淺析建筑立面設計及控制要點
——以上海漕河涇現代服務業集聚區工程項目為例

金晶雪

(日宏(上海)建筑設計咨詢有限公司,上海 200336)

0 引 言

建筑外立面作為建筑物直面城市的表皮，是外界對建筑的第一印象。立面設計承載著滿足建筑功能、提升整體建筑美觀的使命，亦可代表某一時代的文化特征。項目開發全過程中立面設計及施工控制的優劣直接影響項目的品質，其準確預判和把控就顯得尤為重要，是確保項目成敗的重要一環。

本文通過上海漕河涇現代服務業集聚區項目建筑外立面設計的淺析，從設計、深化和施工控制三個環節的特征來闡述立面設計和后期控制要點。

1 工程概況

本工程位于上海市徐匯區，用地西臨古美路、南臨漕寶路、東臨中環路、北臨橫二路。總建筑面積324 591 m2，地上4～27層、地下3層。工程由2棟(34#、36#)超高層辦公樓，2棟(35#、37#)高層辦公樓和裙房商業(38#)組成(圖1)。2013年開始方案設計，2015年開始施工至2019年底竣工，由我司負責建筑設計及全過程把控。以下主要以其中34#樓超高層辦公塔樓為例講述建筑外立面設計相關問題。

圖1 總平面圖

2 34#樓立面設計

建筑立面設計階段為初期階段，主要體現在項目概念及方案階段。這階段立面需要確定外墻構造、幕墻系統、立面模數、基本材質等基礎方向，前提準確定位對于后續項目順利落地影響頗大。

2.1 基礎數據

34#樓功能為辦公樓，共26層，建筑總高度129.4 m；標準層面積1 999.88 m2，總建筑面積46 183.71 m2；主要層高為4.5 m，首層大堂兩層通高設計高度11.5 m。標準層柱跨采用8.4 m，每邊5個柱跨，平面尺寸為44.72 m×44.72 m正方形。結構體系采用框筒結構，平面外輪廓線至框架柱邊間距為1 360 mm、幕墻控制線至結構板邊線間距為350 mm。(圖2)

圖2 標準層局部平面圖(34#)

2.2 立面設計理念

力爭將本項目建設為富有文化底蘊及現代氣息、體現整體性和超前意識的科技服務產業示范區，在四棟高層辦公塔樓立面設計上以現代、時尚、生態、高科技為概念特征，以豎向線條為主來營造出簡潔美觀、積極向上的理念。立面采用玻璃和金屬板豎向相間隔的設計，從下到上金屬線條逐漸收緊加強挺拔感。34#樓立面根據豎向線條尺寸分5段，線條寬度從下到上以此為1 400 mm、700 mm、500 mm、300 mm、150 mm。

2.3 外墻構造確定

高層建筑外墻一般為非承重墻，其重量由主體結構支撐。根據構造形式和支撐方式不同分窗墻系統和幕墻系統，其中幕墻體系設計靈活、藝術效果較好、建筑美學和功能一體化。窗墻系統優點為造價低、施工難度低，缺點為立面誤差大、效果差、無法對應復雜的立面造型等；幕墻系統優點為立面精度控制高、對立面的可控性高、施工周期短，缺點為造價高、施工技術要求高等。本項目立面設計采用全幕墻體系，確保品質。

34#樓采用全幕墻系統，利用幕墻較高的施工精度及立面造型的可控性特點來實現完美的建筑立面效果(圖3)。

圖3 方案效果圖

2.4 幕墻系統設定

目前常見的幕墻系統有框架式幕墻系統、單元式幕墻系統，雙層幕墻系統等。單元式幕墻適合重復性單元較多的立面上，通過批量加工來變相降低成本。34#樓外立面設計相對簡潔規整、可單元化面積較多，非常適合采用單元式幕墻系統。特殊設計部分，如首層大堂和女兒墻等局部采用框架式幕墻系統。

2.5 分割模數確定

立面設計中確定分割模數非常重要，有時甚至根據立面模數來確定柱網的情況也時常發生。確定分割模數時需考慮立面方案形式、結構柱網的對齊關系、消防救援窗設定、自然通風及排煙問題、窗戶的開啟方式、材料的加工尺寸等要素。

34#樓立面以豎向線條為主體現挺拔感，在滿足功能的前提下分割設置密一些可有效強調豎向線條。結構柱網采用8 400 mm，需每一面設置不少于兩處消防救援窗，采用機械排煙。

根據項目情況主要分割模數確定1 400 mm，與8 400 mm結構柱網對齊，滿足消防救援窗設置寬度要求。34#樓立面從下到上金屬線條逐漸收緊，根據豎向線條尺寸分5段，均控制在1 400 mm模數范圍內，從下到上分為5段(圖4～圖8)：

圖4 第一段：一、二層

第一段：1 400(玻璃)+1 400(石材)；

第二段：700(玻璃)+700(金屬板)=1 400 mm；

第三段：900(玻璃)+500(金屬板)=1 400 mm；

第四段：1 100(玻璃)+300(金屬板)=1 400 mm；

第五段：1 400(玻璃)+ 豎向金屬明框 =1 400 mm。

圖5 第二段：三～十九層

圖6 第三段：二十～二十三層

圖7 第四段：二十四～二十六層

圖8 第五段：屋頂女兒墻

2.6 立面材料選定

設計常用外立面材料有石材、玻璃、金屬板、陶板、混凝土板、人造石以及ETFE膜等材料。本次項目中裙房商業部分采用天然石材、陶板百葉、彩釉玻璃、超白玻璃等材料，強調品質感和提高商業氛圍和展示性；辦公塔樓部分采用玻璃和金屬鋁板材料，著重考慮立面造型的可塑性和統一性。

34#樓采用的材質有：

(1) 非洲綠石材：主要用于一～二層入口大堂外立面處，體現高品質感。

(2)玻璃幕墻：主要用于整棟辦公樓外立面幕墻部分。

(3)淺灰色鋁板：主要用于立面豎向線條處，凸顯豎向線條。

(4)不銹鋼板：主要用于一～二層與三層以上部分的分割線處、入口雨蓬處。

3 34#樓立面深化

立面深化階段根據立面方案設計提供可行性施工方案，本階段為設計方案轉化為施工圖及幕墻深化圖的階段。立面深化圖可為后續施工招標技術文件和工程量計算提供重要依據，是決定項目成敗的最關鍵因素之一。

3.1 幕墻設計要求

建筑幕墻設計需滿足消防、綠建、節能、采光要求，以及符合《建筑玻璃幕墻結構安全性論證》、《建筑幕墻工程技術規范》及《建筑玻璃幕墻光反射影響分析》規定。

3.2 單元式幕墻

如果環保是未來趨勢，裝配式建筑的普及就是絕對方向。2016年9月國務院辦公廳下發了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》，報告中提出要力爭用10年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%。單元式玻璃幕是目前在工廠加工程度最高的一種外圍護幕墻類型(圖9)。本項目定位辦公塔樓，均采用明框單元幕墻系統，結合塔樓柱網8 400 mm、分割模數1 400 mm，單元式幕墻在水平方向以一套單元玻璃和鋁板幕墻的寬度、垂直方向以一個自然層高度來確定一個幕墻單元板塊。

圖9 單元式幕墻局部立面

單元框架采用鋁型材，單元部位之間滿足搭接長度(密封條中心至導插構造端點的距離)要求，立柱搭接長度大于10 mm、頂底橫梁搭接長度大于15 mm。為使立面整體更加輕盈挺拔，標準層四角陽角處采用玻璃材料轉角處理，使整體立面更加晶瑩通透。玻璃陽角處采用45度斜向鋁豎框連接兩個垂直方向的玻璃幕墻，并用鋁扣板蓋住陽角處使其視覺效果上更加細致挺拔。根據節能要求和安全要求，玻璃類型采用夾膠中空Low-e玻璃；惟，層間區域因無需考慮節能，考慮到成本影響采用夾膠鋼化玻璃類型。

3.3 框架式幕墻

本項目底層大堂及塔樓屋頂女兒墻處均采用明框框架幕墻系統。

3.3.1 辦公首層大堂

辦公塔樓大堂為最重要的人員出入口，是整個建筑的核心地帶，是通向建筑其他主要公共空間的交通中心。作為人員進入建筑的第一空間，大堂應做到大方得體，莊嚴穩重。為此特地將首層結合主入口打造成10.5 m雙層通高辦公大堂，并此區域內取消6 m標高處結構圈梁，確保大堂空間的完整性。大堂立面設計上考慮到外表大氣、視覺美觀、大堂采光等因素采用設計上更為自由的框架幕墻系統(圖10)。幕墻平面分割模數與上部幕墻系統統一采用700 mm模數的倍數，為1 400 mm寬玻璃幕墻和石材幕墻相間隔的設計(圖11)。為確保高度的同時做到美觀效果，框架采用鋼框架外加鋁扣蓋形式。

圖10 首層大堂框架幕墻立面

圖11 首層大堂框架幕墻局部橫剖

同時，石材幕墻部分做到室內外三統一，即：統一設計、統一材料、統一施工的模式，進一步體現大堂的大氣穩重感。石材幕墻陽角處做45度切角拼縫處理確保轉折處立面統一性，同時石材端部做10 mm切角處理避免崩邊。

3.3.2 女兒墻部分

外立面幕墻直接升到女兒墻部分，立面統一性強。考慮到此部分為室外，幕墻僅起到視覺效果的作用無節能保溫要求，故采用框架幕墻系統，玻璃類型采用夾膠鋼化玻璃。此部分沿用外立面豎向線條和分割模式，明框幕墻外掛裝飾性鋁合金線條，寬度可取最小值150 mm。女兒墻處幕墻常見問題為外立面玻璃效果不統一，其原因是內側無背襯板或背襯板間距不足。本項目為了解決此問題在玻璃幕墻與女兒墻鋼結構之間設置1 260 mm間距的弧形背襯板，在壓頂鋼結構處緩和過渡，結合照明效果確保外立面玻璃幕墻的統一效果(圖12)。

圖12 女兒墻處幕墻豎剖

3.4 節點設計

3.4.1 入口雨蓬設計

結合辦公大堂主入口，上部橫跨三跨范圍內做入口雨蓬，采用鋼框架結構外包不銹鋼板封修(圖13)。入口雨蓬挑出尺度控制在約4 m左右，在結構受力合理范圍內滿足落客區遮雨要求。

圖13 首層入口雨蓬局部平面

為了體現雨蓬簡潔、輕巧，利用預埋件將鋼牛腿固定在主體混凝土柱上，再用橫向鋼梁與鋼牛腿固定作為主體受力與支撐結構。為實現雨蓬底部平整，整體雨蓬采用主體鋼結構在上，下部吊頂的形式。雨蓬吊頂采用亞克力吊頂內設照明燈，四周采用機械固定在框架上。雨蓬端部設置天溝進行有組織排水，利用排水孔匯水至排水管，再導流至外立面石材幕墻內側排水立管處。

3.4.2 消防救援窗設計

根據《上海建筑幕墻工程技術規范》要求，辦公塔樓應設置應急擊碎玻璃作為消防救援窗。本項目辦公塔樓每層設置8處消防救援窗，其間隔不大于20 m。建筑物每層東、西、南、北各方向設置2處寬度不小于1 400 mm，高度2 300 mm的可擊碎玻璃，確保其有效凈寬不小于1.2 m，有效凈高不小于1.0 m。此處玻璃采用中空浮法玻璃(12+12A+12)，并設置明顯的警示標志。

3.4.3 幕墻防火設計

在每層樓板外沿設置耐火極限不低于1.0 h、高度不低于0.8 m的不燃燒實體裙墻或防火玻璃裙墻，墻內填充材料的燃燒性能滿足消防要求。

建筑幕墻與各樓層樓板、防火分隔、實體墻面洞口邊緣的間隙等，設置防火封堵。

3.4.4 自然通風窗

本項目室內采用機械排煙系統，同時設置幕墻內倒開啟扇系統實現室內自然通風。自然通風是建筑節能設計的重要內容，本項目在建筑立面設計中利用幕墻開啟扇有效組織室內通風，達到綠色環保效果。內倒窗除了優化通風性能外，同時具備提升安全性、防塵防雨、易清潔、提高室內空間利用率等優點，可謂建筑自然通風窗的首選項。本項目在玻璃幕墻下方設置自然通風窗，窗底標高與室內完成面齊平、窗高1.0 m，窗頂處幕墻橫梁兼做防護欄使用，其橫梁及立柱滿足抗沖擊要求。開啟扇玻璃采用中空夾膠LOW-e玻璃(8+1.52+8+16A+8+1.52+8)，其玻璃面積及厚度均滿足安全性能要求。

3.4.5 玻璃百葉

34#因建筑高度超過100 m，在11層處設置避難層兼設備層，并根據要求在東西立面處設置設備百葉(圖14)。為立面效果統一，設備百葉采用雙層百葉形式：內側設置鋁合金設備百葉，外側設置裝飾性玻璃百葉。玻璃百葉幕墻體系仍然采用單元式幕墻，立面分割和細節與大立面統一。

圖14 玻璃百葉單元式幕墻

3.4.6 照明設計

本項目建筑照明設計結合幕墻節點同步設計并最終落實在幕墻圖紙中統一把控。設計采用間接照明形式，利用外立面層間玻璃處設置橫向LED燈槽，照亮鋁背襯板。夜晚整體建筑外幕墻被照明燈帶照亮，宛如穿著藍色裙子的美麗仙子般亭亭玉立。

4 34#樓施工控制

經過設計、深化階段后施工階段控制對于最后落實性影響尤為明顯，此階段主要任務分準確傳達設計方針、立面材質最終確定、及時解決現場問題三個部分。

4.1 傳達設計意圖

如何向施工單位準確無誤傳達設計師意向，編輯立面控制手冊是最有效的方式。立面控制手冊主要內容有立面效果、材質區位、材質要求、材料樣品。對本項目的材料的類型、顏色、加工工藝、參考照片有明確的控制指導，同時標注清楚使用部位。以便于施工單位準確理解避免出現施工錯誤。

4.2 確定立面材質

立面控制手冊僅對于材料提供參考材料小樣或參考圖片，真正落實到現場施工時需根據施工圖、效果圖和材料小樣來確定施工材料。這個過程中業主、建筑設計師、幕墻顧問和施工單位四方需要反復多輪確定，才能確保最終上墻的材料準確無誤，項目效果才能得到確保。

首先，根據立面設計方案確定材料小樣。這個階段建筑師根據施工圖、效果圖和幕墻招標圖來提供對材質的基本要求、參考照片或材料樣品。施工單位根據要求需提供材料小樣，由業主、建筑設計師、幕墻顧問三方共同簽字確認進行材料封樣。確認內容需包含材料名稱、參數、顏色、表面處理等具體內容。三方簽字確認的材料為立面控制手冊的重要組成部分，拍照并納入控制手冊內容中。

其次，根據立面控制手冊和材料小樣，制作1∶1視覺模型最終確認材料。視覺模型視情況現場確認或工廠確認，亦可另尋場地制作1∶1結構模型結合視覺模型。視覺模型制作注意點分為模型制作范圍、模型懸掛位置、現場確認時間段三個方面。模型制作范圍需要找典型位置、復雜節點處，最好選在轉角處可以確認陽角收口。范圍至少含一個柱跨和兩個層高，確實有困難可以考慮半個柱跨但必須包含層間位置。建筑師需根據以上幾點提供視覺模型制作范圍，便于施工單位對此有直觀的感受。懸掛位置可以視情況而定，其影響因素有施工進度、場地條件和工廠生產進度等。本項目視覺模型受施工進度和場地限制分別再施工現場和借其他場地制作視覺模型。對此建筑師經過多輪確認并給出相應確認意見，便于施工單位及時調整。現場確認時間階段一般選上午、下午、傍晚三個階段分別確認，確保各個不同時間段的建筑外立面效果，其中傍晚主要確認建筑照明效果。現場視覺模型確認中幕墻玻璃參數的確認非常關鍵，尤其需要注意一般位置玻璃幕墻和層間玻璃幕墻的玻璃參數確定。通過調整玻璃的顏色、反射率等要素來達到上下統一的效果。

4.3 解決現場問題

一般通過現場例會和現場巡檢來解決現場問題。建筑師確保每星期參加一次現場例會及現場巡檢，配合業主和施工單位及時解決現場問題，并結合實際情況出具書面確認報告(圖15～圖18)。

圖15 材料封樣

圖16 視覺樣板制作范圍

圖17 視覺樣板現場確認一

圖18 視覺樣板現場確認二

5 項目總結和思考

本項目最終落成的效果是檢驗立面設計和控制是否到位的標尺，在此過程中立面設計、立面深化以及現場控制三個要素缺一不可。僅僅通過施工圖的表達無法將設計的細節完全表達到位(圖19)，需通過幕墻深化、材料選樣、現場把控等多環節才能有效避免施工錯誤，最終確保施工效率及質量(圖20)。本文通過上海漕河涇34#樓的立面設計及控制的淺析，可直觀體會到熟悉掌握立面設計及控制的全過程要點對于項目順利落實的重要性。

圖20 上海漕河涇商貿區項目建成實景圖