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摘要：隨著科學技術(shù)的發(fā)展，具有獨特造型幕墻的建筑不斷涌現(xiàn)，對于幕墻的設(shè)計與施工技術(shù)提出了更高的要求。本文結(jié)合沈陽盛京金融廣場幕墻工程方案設(shè)計過程，解析如何根據(jù)建筑自身的特點，選擇技術(shù)先進、性能優(yōu)異、便于清洗維護的幕墻系統(tǒng)方案，把握超高層建筑幕墻設(shè)計的設(shè)計要點。

關(guān)鍵詞：超高層，單元式幕墻，建筑造型，清洗維護系統(tǒng)，設(shè)計要點

1、前言

建筑幕墻是由面板與支承結(jié)構(gòu)體系(支承裝置與支承結(jié)構(gòu))組成的、可相對主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力或自身有一定變形能力、不承擔主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護墻[[1]]。建筑幕墻除了有技術(shù)發(fā)展較成熟的玻璃幕墻、金屬板幕墻和石材幕墻外，還有人造板材幕墻(如陶板幕墻、千思板幕墻)、點支承玻璃幕墻、雙層幕墻及光電幕墻等。建筑幕墻是現(xiàn)代建筑派的主要表現(xiàn)特征，在新世紀的現(xiàn)代化城市建筑中具有不可替代的藝術(shù)地位。近幾年，隨著新技術(shù)、新材料的不斷應(yīng)用，建筑幕墻行業(yè)發(fā)展得比較快，建筑幕墻在城市的現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

在建筑幕墻的實際應(yīng)用中，超高層建筑要承受更大的風力、地震力和溫度變化的影響,主體結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生更大的豎向變形,這些因素會使幕墻相應(yīng)要承受更大的內(nèi)力和位移。超高層建筑施工、現(xiàn)場安裝，要求簡約化、快速化、文明化。因此設(shè)計標準化、構(gòu)件預制化、安裝機械化是一個前提條件。單元式幕墻系統(tǒng)標準化程度可達80-90%;現(xiàn)場人工操作工作量很低,90%以上的工作量可以在工廠內(nèi)完成;預制品加工質(zhì)量高、精度高;工廠內(nèi)和施工現(xiàn)場工人勞動生產(chǎn)率高;施工受氣候條件影響小;施工安裝不用腳手架，工地文明清潔簡約;建造用工少工期短等特點。因此超高層建筑的幕墻都會首先選用單元式幕墻。

超高層建筑的幕墻設(shè)計與普通幕墻有一定的差異，往往幕墻方案時設(shè)計中不容易引起重視。作者根據(jù)多年幕墻設(shè)計經(jīng)驗，總結(jié)了對超高層建筑幕墻在設(shè)計階段應(yīng)考慮的幾個要點問題，包括建筑幾何形態(tài)造型對幕墻系統(tǒng)的影響，避難層的的幕墻系統(tǒng)設(shè)計，清洗維護系統(tǒng)(擦窗機)的系統(tǒng)選擇等方面，均提出了細致而周到的解決方案,希望能對建筑幕墻設(shè)計行業(yè)起到些許積極的作用。

2、根據(jù)建筑幾何形態(tài)造型設(shè)計幕墻系統(tǒng)

2.1工程概述

沈陽盛京金融中心項目區(qū)域在沈陽市和平區(qū)南京北街西側(cè)，距沈陽機場27.5 公里，距沈陽北站2.8 公里，緊鄰沈陽市和平區(qū)城市核心區(qū)，總規(guī)劃用地面積約71598.11 平方米。東西走向的丹東路將項目用地劃分為A、B 兩個地塊， A 地塊共包含T1\T2\T3三棟塔樓，其中T2塔樓建筑高度最高，如圖1-1所示，本文針對T2塔樓的建筑幕墻分析超高層幕墻的設(shè)計要點;塔樓建筑總高度319.04m，裙樓建筑總高度約41.7m，幕墻面積約6.5萬㎡。地下3層，塔樓地上67層，裙樓地上6層。結(jié)構(gòu)選型為框架核心筒體系，出屋面結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)。

塔樓大面位置采用橫明豎隱的單元式玻璃幕墻，平面內(nèi)為圓弧造型，體現(xiàn)建筑物的體量感;橫向裝飾條內(nèi)布置燈具。

塔樓角部凹槽側(cè)面采用單元式鋁板幕墻，強化體量輪廓，進一步體現(xiàn)塔樓伸展上升的形態(tài)。鋁板造型與造型內(nèi)玻璃幕墻形成的凹槽造型，凹槽整體造型先逐漸收分縮小，到達一定高度后逐漸收分縮增大，形成喇叭口形狀。

凹槽內(nèi)玻璃幕墻為豎明橫隱的單元式玻璃幕墻，配合凹槽造型收分，先是豎向外傾弧面幕墻，到達一定高度后逐漸調(diào)整為內(nèi)傾弧面幕墻。

塔樓采用的是單元式玻璃幕墻系統(tǒng)和單元式鋁板幕墻系統(tǒng)，建筑表皮的多種形態(tài)的造型給幕墻設(shè)計帶來了較大的難度，而水平圓弧面和垂直圓弧面和鋁板凹槽的特殊性，對幕墻系統(tǒng)的設(shè)計提出了更高的要求。

幕墻設(shè)計必須正確理解建筑幾何形態(tài)的成型理念，并以此為基礎(chǔ)作為建筑幕墻的設(shè)計基礎(chǔ)，才能正確深化出超高層建筑的幕墻體系。[2]

2.3塔樓大面圓弧幕墻的系統(tǒng)設(shè)計要點

大面圓弧幕墻的幕墻板塊寬度1.4m，幕墻板塊間的折線水平夾角179.5度;因為角度較小，實際放樣橫梁端部切斜角距離僅為1.02mm，如圖1-4所示;

過小的距離車間加工很難實現(xiàn)，橫梁端部仍按照90°切角，平面角度安裝時，通過接縫調(diào)整適應(yīng)角度變化;最終確定采用板塊折線擬合的方式完成圓弧造型，但是本方案一定要合理設(shè)置注意前端豎向膠條的截面設(shè)計，保證防水性能。

其他建筑幕墻項目，如果幕墻板塊水平夾角較大時，一般橫梁端部切角≥5mm，橫梁端部必須按照實際角度加工，角度通過橫梁切角度解決，單元板塊角度為實際;由于幕墻水平分格與幕墻板塊水平夾角影響較大，所以設(shè)計初期應(yīng)與建筑師充分溝通，做到有的放矢。

單元體幕墻通過幕墻板塊上的掛件和與預先設(shè)置在結(jié)構(gòu)上的單元體掛座掛接，實現(xiàn)單元體幕墻的的安裝;掛件和掛座安裝過程中具備三維可調(diào)能力;單元體掛座初步選擇頂面掛接(槽式埋件+鋁合金掛座)和側(cè)面掛接(鋼制轉(zhuǎn)接件連接+鋼質(zhì)掛軸)兩種方案，如圖1-5所示。對于兩種掛接方案進行了分析后，確定合理的掛接方式。

工程用于幕墻連接的鋼結(jié)構(gòu)環(huán)型邊梁考慮到工程造價等因素，未考慮彎弧處理，均為直線段;這樣就造成了選擇側(cè)面連接方案中，轉(zhuǎn)接件長度規(guī)格較多，現(xiàn)場焊接量大等不足之處。

本工程用于樓板做法采用成品鋼樓承板的樓板型式，標準混凝土板厚為120mm，很難滿足槽式埋件的埋設(shè)需要;經(jīng)過與建筑結(jié)構(gòu)院的多次溝通，最終選擇樓板外輪廓向內(nèi)500范圍內(nèi)局部加厚到200mm的做法;滿足槽式埋件的埋設(shè)需要，需要了解決槽式埋件對于混凝土厚度的問題。

大面位置單元體玻璃幕墻選擇頂面掛接(槽式埋件+鋁合金掛座)的方案。

2.4凹槽內(nèi)單元式玻璃幕墻的系統(tǒng)設(shè)計要點

凹槽內(nèi)單元式玻璃幕墻的幕墻板塊寬度1,4m，層高為4.2m和5.4m;通過對于幕墻犀牛模型的分析，立面幕墻在14層標高69m的位置為分界線，分界線以下幕墻板塊向外傾斜，

由于單元體板塊之間的豎向夾角接近180度，采用單元體板塊折線擬合的方式實現(xiàn);尤其應(yīng)當注意的是分界線以上的幕墻單元體板塊(內(nèi)傾斜)，需要關(guān)注單元體幕墻的上橫梁截面設(shè)計。

凹槽側(cè)面轉(zhuǎn)角單元式鋁板幕墻的幕墻板塊寬度1.7m，出挑龍骨面1.5m，層高為4.2m和5.4m;通過對于幕墻犀牛模型的分析，轉(zhuǎn)角單元式鋁板幕墻為規(guī)則扭轉(zhuǎn)單元;每層扭轉(zhuǎn)角度小于0.05度，整體幕墻向內(nèi)側(cè)傾斜2.11度。

由于單元體鋁板幕墻的板塊扭轉(zhuǎn)造型，通過犀牛軟件逐層對板塊間翹曲值進行分析;通過得到的數(shù)據(jù)，按照層數(shù)對單元板塊進行歸集，確定合理的區(qū)段劃分;選擇每5層的單元體鋁板幕墻板塊進行歸類時，翹曲值不大于2mm，滿足設(shè)計要求;整個建筑立面分為10種鋁板單元體幕墻板塊。

鋁板單元板塊造型復雜，出挑距離較多;設(shè)計原則考慮功能性與裝飾性分離，更好的實現(xiàn)建筑功能和外立面效果;鋁板單元體龍骨選擇鋼鋁結(jié)合方式;受力桿件為鋼材，滿足強度剛度要求;鋁型材主要解決單元板塊插接和排水連續(xù)的功能性要求;裝飾造型鋁板內(nèi)側(cè)設(shè)置鋁單板防水板，與鋼龍骨挑出的干涉位置采用鋁板開洞上下搭接，打膠密封的方式，保證防水性能。

鋁板單元板塊出挑結(jié)構(gòu)較多，埋件位置受力較大，采用常規(guī)的槽式幕墻埋件無法滿足要求;經(jīng)過與建筑結(jié)構(gòu)院的溝通，最終選擇采用板槽式埋件，此種埋件采用鋼槽與鋼板加工制作而成，功能上滿足槽式埋件的功能;連接方式為埋件肋板與主體結(jié)構(gòu)鋼梁直接焊接，埋件受力能力大大增加。