幕墻裝配式的分析總結及展望

魏煬洋, 陳恩莉, 董 彪

(中國建筑西南設計研究院有限公司, 四川成都 610000)

1 裝配式幕墻

在裝配式建筑的推廣進程中，幕墻作為建筑的重要組成部分，也開始在裝配式的道路上進行了一些探索。近年來，裝配式幕墻開始越來越多地出現在工程項目中。

1.1 單元式幕墻體系

以四川華電辦公大樓(圖1)為例對單元式幕墻體系進行說明。本項目位于成都市南延線武侯大道南側地塊，總建筑面積約5.5×104m2，建筑總高74 m，地上17層，地下2層，是匯集辦公、調度、檔案等多種功能于一體的企業(yè)總部大樓。在整體建筑設計上，建筑師拋棄了一般辦公樓“核心筒+標準層”的常規(guī)模式，運用獨特的區(qū)域構造和外立面設計，將整個空間圍繞著企業(yè)機構的獨特性及對外形象的標識性展開，使建筑和使用者及環(huán)境有機融合。

在該項目的幕墻工程中，特殊的外立面設計使得幕墻工程出現“挑出”“細部構造節(jié)點較多”等問題，但因其幕墻大面分格構造具有規(guī)律性、板塊模數統(tǒng)一等特點，最終該幕墻工程選用單元式玻璃幕墻體系。幕墻面板、龍骨體系在工廠加工并組裝成單元板塊，然后整體運送現場進行吊裝，施工便捷，整體質量高；并且單元式板塊的加工可以和土建配合同步進行，使得工程周期大大縮短。單元板塊的高質量、高精細度也使得外幕墻平整度達到很高的程度，使得建筑效果得到完美呈現。

對于這種幕墻分格構造有規(guī)律、板塊模數統(tǒng)一的幕墻工程，單元式幕墻體系就是一種較好的設計選擇；在現代快節(jié)奏的社會，為了節(jié)約時間成本，大多數工程工期都盡可能壓縮。在這種情況下，為了保證工程質量，壓縮工程工期，單元式幕墻成為設計方、施工方和業(yè)主都中意的一種幕墻構造方式。

單元式幕墻體系是裝配式幕墻中比較成熟的一種，其相對于傳統(tǒng)構件式幕墻有以下優(yōu)點：

(1)安裝速度快，施工周期短，特別適用于現代高層建筑和有一定規(guī)律外立面的建筑。

(2)幕墻表面平整度高，裝飾效果好。單元板塊采用插接形式契合，安裝精度高，幕墻表面可以達到較高的平整度。

(3)單元板塊工廠預制，現場工作量大大減少。但單元式幕墻體系還是有一定局限性；①需建筑外表皮分格構造具有一定規(guī)律性、板塊模數較統(tǒng)一；②加工精度要求高，加工成本高；③施工現場及工程均需較大空間用于單元板塊堆放；④運輸成本較高、易破損。

1.2 預制混凝土掛板體系

以濟南萬科金域國際項目(圖2)對預制混凝土掛板體系進行說明。本項目位于經十路以東，草山嶺以西，項目分為A、B號兩樓：其中A號塔樓建筑高度126.10 m，地上31層。B號樓為板式高層，建筑高度為61.40 m。A樓采用框架-核心筒結構型式，平面近似方形，B樓采用框架-剪力墻結構形式，標準柱跨8.4 m。因本項目外墻線條規(guī)律，大面積板塊模數統(tǒng)一，材料規(guī)格統(tǒng)一，設計方選用了預制混凝土外墻掛板結合局部玻璃幕墻體系的設計方案。

圖2 濟南萬科金域國際

在掛板的劃分設計上，兩棟樓做到了統(tǒng)一，均以2 100 mm為模數，到轉角位置再由非標尺寸進行填充。在外墻掛板的板塊主要由清水混凝土預制構件，組合鋁合金幕墻窗、保溫防水隔音單元等組成。這些材料均在工廠加工組裝完成，現場吊裝完成后僅需對板塊間縫隙進行耐候密封膠密封。

預制混凝土掛板體系既能集圍護、保溫、防水、內外裝飾等多項功能于一體，又能保留混凝土特有的淳樸和厚重之感，深得建筑設計師的喜愛。

單元式幕墻體系的部分優(yōu)點，預制混凝土掛板體系也同樣具有；該體系特有優(yōu)點在于混凝土板塊采用模具一體澆筑成型，板塊整體性更好，混凝土與保溫材料之間整體連接，熱橋少。

雖然預制混凝土掛板體系能滿足建筑裝配化及幕墻裝配化的需求，但其體量太重的特點較大的限制了該體系在工程中的運用。而如果將傳統(tǒng)幕墻體系與預制混凝土掛板體系相結合，用幕墻型材構造出單元板塊框架，外部面材采用較薄但能夠滿足板面強度的纖維水泥板，室內裝飾層根據需求可采用纖維水泥板、硅酸鈣板、輕質金屬材料等，中間再填充保溫巖棉等輕質防火材料，使之達到防火要求及保溫要求，這樣經過優(yōu)化的掛板體系較于原始的預制混凝土掛板體系在功能上及外立面裝飾作用上與預制混凝土掛板并無太大差異，但其重量較之大大降低，適用范圍將大大拓寬。

1.3 小單元幕墻體系

以華商捌號項目對小單元幕墻體系進行說明。本項目位于成都市新園組團北片區(qū),高朋大道8號，項目緊鄰成都市二環(huán)高架路。規(guī)劃總建筑面積35 190.10 m2：其中地上建筑面積25 567.52 m2，地下9 622.58 m2。地上共15層，地下2層。建筑高度55.45 m(室外地面至大屋頂結構板)。該項目幕墻建筑外表皮分格構造具有規(guī)律性、板塊模數統(tǒng)一，基本具備運用單元式幕墻的條件。但因其幕墻分段外挑，受力體系特殊，故最終放棄了單元式幕墻體系，改為采用小單元幕墻體系。

小單元幕墻是指僅是幕墻龍骨組合成單元框架，面材以構件形式到現場安裝；或者幕墻面板和室內面板通過連接件組合成整體，龍骨體系以構件形式現場安裝，最終實現幕墻的整體性能。

華商捌號項目采用幕墻窗系統(tǒng)，結合小單元幕墻體系；幕墻龍骨系統(tǒng)在工廠組框形成標準單元框架(圖3)，并與轉接件連接，龍骨系統(tǒng)整體運輸到現場后，通過轉接件與預埋件連接，省去現場龍骨組接的過程。整體安裝好龍骨后，再進行面板組件固定。

圖3 標準單元框架

這種小單元幕墻體系應用更靈活，受施工項目規(guī)模、施工單位生產及施工能力、建筑外立面造型是否復雜等限制條件影響較小，這種幕墻構造形式在施工上能大大推進目前止步不前的單元式幕墻，從而有力帶動幕墻裝配式大范圍應用。

2 裝配式幕墻的未來

2.1 裝配式幕墻結構體系的發(fā)展

隨著各種政策的發(fā)布與實施，在建筑業(yè)積極轉型的大背景下，裝配式建筑的發(fā)展將勢不可擋。作為建筑的重要組成部分，幕墻體系在未來也將在大趨勢下朝著裝配化、工廠化逐漸轉型。

如今，造型奇異、建筑效果表達豐富的建筑愈來愈多，目前的裝配式建筑體系并不能完全滿足這些建筑的需求；所以，我們需要用多方向的思維去思考如何發(fā)揚現有裝配式幕墻的優(yōu)點，打破其各種限制，再結合工程實際，進行創(chuàng)新或對現有體系進行改良，才能使幕墻裝配化繼續(xù)向前發(fā)展。

2.2 裝配式建筑與BIM技術的融合發(fā)展

在裝配式幕墻甚至裝配式建筑的發(fā)展中，還有另一個阻礙。傳統(tǒng)的管理模式及溝通模式在如今的工程建設中已不能對整體工程起到良好控制作用。所以近幾年，在國外已基本成熟的BIM技術在國內開始有一些嘗試。

在BIM的幫助下，我們可以在構建的三維模型中對幕墻板塊分格進行優(yōu)化，使幕墻板塊更加合理，用料更加經濟。并且，因為有了三維模型的存在，裝配式幕墻精度要求高這一問題將被克服。在BIM建立的溝通體系中，幕墻設計師在設計時可以接收到幕墻在整體建筑中可能會存在的碰撞信息，并與相關專業(yè)進行溝通解決，避免了圖紙的修改及材料的浪費。而且該溝通體系覆蓋建筑工程的所有相關方，所以幕墻設計師可以通過該體系對工程預制的單元板塊進行更精細的控制，從工程前期的設計階段為提高工程質量創(chuàng)造充分條件。

4 結束語

裝配式建筑不僅在構件制作等方面實現工廠化，在管理模式上也結合BIM的加入建立起新的管理溝通體系，讓管理更加系統(tǒng)，細致，容易把控。作為幕墻設計從業(yè)人員，我們不僅是要在技術上創(chuàng)新，還應深入學習BIM技術，并嘗試將BIM技術運用到設計中來，才能緊跟時代的潮流。

不管是政策的大力引導，還是整個建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢，裝配式建筑將會在未來幾年飛速發(fā)展。而在這種情況之下，業(yè)內和市場對幕墻行業(yè)的裝配式要求會進一步提高。幕墻設計從業(yè)人員要在充分掌握現階段較為成熟的單元式幕墻的基礎上，發(fā)揮創(chuàng)新能力。這既是挑戰(zhàn)，也是機遇。