超高層異型單元式玻璃幕墻的設計要點分析

中南建筑設計院股份有限公司 湖北 武漢 430000

1 工程的概述

某金融中心項目區域在某市北街西側，總規劃用地面積約71598.11m2。本文針對改地塊中的T2塔樓的建筑幕墻分析超高層幕墻的設計要點，該塔樓建筑總高度319.04m，裙樓建筑總高度約41.7m，幕墻面積約6.5萬m2。地下3層，塔樓地上67層，裙樓地上6層。結構選型為框架-核心筒體系，出屋面結構為鋼結構[1]。

2 塔樓大面圓弧幕墻的系統設計要點

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°；因為角度較小，實際放樣橫梁端部切斜角距離僅為1.02mm。過小的距離使其很難實現車間內的加工，橫梁端部仍按照90°切角，平面角度安裝時，通過接縫調整適應角度變化；最終確定采用板塊折線擬合的方式完成圓弧造型，但本方案一定要合理設置，注意前端豎向膠條的截面設計，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，所以設計初期應與建筑師充分溝通，做到有的放矢。單元幕墻通過幕墻板塊上的掛件和預先設置在結構上的單元體掛座掛接，實現單元體幕墻的安裝。本工程用于幕墻連接的鋼結構環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面連接方案時，轉接件長度規格較多、現場焊接量大等不足。本工程的樓板采用成品鋼樓承板的樓板形式，標準混凝土板厚為120mm，很難滿足槽式埋件的埋設需要；經過與建筑結構院的多次溝通，最終選擇樓板外輪廓向內500mm范圍內局部加厚到200mm的做法，滿足槽式埋件的埋設需要，需提前了解槽式埋件對于混凝土厚度的要求等[2]。

3 凹槽內單元式玻璃幕墻的系統設計要點

凹槽內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，分界線以上幕墻板塊為向內傾斜。由于單元體板塊之間的豎向夾角接近180°，采用單元體板塊折線擬合的方式實現。尤其應當注意的是分界線以上的幕墻單元體板塊（內傾斜），需要關注單元體幕墻的上橫梁截面設計，排水角度由常規的3%加大到4%，保證單元體幕墻的排水性能。

4 凹槽側面轉角單元式鋁板幕墻的系統設計要點

由于單元體鋁板幕墻的板塊扭轉造型，通過犀牛軟件逐層對板塊間翹曲值進行分析。通過得到的數據，按照層數對單元板塊進行歸集，確定合理的區段劃分；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，設計原則考慮功能性與裝飾性分離，更好的實現建筑功能和外立面效果。鋁板單元體龍骨選擇鋼鋁結合方式；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的功能性要求。

5 超高層建筑幕墻避難層的幕墻系統設計

自建筑的首層至第一個避難層的高度不應大于45m，兩個避難層之間的高差不宜大于45m。通向避難層的防煙樓梯應在避難層分隔、同層錯位或上下層斷開，使人員均必須經避難層方能上下；避難層的凈面積應能滿足設計避難人員避難的要求，并宜按5人/m2計算。由于避難層可兼作設備層，但設備管道宜集中布置；本工程10、20、29、39、49、59層為避難層，避難層層高7m，標準樓層層高為4.2m和5.4m。避難層由于層高高、跨度大，標準單元體幕墻龍骨無法滿足需要，針對此種實際情況，我們考慮加大單元體幕墻龍骨或者增加鋼立柱的方式解決。由于單元體幕墻與土建結構邊的進出位關系是確定的，所以單元體龍骨的龍骨截面加大也是有一定局限性的；本工程由于層高較高，幕墻龍骨截面加大后與土建結構的進出位較小，調節量小，所以未選擇截面加大的方案。增加鋼立柱的方式時主受力龍骨為鋼型材，鋁合金龍骨可以采用增加掛點的方式增加受荷載能力，也便于幕墻工程型材截面的統一，減少開模費用；最終選擇在龍骨后側增加鋼立柱的方案（如圖1）。

圖1

由于避難層兼做設備層，設備層的機房需要建筑幕墻具有通風和防風雨的功能，由于超高層幕墻的風壓較大，對于防風雨百葉的選擇尤為重要。本工程凹槽內幕墻采用在設備層選用防風雨百葉，大面幕墻由于效果需要，選擇玻璃百葉效果，后面設置防風雨百葉，滿足性能需要。

6 結束語

在現代超高層建筑中，常采用單元式玻璃幕墻，其不但可以減少人工操作量、提高預制品加工精度。總之，要嚴格把好安全質量關，運用先進的設計技術和分析手段以及專業的測量和檢測方法，才能完成令用戶滿意的精品工程。