑幕墙设计理论及其发展趋势。广东建材,2010,(04)【3】郭金花,。关于我国建筑幕墙设计行业的深化发展。科技创新导报,2010,(24)

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  • 断桥铝合金门窗系统中玻璃与隔热条的有限元数值分析

    1前言近年来铝合金门窗因具有轻质高强、装饰效果丰富等优点而逐渐取代了钢门窗,在能源紧张的今天随着人们节能环保意识的提高,隔热铝合金门窗与幕墙在我国长江以北地区得到了广泛应用。根据JGJT151-2008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》所提供的整樘门窗结构的理论计算公式,要提高铝合金断桥门窗(幕墙)的节能效果,需要从玻璃、窗框(幕墙框)、框与玻璃之间的连接材料来综合考虑。Ut=(ΣAg·Ug+ΣAf·Uf+Σly·y)At式中:Ut、Ug、Uf分别为窗、窗玻璃、窗框的传热系数;Ag、Af、At分别为窗玻璃、窗框、窗的面积;ly为玻璃区域边缘长度;y为窗框与窗玻璃间的线传热系数。玻璃是断桥铝合金门窗(幕墙)的关键部件,玻璃的保温隔热性能与其间隔层层数、宽度、间隔层内的气体等有着重要关系。一般来说,在玻璃间隔层层数与宽度一定的情况下,向空气层中填充惰性气体,使空气层无空气对流,从而减少传热,可更好地提高节能效果。隔热条也是断桥铝合金门窗(幕墙)的关键部件,从热量传递的角度考虑,它将其内外侧的铝型材完全断开,可有效切断铝框热流直接传递的路线,同时又将其内外侧铝型材紧密连接,达到三者共同受力的目的。目前市场上有美式注胶式和欧式穿条式两种[1],后者具有耐高温、高湿性能良好,断面设计丰富多样,剪切失效后抗拉强度仍较高等诸多特点,在市场上得到了广泛应用,本文只针对欧式穿条式隔热条进行相关分析。2材料性能参数玻璃与铝材的物理性能计算参数取自GB50176《民用建筑设计热工规范》,玻璃和铝材的导热系数l=0.76,0.84(Wm2·K),比热容C=203,0.92。防水密封条热工计算参数取自JGJT151-2008,材料分别为氯丁橡胶(PCP)、EPDM,纯硅胶的导热系数为0.23,0.25,0.35。3边界条件界定ANSYS热分析的边界条件或初始条件可分为温度、热流率、热流密度、对流辐射、绝热生热等几种;而传热分析有以下3种边界条件:①在边界上给定温度,属强制边界条件;②在边界上给定热流量,当q=0时为绝热边界条件;③在边界上给定对流换热系数和对应温度。本文所有的传热分析的边界条件均施加上述的第3类边界条件。本节边界条件界定所需的内外、表面换热系数及内表面热阻值如下:⑴内表面换热系数ai及热阻Ri(适用于冬季、夏季):①墙面、地面、表面平整或有肋状突出物的顶棚(h/s≤0.3),ai=8.7Wm2·K,Ri=0.11m2·K/W;②有肋状突出物的顶棚(h/s>0.3),ai=7.6Wm2·K,Ri=0.13m2·K/W。⑵外表面的换热系数ae及热阻Re(适用于冬季):①外墙、屋顶、与室外空气直接接触的表面,ae=23.0Wm2·K,Re=0.4m2·K/W;②与室外空气相通的不采暖地下室上面的楼板,ae=17.0Wm2·K,Re=0.06m2·K/W。4玻璃节能效果分析现对2组中空玻璃模型进行分析,第1组对空气层厚度分别为9,12,14,16mm的中空玻璃模型进行对比分析,考察空气层厚度对玻璃节能效果的影响;第2组3个模型的节能效果分析则是建立在对中空层填充不同性质的惰性气体展开的。中空玻璃有限元计算模型如图1。4.1空气层厚度的影响通过对各模型中空玻璃温度分布云图(略)的分析,可以得到4种空气层厚度情况下室内外的温度差对比曲线(如图2),可见随着空气层厚度的增大,内外温度差明显增大,即室内热能的耗散越小,节能效果更佳。4.2间隔层填充气体的影响考虑间隔层填充气体对节能效果的影响时,建立的模型分别对中空层填充氩气和氙气进行分析。表1列出了空气及上述两种惰性气体在不同温度状态下的导热系数值;表2为模型分析所得3种填充气体状态下室内外温度差及热流量结果对比。由上述分析可知,向中空层填充惰性气体时热流量值有不同程度的减小,其中填充氙气时热流量值相比氩气与空气有着明显下降,节能效果尤为显著。5隔热条节能效果分析考虑隔热条宽度的取值不同,对隔热条宽度分别为17,20,22,24mm的4个铝竖梃模型进行分析。隔热条采用标准原料配比为75%的PA66(含一些关键配料)和25%的玻璃纤维,导热系数0.3Wm·K。通过温度场分析获得各铝竖梃模型的温度分布云图,其中隔热条宽度为17,24mm的对比如图3,室内外温度差值对比曲线如图4所示。分析结果表明,在PA66隔热条中,传热分析的边界条件相同时,随着隔热条尺寸(宽度)的增大,其节能效果有明显提高。但在考虑抗风压性能、选用同种型号隔热条时,则并非尺寸越大越好,已有研究表明[3],PA66隔热条受到相同的风压载荷时,其尺寸越大则承受的应力越大,同时它的形变也越大,也会受到应变的限制;同种尺寸但结构不同的两种PA66隔热条中,工字型隔热条比I字型隔热条更适用于铝合金型材。隔热条对断桥铝型材整体影响较大,新铝合金门窗产品在上市前要对其样品进行三性(即气密性、水密性和抗风压性能)试验,以测试其结构的可靠性。6结论6.1对于中空玻璃,随着空气层厚度的增大,内外温差明显增大,室内热能的耗散降低;向中空层填充惰性气体时热流量值有明显下降,节能效果明显提高。6.2在保证型材强度的条件下,增大隔热条宽度的同时也使得型腔高度得到增大,同时也带来热阻的增大。当传热分析的边界条件相同时,随着隔热条的尺寸(宽度)增大,其节能效果明显提高。参考文献[1]傅申森.断桥铝合金节能门窗[J].节能技术,2007(12)[2]葛铁军,于文强.隔热条对铝合金隔热窗抗风压性能的影响[J].工程塑料应用,2008(2)

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