經緯大廈異形幕墻設計

摘 要：建筑設計是建筑物的靈魂，是地域文化的載體，然而建筑思想的實現往往是設計的難題。常州市武進區經緯大廈方案設計立面為異形立體幕墻結構，該類型異形幕墻為全國首創、尚無先例，無法通過傳統方法進行設計。文章闡述了在經緯大廈建筑實現過程中的材料比選、整版幕墻試制、現場環境效果提煉以及施工圖設計過程中的建模與結構計算，為類似異形幕墻的建筑實現提供了一套可以借鑒的方法。

關鍵詞：經緯大廈；異形幕墻；漸變；SketchUP建模

中圖分類號：TU767 " " " " " "文獻標志碼：A 文章編號：1671-0142（2025）01-0048-04

經緯大廈位于江蘇省常州市武進區，總建筑面積約5萬平方米，建筑高度100米。地上分為裙房和主樓兩個部分，業態功能為商業辦公。該項目位于武進新城區主干道延政大道南側，設計要求造型美觀新穎，理念超前，技術先進，打造一座地標性5A級寫字樓，成為武進新城區的一道亮麗風景。

常州素有“龍城”之稱，“龍”作為中華民族的圖騰和象征在炎黃子孫的心目中具有獨特的分量。方案設計理念取自于蛟龍蜿蜒盤旋、飛躍升空的意象，建筑的裙房從地面緩緩升起，隨著基地的沿街主面伸展，經過三次轉折，到達基地的中心后躍然升起一座百米高的主樓，見圖1。

主樓整體建筑體型剛勁挺拔，形象具有強烈的現代感，主樓的外立面設計是經緯大廈建筑設計的靈魂，打破了傳統高層辦公建筑玻璃幕墻的模式，每個窗戶由傾斜的“L”形窗框和體型玻璃組成，每層窗框錯位布置，由底層到頂層窗戶的窗框與玻璃的面積比例逐漸變化，形成了獨特的韻律與節奏，櫛次鱗比的造型與傳統文化中龍身的形象相契合，成為繼承傳統基礎上的一大創新，給人以無限的遐想空間。然而，如何進行幕墻設計以實現建筑設計的思想，成了問題的關鍵。

1 幕墻材質選擇

經緯大廈包括主樓和裙房兩部分，裙房部分為傳統干掛石材幕墻，主樓為“L”形立體窗框+玻璃幕墻，且“L”形窗框要求尺寸從上至下漸變，因此本項目的重點和難點就在于“L”形窗框的選材與設計。

本項目建筑設計的效果是以花崗巖窗框和玻璃幕墻的形式呈現的，綜合考慮建筑設計效果、受力、施工方便與日后維護方便等多種因素[1]，我們在選擇幕墻窗框材質時對花崗巖、鋁板和埃特板幾種材料進行了多方面比選，并在基地現場1：1制作了樣板用于實驗及研究。

鑒于本項目總體高度達到100米，施工圖設計開始前，結構專業工程師對于方案中全部采用石材的做法提出了異議：（1）施工復雜；（2）荷載過大，安全性低。因此對于主樓“L”形立體幕墻的選材需要重新考慮。由于該類型異形幕墻屬于全國首創，尚無先例，因此建設單位聯合設計人員對于目前市場上的各類幕墻材質進行了考察，綜合比較后最終確定在花崗巖、鋁板、埃特板三種材質中進行對比和選擇。為保證方案的石材效果，鋁板和埃特板表面采取噴涂真石漆或氟碳漆。

1.1 干掛花崗巖

干掛花崗巖是最忠于原設計方案的做法，美觀、耐久、平整度高，但是“L”形立體造型的要求，使得幕墻窗框在制作和安裝的過程中暴露出了多方面的困難：（1）施工復雜；（2）荷載過大，安全性低；（3）運輸困難[2]。首先，窗框尺寸4m×4m，如果采用整體長度花崗巖，無論安裝和運輸都很困難，而且容易破損，損耗會很高；如采用傳統600*600花崗巖板裁剪拼接，經樣板實驗發現該方案整體效果不強，樣板經過現場多日的環境模擬后，拼接處有明顯的痕跡，無法完全實現建筑方案對立面效果的要求。其次，由于花崗巖石材的加工特性，無法通過花崗巖的加工來實現立體造型，需要通過鋼架龍骨構建突出的立體造型，為最終的實施帶來很大的困難。最后，根據建筑方案要求尺寸漸變，實際每個“L”構件尺寸均不相同，因此每個構件的拼接單元均不相同，鋼架龍骨尺寸也不相同，最終實施需要完全現場施工和切割，無法實現工廠預制。如果全部幕墻采用該方案既不符合綠色施工的要求也不符合現場實際情況。

1.2 干掛鋁板

干掛鋁板方案采用3mm高強度鋁合金板材，根據要求進行鈑金加工，直接折邊，四角經高壓焊接成密合的槽狀，墻板背面用電焊植釘的方式預留加強筋的固定螺栓，使之成為一個牢固的整體（見圖2～圖4），極大增強了鋁單板幕墻的強度與剛性，可以保證長期使用中的平整度及抗風抗震能力。鈑金工作完成之后，再對鋁板表面進行氟碳漆或真石漆的噴涂，色彩豐富，完全可以實現建筑方案的設計效果。鋁板的連接采用壓槽式連接[3]，即保證連接的可靠性又能使鋁板加工誤差在施工安裝中可調節，確保完成后的立面效果，槽口壓條采用同樣顏色處理，可以使“L”形狀的整體性得到完美的表現。

干掛鋁板方案對鋼架龍骨無特殊要求，可以實現工廠整體預制，現場安裝的要求。但是尺寸4m×4m幕墻鋁板整體預制，對于生產廠家的要求較高，需要其具備超寬剪、折數控機床、噴涂生產線（包括烘箱）及超長、超寬運輸能力，這對后期選擇幕墻施工單位提出了很高的要求。

1.3 干掛埃特板

埃特板學名纖維增強水泥外墻板，使用低堿度硫鋁酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，以及鈣質和硅質材料為膠結材，經成型、養護、蒸壓制成的水泥制品。該方案與花崗巖石材方案一樣需要通過鋼架龍骨構建突出的立體造型，然后工程現場根據實際情況任意拼接安裝，有利于批量生產，即便實際操作中發生尺寸誤差，在現場可以及時更正，可操作性強，對于施工場地、路途運輸等的要求較低，不構成任何困難。安裝完成后整體噴涂。由于是現場拼接，因此對于拼接處的暗縫處理要求很高，對于用于外立面環境下的持久性無法確定，樣板經過現場多日的環境模擬后也出現了輕微裂縫，影響到整體效果。

經過對現場樣板制作施工和環境測試，綜合考慮建筑方案要求、結構安全以及施工的經濟性與便利性，最終確定施工圖設計方案如下：

裙房及主樓1～2層立面采用干掛花崗巖方案，保證方案效果要求，凸顯建筑的莊重與渾厚感，同時保證使用的耐久性；三層以上主樓采用干掛鋁板噴涂真石漆方案，由幕墻生產廠家整體預制，現場整體安裝，真石漆調色與裙房及主樓1～2層采用的花崗巖石材顏色一致，保證整個建筑的一致性。

2 幕墻施工圖設計

根據建筑方案要求，2層以上“L”形幕墻與玻璃幕墻應視為整體，即“L”形幕墻底面與玻璃幕墻齊平，否則“L”幕墻無法直接在主體結構上安裝。基于以上要求，實際玻璃幕墻被“L”形幕墻分割為多個單獨的個體，與“L”形幕墻一一對應。由于“L”形幕墻要求從上到下尺寸漸變，且建筑平面不是傳統矩形，為不規則多邊形，因此每個單元的玻璃幕墻同樣尺寸漸變，且在轉角處為不規則尺寸。

由于每個“L”形幕墻與玻璃幕墻尺寸均不相同，且由于漸變的要求，尺寸不是傳統的整數，不符合設計模數要求，因此，在施工圖設計中，本項目無法按照傳統設計方法對每個“L”形幕墻及玻璃幕墻進行設計及繪圖，需要通過建立模型，按照方案要求分別調整各層尺寸，以達到效果圖要求，同時根據實際情況確定轉角處幕墻的尺寸。

2.1 SketchUP建模

由于玻璃幕墻與“L”形幕墻一一對應，因此在模型中，以一個“L”形幕墻及其相鄰的玻璃幕墻為一個單元結構建模。首先創建若干單個單元模型，并根據方案要求，組合成一組斜錯組合模型；然后在該斜錯組合模型基礎上調整單元結構建模尺寸，形成漸變效果；最終將該斜錯組合根據方案拼接成建筑立面，并根據實際情況，調整轉角處單元結構模型尺寸，并以不同顏色標注，提醒后期施工圖繪制注意。

通過建模發現，如果按照方案要求每層漸變，各層單元尺寸均不同，但差別細微，雖然效果可以完整呈現，但構件數量種類太多，對于后期施工圖設計以及后期的成品加工安裝都會帶來巨大的工作量，且容易出現錯誤。因此經過歸類及實驗，在不影響立面感官效果的前提下，對4～7、9～13、16～20層單元尺寸進行歸類，采用相同尺寸，中間樓層單元尺寸過渡，在實際工作量和效果之間找到了平衡點，見圖6。

2.2 施工圖設計

基于SketchUP模型，各單元構件尺寸均已經確定，對照模型實際尺寸可以繪制施工圖。由于單元構件的斜錯組合以及漸變，各層構件在平面的位置均不相同，各轉角處構件也均不相同，因此需要對整棟樓24層構件每層繪制平面布置圖、軸側圖以及各單元構件圖見（圖7～9），同時各單元構件需繪制軸側示意圖及平、立面圖。

整個建筑1～2層有石材標準柱廊19個，異形柱廊20個，共計39個。2層以上各層標準鋁板玻璃構件452個，異形鋁板玻璃構件308個，共計760個。

3 最終效果

該項目于2016年9月竣工，完美實現了建筑方案設計效果，見圖10。經緯大廈憑借其獨特的造型獲得2018年度江蘇省“揚子杯”優質工程獎，成為常州市一道亮麗的風景線，一天中，從早晨到傍晚不同角度的陽光照射在凹凸不同的窗框上，投射出斑駁陸離的光影，與櫛次鱗比的造型共同形成了獨特的形象，猶如一條騰飛的巨龍，展現現代城市的強大生命力和創造力。

參考文獻：

[1]中國建筑設計研究院，中國建筑標準設計研究院.民用建筑設計通則[M].北京：中國建筑工業出版社，2005.

[2]中國建筑設計研究院，中國建筑標準設計研究院.建筑幕墻[M].北京：中國標準出版社，2008.

[3]中國建筑科學研究院.金屬與石材幕墻工程技術規范[M].北京：中國建筑工業出版社，2001.

（責任編輯 楊荔晴）