基于三層面板體系的生態單元式幕墻

摘要:有南京水立方之稱的鼓樓醫院南擴工程單元幕墻系統設計采用了獨一無二的三層面板體系的生態單元式幕墻。本文從構造設計、結構設計、生態設計等方面系統地闡述了該單元幕墻系統的設計理念、系統設計的重點、難點及綠色生態在幕墻中的體現。

關鍵詞:鼓樓醫院、三層面板體系、構造設計、結構設計、綠色生態幕墻

新建的南京鼓樓醫院南擴工程建筑面積達22萬余平方米，在國內醫院中單體建筑面積最大，有4個街區圍繞著這座醫療大廈，其中門診部5層，急診及醫療中心14層，醫技部6層，總投資13億以上。整個工程外立面設計新穎，造型獨特，幕墻系統采用了獨一無二的三層面板體系及綠色生態設計，錯落有致如水晶般熠熠生輝。這座現代化“醫療城”是南京的“水晶方”，一座標志性醫療建筑。

一、幕墻系統構造設計

鼓樓醫院南擴工程幕墻工程單元系統主要包括凹單元系統DMQ1A、帶花臺凸單元系統DMQ1B、凸單元系統DMQ1C三種。

1、框架與面板系統構造設計

1.1、凹單元系統DMQ1A由平面龍骨體系與玻璃面板及層間背襯鋁板構成，板塊標準寬度1300mm，高度有4800mm、4200mm、3500mm等，高度上共分為兩個分格從而形成上橫梁、中橫梁、下橫梁的格局。

1.2、帶花臺凸單元系統DMQ1B由空間龍骨體系及三層面板體系構成。空間龍骨體系是在凹單元系統DMQ1A平面龍骨的基礎上，向平面外垂直延伸400mm形成的空間體系，在上橫梁與中橫梁處形成框架作為花臺龍骨，在中橫梁與底橫梁處突出基層龍骨形成固定凸窗框架，在突出的框架兩側設置內平開窗。空間三層面板體系構成:第一層面板體系即凹玻璃單元;第二層面板體系位于凸窗框架外的凸窗玻璃單元，面板采用6玉砂(1#)VST70(2#)+1.14乳白PVB+0.38透明PVB+6C+12A+8C夾膠中空鋼化玻璃;第三層面板為遮陽板，采用進口4mm穿孔復合鋁板，采用一橫一豎的布局方式。穿孔板背側采用針對性設計的鋁合金井字形框架作為支撐體系并采用不銹鋼連接件固定于凸窗框架伸出的四根鋁合金圓管之上。

1.3、凸單元系統DMQ1C與帶花臺凸單元系統DMQ1B類似，只是不帶花臺。

2、帶凸臺、花臺和穿孔板的凸單元構造設計

帶凸臺、花臺和穿孔板的凸單元系統的構造設計是技術研發創新的結晶。玻璃凸臺、花臺和穿孔板三個系統都是懸挑在基本單元之外的系統，總懸挑距離達700mm。

通過認真分析研究論證，我們設計了近百套鋁型材模具，設計了全新的鋁合金多點契合結構、鋁合金拉緊支撐結構等連接構造，輔以全隱蔽的螺栓螺釘連接，創造性地解決了這一難題，確保了連接的可靠性、受力合理性、工藝先進性、內外飾美觀性以及整個系統的高水密性和高節能性。

3、單元系統防水構造設計

單元式幕墻雨幕原理防水是幕墻系統的水密性、氣密性、節能性的關鍵。

3.1、該單元式幕墻系統橫豎縫最外層對碰膠條形成雨屏，為第一道密封(打有排水孔，是非完全密封;內部橫豎方向對插硬膠條形成第二道密封，第一道與第二道密封之間形成的腔體為等壓腔。每個單元板塊的上橫框第二道密封采用橫向連續的硬質膠條密封，形成水壩;豎向則搭接密封在橫向膠條外，每層高度為一個密封單元。十字封口處頂部縫隙則用耐候密封膠實現全密封，既起披水作用，又阻止空氣向室內滲透，使雨水沿膠板排到豎框前部，通過外部雨幕膠條的瀉水口排出室外，有效解決十字縫處漏氣和漏水問題。

3.2、鋁型材連接處理:鋁型材角部連結及拼接處采用高防水端面膠及組角膠，確保所有型材連接處不會發生滲漏。

3.3、膠條連接處理:交圈膠條角部連接處采用整體成型及組角耐候膠保證在一定設計變形情況下不滲漏。

3.4、三道密封設計:第三道插接采用鋁條和密封膠條結合的方式，即可同時起到插接和有效密封作用，并實現柔性連接。

3.5、該系統設計為橫鎖型單元式幕墻系統，上下單元之間豎向插芯起到傳遞彎矩及安全吊裝作用，可有效防止平面變形作用下相鄰板塊發生側移;

3.6、構件和面板可獨立更換性設計:系統設計采用了鋁壓條固定玻璃的方式，一旦面材發生意外破損，更換起來十分便，比起普通單元式幕墻更具優勢;

4、隱蔽式開啟窗系統設計:該單元幕墻隱蔽式凸窗開啟系統是本工程一大亮點。內平開窗位于凸窗幕墻的兩側面，遮陽穿孔板后部，對幕墻立面效果沒有影響。其數量多，開關使用較頻繁，其結構安全性、防水性、構造合理性、使用靈活性、耐久性、節能性的保障至關重要。凸窗兩側的內平開窗相對開啟，具有自身對流通風功能。窗扇板采用隔熱型保溫面板，窗扇與窗框采用隱藏式合頁進行連接。開啟窗密封設計采用兩道密封，內排水設計，保證幕墻開啟窗的氣密性、水密性。

二、幕墻系統結構設計

本工程幕墻單元板塊典型寬度為1300mm，最大高4800mm。凸窗玻璃配置為6+1.52PVB+6+12A+8中空鋼化夾膠玻璃，尺寸為1840X3340mm，單塊玻璃面板重約300Kg。

1、玻璃面板結構設計

凸窗玻璃面板尺寸大、重量大，四周飛邊最大尺寸達460mm，玻璃與單元框架交接處四邊采用結構膠二次分離式結構固定以抵抗水平荷載作用，在框架頂部與玻璃交接處采用兩個點式駁接件承受豎向自重荷載作用，并采用有限元軟件ANSYS進行建模分析，很好的解決了超大型凸窗玻璃面板的結構設計問題。

2、單元外凸窗框架結構設計

凸窗玻璃面板及框架總重約350 Kg，且懸挑在基本單元外，凸窗連接設計至關重要不但關系到結構安全，而且凸窗框架變形過大也將影響開啟窗的正常使用。我們采用有限元軟件對框架進行了模擬計算，充分優化了設計截面，既滿足了結構要求也滿足使用功能和外觀的要求。

三、幕墻系統綠色生態設計

1、本工程單元幕墻龍骨采用高性能隔熱斷橋鋁合金型材，隔熱材料采用聚酰胺玻璃纖維(PA66GF25)，其截面高度達27mm具有優異的隔熱性能。透明部位玻璃采用6low-e+12A+C6中空鋼化玻璃，傳熱系數K<1.9W/m2.K，透光率LT>60;凸窗玻璃采用6玉砂(1#)VST70(2#)+1.14乳白PVB+0.38透明PVB+6C+12A+8C夾膠中空鋼化玻璃傳熱系數K<1.9W/m2.K，層間非透明部位玻璃采用6C+12A+6C透明中空鋼化玻璃+2mm鋁單板+50保溫巖棉，傳熱系數K<1.0W/m2.K。第三層穿孔板及第二層凸窗玻璃飛邊充分起到遮陽的作用，整個幕墻所用材料均為環保材料。

2、本工程單元幕墻采用了一體化內凹式花臺設計，在凸窗的上部設計了一個內倒四棱錐臺外長方體形狀的內凹式花臺系統，同時還設計了T型管道內排水系統。每個花臺容積約0.15立方米，可容納2個花盆用以種植綠色植物，花臺面板采用3mm厚氟碳噴涂鋁合金板，內凹式花臺還可有效收集雨水和進行內排水。

如果花臺本身萬一發生滲漏怎么辦?完全不用擔心，花臺底下幕墻內部還另外設計了可排滲漏水的二次防水和二次內排水系統，使幕墻具有卓越的防水排水性能。

3、鼓樓醫院單元板塊獨特的三層面板體系:通透舒適的第一層面板(透明部分)，整齊劃一的第二層面板(凸窗玉砂玻璃)，錯落有致的第三層面板(穿孔遮陽板)。整個體系及綠色生態花臺的設計充分展現了新時代綠色生態建筑的設計理念，展現了以人為本、創造優美環境的設計理念。

四、結語

鼓樓醫院三層面板體系的生態單元幕墻工程是具有里程碑意義的一項工程，她創造了幕墻行業的獨特性和多項第一，填補了多項空白:

第一個基于三層面板體系的單元幕墻;

第一個真正意義上的帶有雨水收集系統和二次內排水系統的綠色生態單元幕墻;

第一個具有品字形水晶般獨一無二造型的單元幕墻;

第一個集凸窗系統、生態花臺系統、雨水收集內排系統、外遮陽系統和自身對流通風開啟系統于一身的多功能高集成化單元幕墻。

生態、節能、高性能、高舒適、多功能、高集成化，以及獨一無二的個性化表觀設計，這是鼓樓醫院南擴工程幕墻系統的特點，是現代幕墻系統的巔峰之作，也是現代高端幕墻技術發展的趨勢所在。相信越來越多的幕墻設計師將沿著這一趨勢，創造出越來越多的高端幕墻精品。