探討超高層異型單元式玻璃幕墻的設(shè)計要點(diǎn)

段連軍 太原王孝雄建筑設(shè)計院（有限公司）

1 引言

幕墻結(jié)構(gòu)具體包括支承結(jié)構(gòu)和面板，在現(xiàn)代建筑中具有廣泛的應(yīng)用。玻璃幕墻是現(xiàn)階段最為常見的建筑幕墻種類之一，將異型單元式玻璃幕墻有效應(yīng)用于超高層建筑中，可起到優(yōu)化建筑整體施工效果的作用。但由于高層建筑本身建設(shè)要求較高，因此，需要對異型單元式玻璃幕墻開展科學(xué)設(shè)計。

2 工程概述

以某超高層建筑建設(shè)工程為例，該工程建設(shè)地點(diǎn)在A市中心區(qū)域附近，和客車站的位置相隔2.10km，占地總面積為72376m2左右。此工程沿南北向可分成Ⅰ、Ⅱ兩個區(qū)域，其中，Ⅰ區(qū)內(nèi)設(shè)有3個塔樓，位于中間的塔樓高度最大，約為307m，裙樓高度約為39m，加設(shè)了單元式玻璃幕墻，幕墻總面積為6.94萬平方米左右。

建筑采用的是核心筒框架結(jié)構(gòu)，塔樓平面結(jié)構(gòu)中包括4個轉(zhuǎn)角內(nèi)凹槽傾斜面和4個圓弧形的大面，在各大面中加設(shè)了單元式玻璃幕墻，應(yīng)用的為橫明豎隱的形式。針對該建筑來講，由于其表面存在多種形態(tài)，這使得玻璃幕墻的設(shè)計難度大幅提升，因此，在開展相關(guān)設(shè)計操作的過程中，有必要充分考量和分析建筑幾何形態(tài)，以便提高設(shè)計科學(xué)性和合理性[1]。

3 超高層異型單元式玻璃幕墻的設(shè)計要點(diǎn)

超高層建筑，對于幕墻的溫度變化、風(fēng)壓及地震承受能力均具有更高的要求。現(xiàn)代超高層建筑施工需要滿足文明化、簡約化等特點(diǎn)，單元式幕墻現(xiàn)場操作量較小，超過九成的工作均可以于工廠內(nèi)完成，預(yù)制品的質(zhì)量和普通幕墻相比，優(yōu)勢較為明顯。

3.1 凹槽內(nèi)幕墻

針對在凹槽內(nèi)加設(shè)的單元式玻璃幕墻來講，其板塊的寬度應(yīng)為1.25m，各層的高度應(yīng)為3.9m和4.6m，同時，需要在建筑第13層，標(biāo)記高度為71m的位置處開展立面幕墻分界線設(shè)置操作，以分界線為標(biāo)準(zhǔn)，分界線上方傾斜方向為向里、分界線下方傾斜方向為向外?；诟靼鍓K之間的豎向夾角趨近180°，所以，可利用單元體板塊折線擬合法。實際開展各環(huán)節(jié)設(shè)計操作的過程中，應(yīng)對分界線上方的幕墻單元體板塊及頂部橫梁截面的設(shè)計加以充分考量。此外為了達(dá)到有效幕墻排水性能的目的，可將排水角度設(shè)計成4%。

3.2 大面圓弧幕墻

對于塔樓大面的圓弧型幕墻來講，其板塊寬度為1.35m，基于板塊之間的折線水平夾角較小，所以，相應(yīng)的橫梁端部切斜角間的距離也較小，這導(dǎo)致車間內(nèi)各環(huán)節(jié)加工操作的開展需要面臨更多挑戰(zhàn)。通過研究分析，最后選擇了利用板塊折線擬合的形式開展圓弧幕墻的設(shè)計。對于其他板塊水平夾角適宜的項目，需要基于現(xiàn)實測量角度開展其橫梁端部的加工操作。初始設(shè)計階段，基于幕墻水平分格和板塊水平夾角引發(fā)的影響較為顯著，所以，需要有針對性的開展相關(guān)各環(huán)節(jié)設(shè)計施工操作。

通過提前加設(shè)單元體掛座，并促使其和幕墻板塊中原有掛件共同發(fā)揮作用的方式，實現(xiàn)對單元幕墻的掛接。同時，可選擇側(cè)面與頂面掛接兩種形式開展單元體掛座設(shè)置。經(jīng)由對造價等相關(guān)因素的充分考量，決定不開展彎弧處理操作，施工過程中均采取直線段設(shè)計法，但相關(guān)操作會知識轉(zhuǎn)接件出現(xiàn)多種不同的長度規(guī)格，且會增加焊接工作量。工程選擇成品鋼樓承板式作為樓板，同時，由于混凝土板的厚度和槽式埋件設(shè)置的埋設(shè)要求不符，所以對樓板實施了外輪廓加厚操作，增加厚度設(shè)計為200mm。

3.3 避難層幕墻系統(tǒng)

對于超高層建筑來講，避難層具有的作用極為關(guān)鍵，該層是用于火災(zāi)發(fā)生時的緊急避難。從初始建設(shè)操作，到第一個避難層的建設(shè)，相隔距離需要控制在45m之內(nèi)，兩個避難層相隔的距離也不應(yīng)超過45m。基于避難層本身存在跨度、高度大等特點(diǎn)，所以需考量擴(kuò)大單元體幕墻的龍骨，或鋼立柱。但針對單元式玻璃幕墻而言，由于其和土建結(jié)構(gòu)邊緣間進(jìn)出位關(guān)系是提前設(shè)計好的，因此，如果要擴(kuò)大龍骨的截面基本無法實現(xiàn)。通過研究，沒有利用擴(kuò)大龍骨的辦法，而是選擇在加設(shè)鋼立柱的過程中，通過增多鋼型受力龍骨掛點(diǎn)的方式，強(qiáng)化龍骨的荷載能力，此類方式不僅有助于統(tǒng)一幕墻型材截面，且能夠減少造價投資量，具體開展相關(guān)設(shè)計操作的過程中，確定應(yīng)用在龍骨后方加設(shè)鋼立柱的規(guī)劃。

本工程中建設(shè)的避難層也發(fā)揮設(shè)備層相應(yīng)職能，要求所加設(shè)幕墻可以具備避雨、通防風(fēng)等功效。由于超高層建筑對幕墻風(fēng)壓承受能力的要求較高，所以，一般需要科學(xué)擇選防風(fēng)雨能力較為突出的百葉結(jié)構(gòu)。與此同時，應(yīng)當(dāng)確保其可風(fēng)壓承受能力符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，葉片不可出現(xiàn)噪音大、振動或者大于最高靜壓消耗范圍等問題。此外，需要針對超白鋼化夾膠中空玻璃進(jìn)行玻璃百葉的應(yīng)用設(shè)計，參考規(guī)格是1400mm（W）×200mm（H），各葉之間的參考距離是200mm。

4 結(jié)束語

綜上所述，針對超高層建筑來講，通過對異型單元式玻璃幕墻開展有效應(yīng)用的方式，不僅可以大幅降低人力施工壓力，且有利于優(yōu)化預(yù)制品加工質(zhì)量，同時，幾乎不受自然因素影響，存在工程期限較短等優(yōu)勢，對此類幕墻的設(shè)計要點(diǎn)開展深入研究，優(yōu)化其設(shè)計水平，對提高超高層建筑施工整體水平及美觀度存在積極影響。