基于三層面板體系的生態(tài)單元式幕墻

摘要:有南京水立方之稱的鼓樓醫(yī)院南擴(kuò)工程單元幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了獨(dú)一無(wú)二的三層面板體系的生態(tài)單元式幕墻。本文從構(gòu)造設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生態(tài)設(shè)計(jì)等方面系統(tǒng)地闡述了該單元幕墻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)、難點(diǎn)及綠色生態(tài)在幕墻中的體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞:鼓樓醫(yī)院、三層面板體系、構(gòu)造設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、綠色生態(tài)幕墻

新建的南京鼓樓醫(yī)院南擴(kuò)工程建筑面積達(dá)22萬(wàn)余平方米，在國(guó)內(nèi)醫(yī)院中單體建筑面積最大，有4個(gè)街區(qū)圍繞著這座醫(yī)療大廈，其中門診部5層，急診及醫(yī)療中心14層，醫(yī)技部6層，總投資13億以上。整個(gè)工程外立面設(shè)計(jì)新穎，造型獨(dú)特，幕墻系統(tǒng)采用了獨(dú)一無(wú)二的三層面板體系及綠色生態(tài)設(shè)計(jì)，錯(cuò)落有致如水晶般熠熠生輝。這座現(xiàn)代化“醫(yī)療城”是南京的“水晶方”，一座標(biāo)志性醫(yī)療建筑。

一、幕墻系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)

鼓樓醫(yī)院南擴(kuò)工程幕墻工程單元系統(tǒng)主要包括凹單元系統(tǒng)DMQ1A、帶花臺(tái)凸單元系統(tǒng)DMQ1B、凸單元系統(tǒng)DMQ1C三種。

1、框架與面板系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)

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

1.2、帶花臺(tái)凸單元系統(tǒng)DMQ1B由空間龍骨體系及三層面板體系構(gòu)成?？臻g龍骨體系是在凹單元系統(tǒng)DMQ1A平面龍骨的基礎(chǔ)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(tái)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(cè)設(shè)置內(nèi)平開窗?？臻g三層面板體系構(gòu)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(yáng)板，采用進(jìn)口4mm穿孔復(fù)合鋁板，采用一橫一豎的布局方式。穿孔板背側(cè)采用針對(duì)性設(shè)計(jì)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(tǒng)DMQ1C與帶花臺(tái)凸單元系統(tǒng)DMQ1B類似，只是不帶花臺(tái)。

2、帶凸臺(tái)、花臺(tái)和穿孔板的凸單元構(gòu)造設(shè)計(jì)

帶凸臺(tái)、花臺(tái)和穿孔板的凸單元系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計(jì)是技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新的結(jié)晶。玻璃凸臺(tái)、花臺(tái)和穿孔板三個(gè)系統(tǒng)都是懸挑在基本單元之外的系統(tǒng)，總懸挑距離達(dá)700mm。

通過(guò)認(rèn)真分析研究論證，我們?cè)O(shè)計(jì)了近百套鋁型材模具，設(shè)計(jì)了全新的鋁合金多點(diǎn)契合結(jié)構(gòu)、鋁合金拉緊支撐結(jié)構(gòu)等連接構(gòu)造，輔以全隱蔽的螺栓螺釘連接，創(chuàng)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(jìn)性、內(nèi)外飾美觀性以及整個(gè)系統(tǒng)的高水密性和高節(jié)能性。

3、單元系統(tǒng)防水構(gòu)造設(shè)計(jì)

單元式幕墻雨幕原理防水是幕墻系統(tǒng)的水密性、氣密性、節(jié)能性的關(guān)鍵。

3.1、該單元式幕墻系統(tǒng)橫豎縫最外層對(duì)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(nèi)部橫豎方向?qū)Σ逵材z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(gè)單元板塊的上橫框第二道密封采用橫向連續(xù)的硬質(zhì)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(gè)密封單元。十字封口處頂部縫隙則用耐候密封膠實(shí)現(xiàn)全密封，既起披水作用，又阻止空氣向室內(nèi)滲透，使雨水沿膠板排到豎框前部，通過(guò)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(wèn)題。

3.2、鋁型材連接處理:鋁型材角部連結(jié)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(huì)發(fā)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(shè)計(jì)變形情況下不滲漏。

3.4、三道密封設(shè)計(jì):第三道插接采用鋁條和密封膠條結(jié)合的方式，即可同時(shí)起到插接和有效密封作用，并實(shí)現(xiàn)柔性連接。

3.5、該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為橫鎖型單元式幕墻系統(tǒng)，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(fā)生側(cè)移;

3.6、構(gòu)件和面板可獨(dú)立更換性設(shè)計(jì):系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了鋁壓條固定玻璃的方式，一旦面材發(fā)生意外破損，更換起來(lái)十分便，比起普通單元式幕墻更具優(yōu)勢(shì);

4、隱蔽式開啟窗系統(tǒng)設(shè)計(jì):該單元幕墻隱蔽式凸窗開啟系統(tǒng)是本工程一大亮點(diǎn)。內(nèi)平開窗位于凸窗幕墻的兩側(cè)面，遮陽(yáng)穿孔板后部，對(duì)幕墻立面效果沒有影響。其數(shù)量多，開關(guān)使用較頻繁，其結(jié)構(gòu)安全性、防水性、構(gòu)造合理性、使用靈活性、耐久性、節(jié)能性的保障至關(guān)重要。凸窗兩側(cè)的內(nèi)平開窗相對(duì)開啟，具有自身對(duì)流通風(fēng)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(yè)進(jìn)行連接。開啟窗密封設(shè)計(jì)采用兩道密封，內(nèi)排水設(shè)計(jì)，保證幕墻開啟窗的氣密性、水密性。

二、幕墻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

凸窗玻璃面板尺寸大、重量大，四周飛邊最大尺寸達(dá)460mm，玻璃與單元框架交接處四邊采用結(jié)構(gòu)膠二次分離式結(jié)構(gòu)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(gè)點(diǎn)式駁接件承受豎向自重荷載作用，并采用有限元軟件ANSYS進(jìn)行建模分析，很好的解決了超大型凸窗玻璃面板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。

2、單元外凸窗框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)至關(guān)重要不但關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全，而且凸窗框架變形過(guò)大也將影響開啟窗的正常使用。我們采用有限元軟件對(duì)框架進(jìn)行了模擬計(jì)算，充分優(yōu)化了設(shè)計(jì)截面，既滿足了結(jié)構(gòu)要求也滿足使用功能和外觀的要求。

三、幕墻系統(tǒng)綠色生態(tài)設(shè)計(jì)

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(dá)27mm具有優(yōu)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(shù)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(shù)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(shù)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(yáng)的作用，整個(gè)幕墻所用材料均為環(huán)保材料。

2、本工程單元幕墻采用了一體化內(nèi)凹式花臺(tái)設(shè)計(jì)，在凸窗的上部設(shè)計(jì)了一個(gè)內(nèi)倒四棱錐臺(tái)外長(zhǎng)方體形狀的內(nèi)凹式花臺(tái)系統(tǒng)，同時(shí)還設(shè)計(jì)了T型管道內(nèi)排水系統(tǒng)。每個(gè)花臺(tái)容積約0.15立方米，可容納2個(gè)花盆用以種植綠色植物，花臺(tái)面板采用3mm厚氟碳噴涂鋁合金板，內(nèi)凹式花臺(tái)還可有效收集雨水和進(jìn)行內(nèi)排水。

如果花臺(tái)本身萬(wàn)一發(fā)生滲漏怎么辦?完全不用擔(dān)心，花臺(tái)底下幕墻內(nèi)部還另外設(shè)計(jì)了可排滲漏水的二次防水和二次內(nèi)排水系統(tǒng)，使幕墻具有卓越的防水排水性能。

3、鼓樓醫(yī)院?jiǎn)卧鍓K獨(dú)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(cuò)落有致的第三層面板(穿孔遮陽(yáng)板)。整個(gè)體系及綠色生態(tài)花臺(tái)的設(shè)計(jì)充分展現(xiàn)了新時(shí)代綠色生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)理念，展現(xiàn)了以人為本、創(chuàng)造優(yōu)美環(huán)境的設(shè)計(jì)理念。

四、結(jié)語(yǔ)

鼓樓醫(yī)院三層面板體系的生態(tài)單元幕墻工程是具有里程碑意義的一項(xiàng)工程，她創(chuàng)造了幕墻行業(yè)的獨(dú)特性和多項(xiàng)第一，填補(bǔ)了多項(xiàng)空白:

第一個(gè)基于三層面板體系的單元幕墻;

第一個(gè)真正意義上的帶有雨水收集系統(tǒng)和二次內(nèi)排水系統(tǒng)的綠色生態(tài)單元幕墻;

第一個(gè)具有品字形水晶般獨(dú)一無(wú)二造型的單元幕墻;

第一個(gè)集凸窗系統(tǒng)、生態(tài)花臺(tái)系統(tǒng)、雨水收集內(nèi)排系統(tǒng)、外遮陽(yáng)系統(tǒng)和自身對(duì)流通風(fēng)開啟系統(tǒng)于一身的多功能高集成化單元幕墻。

生態(tài)、節(jié)能、高性能、高舒適、多功能、高集成化，以及獨(dú)一無(wú)二的個(gè)性化表觀設(shè)計(jì)，這是鼓樓醫(yī)院南擴(kuò)工程幕墻系統(tǒng)的特點(diǎn)，是現(xiàn)代幕墻系統(tǒng)的巔峰之作，也是現(xiàn)代高端幕墻技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)所在。相信越來(lái)越多的幕墻設(shè)計(jì)師將沿著這一趨勢(shì)，創(chuàng)造出越來(lái)越多的高端幕墻精品。