摘要：通过介绍新疆大学新校区项目概况，简述设计理念。针对其核心区外立面效果选材进行论证，按照新材料、新工艺、新技术应用要求，对干挂陶土板选型及安装系统进行专项论证，最终选定工艺简单，适合本项目的20厚陶土板上插接下挂钩挂装系统干挂幕墙，有效降低了成本。
关键词：新疆大学新校区；陶土板幕墙；安装系统选型；结论
一、新疆大学基本情况：
新疆大学，位于新疆维吾尔自治区首府乌鲁木齐，是国家“211工程”建设高校、国家西部大开发重点建设高校、中西部高校基础能力建设工程高校、教育部与新疆维吾尔自治区人民政府共建高校，“中西部高校联盟”成员。2017年6月被教育部列入国家“双一流”建设战略布局中42所“世界一流大学”建设之列。2018年，列入“部省合作共建高校”序列。新疆大学是“中国—中亚国家大学联盟”发起高校及成员。
新疆大学前身是创办于1924年的新疆俄文法政专门学校。1935年1月改建为新疆学院，1960年10月1日，正式成立新疆大学。新疆大学目前分校本部、北校区、南校区三个校区，校区较分散。
二、新疆大学新校区项目概况
（一）新疆大学新校区项目建设背景。为将新疆大学打造成为“世界一流大学”，自治区党委、政府研究决定，由乌鲁木齐市负责新建新疆大学新校区。为此，市政府成立了新疆大学新校区项目建设领导小组，乌鲁木齐市政府投资建设工程管理中心（以下简称“建管中心”）是领导小组下设办公室成员单位，本人有幸全程参与并负责新校区设计管理工作。
（二）新疆大学新校区总体功能布局。新疆大学新校区位于乌鲁木齐水磨沟区河马泉新区，区域东至规划大学路，南至复兴街，西至秋实路，北邻规划路。新校区总占地面积3711亩，总建筑面积约70万平方米，校园中心为核心区，外侧环绕核心区为南区、西区、北区，分别设完备的教学、实验、生活区域。新校区建成后，现有各校区将统一搬迁至新校区。
核心区为公共综合区，主要设置公共教学楼、图书馆、大学生活动中心、校行政服务中心、教工食堂。
南区主要设置纺织与服装学院、资源与环境学院、生命科学与技术学院、化学化工学院、化学化工实验楼、国家重点实验室，南区的西侧设置学生宿舍、食堂、训练馆及室外活动场地等生活区。
西区主要设置信息技术与科学学院、软件学院、物理科学与技术学院、数学与系统科学学院、电气工程学院、机械工程学院，北侧靠近主要道路一侧设置国际交流中心，西区的西北部设置学生宿舍、食堂、服务中心及室外活动场地等生活区。
北区主要设置建筑工程学院、地质与矿业工程学院、重装实验室、工程训练中心，及为其配置的学生宿舍、食堂、综合服务中心、训练馆及室外运动场地等。
（三）新疆大学新校区设计理念。新疆大学新校区规划设计之初确定了“传承红色基因、塑造新大灵魂、融入山水自然、展现时代风貌”的规划设计主题。施工图设计进一步明确了“红色基因、中国元素、现代风格”的设计原则，建设理性、质朴、与环境共生的新大校园。建筑设计尊重地形变化，从区域规划到单体设计立足环境、尊重自然、因地制宜，室内外空间合理利用高差，丰富空间形态，营造室内外活动空间，为学生提供自由、轻松的校园环境。
新疆大学具有浓厚的红色基因，被誉为“抗大第二”，校园总规确定了建筑色彩以新大红为主色调，以米白色为辅的总原则。建筑外装饰设计为强调文化传承和精神内涵的有机结合，设计师选择了适应新疆地域特点及体现校园人文环境的干挂陶土板。干挂陶土板外墙装饰在我们新疆地区极少应用，属新材料、新工艺。为此，建管中心多次组织专项进行论证。
三、干挂陶土板与石材幕墙的比选
在施工图设计之初，比对建筑效果图，我们重点论证了外墙装饰的装修标准及材质选型。按照实用性、经济性、美观性、生态节能统筹兼顾的基本原则，首先确定了核心区装修标准可采用干挂石材或陶土板，并对石材和陶土板进行性能分析比较。
干挂陶土板与石材幕墙的性能对比
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通过干挂陶土板与石材幕墙的对比可见，陶土板有重量轻、色彩丰富、自洁性等诸多优点，又是无辐射节能环保产品，自然柔和的质感有利于建筑艺术表达，色彩可按照效果图定制。核心区外幕墙设计选用挂钩挂装陶土板幕墙，因造价较高，综合考虑最终确定，核心区建筑外幕墙，红色部分采用干挂陶土板，米白色部分采用干挂石材。
五、陶土板幕墙安装系统选型
在工程会审时施工单位提出陶土板幕墙安装系统过于复杂，建管中心再次组织开展了专家论证，对陶土板安装系统进行选型。
（一）常用的两种干挂陶土板系统。陶土板幕墙安装工程中，短挂件连接的陶板常用的安装方式可分为挂钩挂装系统和上插接下挂钩挂装系统 。根据其陶板特性和生产工艺要求挂钩挂装系统均为18mm厚陶土板，上插接下挂钩挂装系统为20~30mm厚等系列陶板。两种陶土板构造及技术参数见以下图表。
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（二） 挂钩挂装系统和上插接下挂钩挂装系统优劣势比较
通过两种系统的比较，我们认为18mm厚陶土板挂钩挂装系统，防水性、透气性极佳，适合于南方多雨潮湿环境，20mm厚陶土板上插接下挂钩挂装系统，防水构造简单，适合于北方干旱少雨环境。20mm厚陶土板上插接下挂钩挂装系统还具有抗风抗震性能高的优点，为进一步论证，对两种系统进行力学计算比较。
（三）陶土板幕墙力学计算比较
1.1幕墙所在地区
新疆乌鲁木齐市水磨沟区河马泉新区。
1.2地面粗糙度分类等级
幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)，本工程可按C类地形考虑；由于新大新校区地处城市边缘丘陵地带，校区区东侧还未开发，偏于安全考虑，本文同时按B类地形进行验算。
1.3抗震设防
根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版)及《中国地震动参数区划图》GB18306-2015的要求，乌鲁木齐地区地震基本烈度为：8度。
1.4风荷载标准值的计算方法
幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)：
wk=βgzμs1μzw0 ……8.1.1-2[GB50009-2012]
上式中：
wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)；
z：计算点标高：30m；（新疆大学新校区图书馆陶土板幕墙最高点）
βgz：高度z处的阵风系数；
μs1：局部风压体型系数；
μz：风压高度变化系数；
w0：基本风压值(MPa)；表E.5：乌鲁木齐地区50年重现期取0.0006MPa；
30m高度处的阵风系数βgz为：
B类场地：βgzB=1+2Ln(z/10)-α=1.59
C类场地：βgzC=1+2Ln(z/10)-α=1.90
30m高度处风压高度变化系数μz为：
B类场地：μzB=1.000×(z/10)0.30=1.39
C类场地：μzC=0.544×(z/10)0.44=0.88
围护结构对直接承受风压的面板结构，其局部风压体型系数μs1为：
μs1=1.4+0.2=1.6
1.5计算面板材料时的风荷载标准值
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2.1 短挂件支承连接(短槽式)陶板的选用与校核
基本参数：
1：计算点标高：30m；
2：板块净尺寸：a×b=300mm×600mm；
支承点间距：a0×b0=300mm×400mm；
3：面板的计算厚度：te=20mm(18mm)；
4：连接形式：短挂件支承连接(短槽式)；
2.2面板的荷载计算
(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：
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qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)；
βE：动力放大系数，取5.0；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.16；
Gk：面板的重力荷载标准值(N)；
A：幕墙平面面积(mm2)；
γgk：面板材料自重密度，查表5.3.1[JGJ336-2016]确定；
t：面板总厚度(mm)；
(2)面板水平荷载集度设计值组合，采用Sw+0.5SE设计值组合：
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2.3面板的抗弯强度计算
按公式6.2.1-3[JGJ336-2016]，空心陶板的最大弯曲应力可通过均匀静态荷载弯曲试验确定其受弯承载能力，满足下面要求：
q≤Q/γr
其中： q：板块水平荷载集度设计值组合(Pa)；
Q：空心陶板均匀静态荷载弯曲试验的最小破坏荷载(Pa)，由厂家按国家标准GB/T9966.8通过实验确定并提供；
γr：陶板的材料性能分项系数，取1.8。
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通过力学计算分析，正常工况（C类场地）下，20厚陶土板和18厚陶土板受弯承载能力均能满足设计要求。提高标准（B类场地）考虑时，20厚陶土板受弯承载能力满足设计要求，18厚陶土板受弯承载能力不满足设计。分析主要原因：20厚陶土板安装采用上插接下挂钩挂装系统，板材承载力壁厚h≥7.7mm，陶板均匀静态荷载弯曲试验的最小破坏荷载≥6500Pa，具有更高的安全储备。18厚陶土板安装采用挂钩挂装系统，板材承载力壁厚h≥5.5mm，陶板均匀静态荷载弯曲试验的最小破坏荷载为5000Pa，安全储备有限。
（四）陶土板选型经济性比较。18厚陶土板挂钩挂装系统和20厚陶土板上插接下挂钩挂装系统，由于安装系统和防水系统构造的差异，20厚陶土板上插接下挂钩挂装系统，取消了1.5mm厚316不锈钢板防水，减少了转接件，同时降低了施工难度，可以加快施工进度。经核算20厚陶土板上插接下挂钩挂装系统较18厚陶土板挂钩挂装系统每平方节约造价270元，新疆大学新校区陶土板幕墙约5.6万平方米，仅此一项变更节约资金1512万元。
（五）陶土板选型结论。经过以上分析比较，20厚上插接下挂钩挂装陶土板幕墙，采用半开放式安装方式，幕墙安装时采用柔性绝缘垫片将转接件与竖龙骨隔开，加弹性三元乙丙橡胶胶条填塞竖缝，起到“断桥隔热”作用，同时提高了幕墙系统的抗震、防水、防侧移、防撞性能；水平留缝，上层板面盖住下层板，同“屋面瓦”的原理，防雨且透气，陶土板和墙体之间的空气层能“自由呼吸”，可以散热散潮，防止背腔结露，具有外墙保护功能。其防水构造简单，降低了成本，适合于北方干旱少雨环境。20厚陶土板板材承载力壁厚h≥7.7mm，具有更高的安全储备，适合我市抗震设防烈度高、风大的特点。最终确定新疆大学新校区核心区外墙干挂陶土板，采用20厚陶土板上插接下挂钩挂装半开放式系统。
结束语：
市建管中心组织新疆大学新校区外幕墙应用的多次论证，体现了建设管理单位严谨的工作作风。通过新疆大学新校区这样一个重点项目上使用干挂陶土板的积极探索，为新疆地区推广应用此项的新材料、新技术打下了基础，希望本文对干挂陶土板选型的论述，能为今后建设项目理性选择适用本地区的干挂陶土板安装系统提供参考。
参考文献：
《干挂空心陶瓷板》GB/T27972-2011
《人造板材幕墙工程技术规范》JGJ336-2016
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版)