高層建筑幕墻項目設(shè)計研究分析

魏文超

摘 要：在建筑的整體功能當(dāng)中，建筑幕墻占據(jù)著十分重要的位置，其對建筑產(chǎn)生著裝飾與保護的重要作用，因此，保證建筑幕墻設(shè)計工作的可靠性至關(guān)重要。本文分析了建筑幕墻設(shè)計的基本原則，基于此，提出了建筑幕墻的設(shè)計要點，期望為未來的相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑;幕墻設(shè)計;控制要點

引言

為保證幕墻的質(zhì)量，在設(shè)計和施工中應(yīng)選擇設(shè)計和施工單位。監(jiān)督單位必須對設(shè)計和施工的各個方面進行監(jiān)督。設(shè)計幕墻時，設(shè)計單位不僅要設(shè)計的美觀，還要保證幕墻的質(zhì)量和安全。建筑幕墻制造是多行業(yè)技術(shù)的融合，因此，在幕墻的施工過程中，要確保所有環(huán)節(jié)都不會出現(xiàn)質(zhì)量問題，從而保證幕墻的安全。

一、建筑幕墻的概述

一般而言，作為建筑工程的一項外圍護結(jié)構(gòu)或裝飾性結(jié)構(gòu)的建筑幕墻主要有支承結(jié)構(gòu)體系和面板兩部分組成。其主要的功能是使建筑幕墻自身具有一定變形能力，或相對主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力。

隨著科技的發(fā)展，目前建筑幕墻有很多種類。根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，建筑幕墻有不同的分類。根據(jù)支承結(jié)構(gòu)的形式，建筑幕墻可分為全玻璃幕墻、構(gòu)件式幕墻、單元式幕墻、點支承玻璃幕墻、雙層幕墻;根據(jù)面板材料，建筑幕墻可分為石材幕墻、金屬板幕墻、組合面板幕墻、玻璃幕墻及人造板材幕墻;根據(jù)是否密閉的特點，建筑幕墻可分為封閉式幕墻和開放式幕墻。

二、工程概況

某超高層建筑工程緊鄰某市區(qū)核心區(qū)，總占地面積約71598m2。該工程沿東西走向劃分為A、B 兩個地塊，其中A 地塊中包含有3 棟塔樓，分別代號T1、T2、T3，以T2 塔樓最高。T2 塔樓總高度約319m，裙樓總高度約41m，采用了單元式玻璃幕墻，幕墻面積約6.5 萬m2。建筑結(jié)構(gòu)為框架-核心筒體系結(jié)構(gòu)，出屋面結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)。塔樓的平面由4個圓弧大面+4個轉(zhuǎn)角內(nèi)凹槽傾斜面組成，其中4個圓弧大面采用了單元式玻璃幕墻，橫明豎隱;4個轉(zhuǎn)角內(nèi)凹槽傾斜面呈漸變式向上內(nèi)傾延伸，從而使建筑整體呈向上突破的圍合挺拔形態(tài)，凹槽內(nèi)的幕墻亦為單元式玻璃幕墻，豎明橫隱，與凹槽造型配合收分。建筑表面的多種形態(tài)給其幕墻設(shè)計帶來了較大難度，在設(shè)計前必須先正確理解建筑的幾何形態(tài)，并基于此來進行合理的設(shè)計。

三、高層建筑幕墻系統(tǒng)設(shè)計要點

（一）塔樓大面圓弧幕墻的設(shè)計要點

塔樓大面圓弧幕墻的板塊寬1.4m，板塊間折線水平夾角為179.5°，由于角度過小，因此橫梁端部切斜角距離也過小，這給車間內(nèi)加工帶來了很大難度，如圖1。經(jīng)討論后，最終在圓弧造型時選擇了板塊折線擬合的方式。其他的幕墻項目，若板塊水平夾角較大，橫梁端部應(yīng)根據(jù)實際角度進行加工。在設(shè)計初期，由于幕墻水平分格與板塊水平夾角產(chǎn)生的影響較大，因此應(yīng)做到有的放矢。利用幕墻板塊上的掛件和預(yù)先設(shè)置的單元體掛座來掛接單元幕墻。其中，單元體掛座選擇采用頂面掛接和側(cè)面掛接兩種方案?？紤]到造價等因素，選擇不進行彎弧處理，均采用直線段設(shè)計，但這樣會導(dǎo)致轉(zhuǎn)接件長度規(guī)格較多、焊接量較大。樓板采用了成品鋼樓承板式，混凝土板厚難以滿足槽式埋件的埋設(shè)需要，將樓板外輪廓向內(nèi)加厚到200mm。大面位置的單元式玻璃幕墻采用了頂面掛接方案。

（二）凹槽內(nèi)單元式玻璃幕墻的設(shè)計要點

凹槽內(nèi)單元式玻璃幕墻的板塊寬1.4m，層高分別為4.2m、5.4m，立面幕墻的分界線在14層標(biāo)高的69m處，分界線以下向外傾斜、以上向內(nèi)傾斜。由于板塊間的豎向夾角約達180°，因此可以選擇單元體板塊折線擬合的方式。在設(shè)計中需重點考慮分界線以上的幕墻單元體板塊和上橫梁截面設(shè)計。另外為了保證幕墻的排水性能，排水角度應(yīng)為4%，如圖2。

（三）避難層的幕墻系統(tǒng)設(shè)計要點

在超高層建筑中，避難層是一個重要部分，其主要作用是在建筑中發(fā)生火災(zāi)時供人員緊急臨時避難所用。自建筑的首層開始，至建筑中的第一個避難層，之間高度應(yīng)在45m以內(nèi)，兩個避難層之間的高差也應(yīng)在45m以內(nèi)。防煙樓梯應(yīng)在避難層分隔，或是在同層錯位，或是在上下層斷開。根據(jù)實際避難要求確定避難層的凈面積，通常以5人/m2計算。避難層在平時也可兼職作為設(shè)備層，但必須集中布置設(shè)備管道。本工程的避難層分別設(shè)置在10層、20層、29層、39層、49層及59層，層高約7m。由于避難層的高度大、跨度大，因此應(yīng)適當(dāng)加大單元體幕墻龍骨，或適當(dāng)增加鋼立柱。但單元式玻璃幕墻與土建結(jié)構(gòu)邊之間的進出位關(guān)系是已經(jīng)確定好了的，若想加大龍骨的截面也不太容易實現(xiàn)。經(jīng)討論，未選擇加大單元體幕墻龍骨的方式。在增加鋼立柱時，主受力的龍骨為鋼型材質(zhì)可以通過增加掛點來增強鋁合金龍骨的受荷載能力，并方便幕墻型材截面的統(tǒng)一，節(jié)省造價成本，在設(shè)計時最終選擇了在龍骨后側(cè)增加鋼立柱的方案。該工程的避難層同時兼為設(shè)備層，需要幕墻能夠通風(fēng)、防風(fēng)、防雨。超高層建筑的幕墻受風(fēng)壓較大，必須慎重選用防風(fēng)雨百葉，且要保證防風(fēng)雨百葉的通風(fēng)量能夠達到額定速度，葉片不能有振動、不能產(chǎn)生過大噪音、不能超過最大靜壓消耗范圍。

四、結(jié)束語

掌握建筑幕墻的設(shè)計要點，才能夠更好地提升其施工質(zhì)量，才能夠保證其較強的美化效應(yīng)，以及更好地應(yīng)用效果。其中在設(shè)計審核、整體系統(tǒng)構(gòu)建，以及防雷方面要進行深入研究，將更多的綜合技術(shù)融入其中，不斷優(yōu)化其施工流程，讓建筑幕墻在安全可靠的基礎(chǔ)上發(fā)揮更大價值，推動我國建筑領(lǐng)域更上一個新臺階。

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