商辦項(xiàng)目幕墻優(yōu)化設(shè)計與施工工藝研究

沃建軍

摘? 要：隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，越來越多的房地產(chǎn)公司開始注重商辦項(xiàng)目的開發(fā)和運(yùn)營。地標(biāo)性商辦項(xiàng)目的不斷涌現(xiàn)也讓玻璃幕墻得到了更加廣泛的應(yīng)用。同時隨著BIM的廣泛應(yīng)用，從主體結(jié)構(gòu)、機(jī)電再到幕墻，大大提高了設(shè)計施工過程中解決問題的能力。該文從幕墻的BIM應(yīng)用、設(shè)計優(yōu)化及幕墻施工工藝等不同角度加以闡述，給幕墻的設(shè)計和施工提供一定參考和借鑒，有利于幕墻在商辦綜合體項(xiàng)目上得到更廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：幕墻設(shè)計優(yōu)化;施工工藝;BIM;商業(yè)辦公樓

中圖分類號： TU767? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

商辦項(xiàng)目幕墻形式多種多樣，按照幕墻安裝方式來分，可以分為單元式幕墻、框架式幕墻及點(diǎn)支式幕墻3種;按照材料分類，可分為玻璃幕墻、石材幕墻和金屬板幕墻。針對商辦項(xiàng)目施工的不同特點(diǎn)，綜合評定后采取最優(yōu)的幕墻形式。其中單元式幕墻是在成熟工廠加工程度最高的一種幕墻，在工廠制作成為幕墻板塊，直接吊裝在主體結(jié)構(gòu)上。在每個單元板塊上、下框和左、右框?qū)Σ逋瓿珊?，最終形成整體的單元式幕墻，主要工作量是在工廠制作完成，這樣可以形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模，很好地提高勞動生產(chǎn)率和單元板塊質(zhì)量。框架式玻璃幕墻是將工廠制作的一根根礦料例如立挺、橫梁、玻璃、鋁板和石材等運(yùn)往工地，將立挺用連接件的方式安裝在主體結(jié)構(gòu)上，再安裝橫梁，形成完整的幕墻框格體系后，在其上面安裝例如玻璃、石材、鋁板等面材，形成框架幕墻。

1 項(xiàng)目概況

森蘭國際五期森蘭美侖辦公新建項(xiàng)目為13萬m2商辦項(xiàng)目。地上3棟建筑單體，其中一棟為迪卡儂亞太總部大樓。地下共計二層，均為停車場及設(shè)備用房。該項(xiàng)目2016年8月26日完成竣工備案，2016年度獲得上海市白玉蘭工程獎，2017年度獲得國家優(yōu)質(zhì)工程獎。該項(xiàng)目也是招商蛇口華東區(qū)域第一個銷售型商辦項(xiàng)目，第一個BIM深度應(yīng)用項(xiàng)目，第一個幕墻變更率控制在1以內(nèi)（該項(xiàng)目為0.26%變更率）的項(xiàng)目。

1.1 BIM技術(shù)在施工深化設(shè)計中的應(yīng)用

項(xiàng)目BIM土建模型建模、整體建模工程的進(jìn)度及協(xié)調(diào)統(tǒng)籌工作由土建總承包單位負(fù)責(zé)，幕墻模型由幕墻分包建模。首先由總包單位根據(jù)建筑施工圖建立整個項(xiàng)目的土建模型，在此基礎(chǔ)上機(jī)電與幕墻完成各自的BIM設(shè)計，最后統(tǒng)一到一個模型里。

項(xiàng)目在施工階段對原有設(shè)計進(jìn)行深化，同時提前對施工進(jìn)行三維成像模擬，預(yù)判施工中可能出現(xiàn)的碰撞和矛盾，主要是主體結(jié)構(gòu)與幕墻的連接方式，屋頂裝飾百葉與機(jī)電管線，層間精裝修與幕墻關(guān)系等。幕墻施工是在主體結(jié)構(gòu)驗(yàn)收后開始制作安裝，幕墻與其他各專業(yè)在空間占位上有著密切的聯(lián)系，BIM就可以很好地解決空間占位管理的4方面問題。1）機(jī)電的樓體泛光系統(tǒng)尚未完成深化，那么后續(xù)的泛光走線及泛光布局需要在幕墻的二次深化設(shè)計中解決，運(yùn)用BIM就可以提前的解決與機(jī)電、泛光等專業(yè)方面的協(xié)調(diào)問題。2）解決幕墻施工與土建方的矛盾，BIM可以檢查主體結(jié)構(gòu)邊梁與幕墻預(yù)埋板（后置埋件）的位置關(guān)系，提前發(fā)現(xiàn)安裝時可能與主體結(jié)構(gòu)邊梁發(fā)生的碰撞，同時可以檢查結(jié)構(gòu)退臺與幕墻立柱之間的位置關(guān)系，指導(dǎo)幕墻設(shè)計與施工。3）處理幕墻和精裝之間的關(guān)系，解決如開啟扇和房間位置的關(guān)系，解決精裝修吊頂與幕墻橫料、防火鐵皮關(guān)系等。4）解決園林綠化景觀和幕墻地面交接的問題。這些情況往往是傳統(tǒng)做法不能做到的，或者說不能快速、提前、及時、有效的解決，而BIM可以通過維度模型真實(shí)還原物理空間，在電腦里就可以處理，做到各方信息共享，發(fā)現(xiàn)問題各方都可以進(jìn)行討論，及早地暴露問題，及時有效提出解決方案。

同時BIM的使用對幕墻造價和幕墻的進(jìn)度、質(zhì)量管理也有很大的幫助?？梢酝ㄟ^對BIM材料的分析很快計算出鋁型材、鋼材和玻璃的總使用工程量，從而對整個項(xiàng)目的成本及采購情況有提前的了解。

2 幕墻設(shè)計優(yōu)化

2.1 材料選擇

該項(xiàng)目的設(shè)計延續(xù)了轉(zhuǎn)角弧形過渡的形式，在塔樓建筑立面上，4個轉(zhuǎn)角及空中凸出來的玻璃盒子都采用了圓弧的玻璃幕墻形式。因?yàn)楣饩€和角度問題，圓弧玻璃和平面玻璃在不同位置會出現(xiàn)很明顯的色差問題，對整體立面效果破壞嚴(yán)重。通過對不同項(xiàng)目現(xiàn)場調(diào)研及大量專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，提議讓建筑師選擇可鋼化的Low-E膜的系列。Low-E玻璃又稱低輻射玻璃，是在玻璃表面鍍上多層金屬或其他化合物組成的膜系產(chǎn)品，特點(diǎn)是優(yōu)異的熱性能和良好的光學(xué)性能。生產(chǎn)方法有2種：在線高溫?zé)峤獬练e法，簡稱在線Low-E;離線真空濺射法，簡稱離線Low-E。離線"Low-E"玻璃可有多種配置，在顏色及純度方面離線也優(yōu)于在線，而且由于是離線法，在新產(chǎn)品開發(fā)方面也較靈活，最主要的優(yōu)點(diǎn)還在于離線生產(chǎn)的"Low-E"中空玻璃其u值優(yōu)于在線產(chǎn)品的u值，但它也有自身的缺點(diǎn)，即不能長時間地暴露在空氣中，必須做成中空玻璃，因?yàn)槠浔砻娴难趸y膜層非常脆弱。

目前建筑玻璃幕墻使用的離線Low-E玻璃，一般制作工藝為根據(jù)尺寸切片-鋼化-鍍膜Low-E-合片-中空打膠等。是否可以鋼化取決于鍍上去的膜是否耐高溫，如果可鋼化的Low-E膜圓弧玻璃做出來和平面玻璃的膜系是相同的，就可以保證外立面效果統(tǒng)一。

2.2 結(jié)構(gòu)改良

該項(xiàng)目首層玻璃雨棚原來設(shè)計的形式是隱框形式，考慮到雨棚的連接方式是在2個跨度6米的結(jié)構(gòu)柱子中間，建議建筑師采用點(diǎn)式雨棚與橫向包覆鋁板的中心組織排水的形式，這樣可以保證組織排水的排水溝在橫向鋼結(jié)構(gòu)位置，同時利用鋼結(jié)構(gòu)包鋁板的形式把水溝全部隱藏起來，再通過兩側(cè)鋁板柱子把落水管隱藏在鋁板里面?？紤]到對鋁板包柱的外觀尺寸的要求，采用偏心鋁板柱子的形式，避免了鋁板包柱尺寸過大的問題。

根據(jù)建筑設(shè)計規(guī)范[1]《住宅設(shè)計規(guī)范》GB50096—1999（2003年版）3.9.1要求，外窗窗臺距樓面、地面的凈高低于0.90 m時應(yīng)有防護(hù)設(shè)施，窗外有陽臺或者平臺時可不受此限制。窗臺的凈高或防護(hù)欄桿的高度均應(yīng)從可踏面起算，保證凈高0.90 m。當(dāng)時《上海市幕墻工程技術(shù)規(guī)范》[2]要求4.3.5中規(guī)定：樓層外緣無實(shí)體墻的玻璃部位應(yīng)設(shè)置防撞設(shè)施和醒目的警示標(biāo)志。因此設(shè)置固定護(hù)欄時，防護(hù)高度應(yīng)符合《民用建筑設(shè)計通則》GB50352的規(guī)定，具備以下2個條件之一者可不設(shè)護(hù)欄。1）在防護(hù)高度處設(shè)有幕墻橫料，該部位的橫料及立柱已經(jīng)抗沖擊計算，滿足可能發(fā)生的樁基。沖擊力標(biāo)準(zhǔn)為1.2 kN，應(yīng)計入沖擊系數(shù)1.50、荷載分項(xiàng)系數(shù)1.40?？刹慌c風(fēng)荷載及地震作用力相組合。2）中空玻璃的內(nèi)片采用鋼化玻璃，單塊玻璃面積不大于3.0 m2，鋼化玻璃厚度不小于8 mm。從中可以看出，在幕墻設(shè)計時如果把幕墻橫料放在可踏面900 mm的位置，就可以取消欄桿的設(shè)置，或者采用8 mm的鋼化玻璃。實(shí)際使用時，通過與審圖人員多次溝通，玻璃上采用了夾膠中空內(nèi)側(cè)8 mm鋼化的形式（因?yàn)椴Ａ褂妹娣e的問題，本身也是要求8 mm厚的鋼化玻璃），同時在900 mm的位置設(shè)置橫料，確保了審圖以及后期的驗(yàn)收通過。

3 施工技術(shù)分析

3.1 幕墻安裝工藝

幕墻施工中由于采用框架幕墻的形式，玻璃在龍骨安裝后安裝，考慮到工期時間緊，組織幕墻單位的技術(shù)力量一起研究施工組織方案，從效率、時間以及現(xiàn)場場地布局考慮，針對中空夾膠玻璃分格大3 m×1.5 m，樓層最高11層約40 m的高度，果斷采用吊車配合吊籃安裝的施工方案，大大縮短了幕墻的整體施工工期，整個幕墻玻璃的安裝從約45 d縮短到25 d，同時節(jié)約勞務(wù)人員的支出，為后期的規(guī)劃實(shí)測提供了充足的時間。通過對現(xiàn)場的了解和對技術(shù)方案的分析，不僅帶來了經(jīng)濟(jì)效益，更為各方帶來了雙贏的局面。

該項(xiàng)目還有個特點(diǎn)就是有玻璃采光頂，設(shè)計上為土建階段安裝主體鋼結(jié)構(gòu)，幕墻采用自身的鋼結(jié)構(gòu)+夾膠中空Low-E玻璃的安裝形式?？紤]到滿堂腳手架的施工成本費(fèi)用較高，同時也會影響到室內(nèi)扶梯的安裝，在最終實(shí)施的施工方案上采用鋼絲拉鎖的形式，在采光頂?shù)牡撞坑弥睆?0 mm的鋼絲在采光頂四周做好固定，沿X方向、Y方向間距200 mm做成網(wǎng)格狀，在該網(wǎng)格狀下方做好防墜網(wǎng)，其上方鋪上木板作為施工操作面使用。這個技術(shù)的采用在保證安全的同時大大降低了成本的支出，雖然沒有節(jié)約采光頂?shù)氖┕r間，但為室內(nèi)扶梯的安裝提供了充足的時間。

3.2 防滲漏措施

單元幕墻系統(tǒng)是應(yīng)用比較廣泛的幕墻系統(tǒng)，它采用結(jié)構(gòu)防水體系，是一種等壓防水原理，具有非常好的防水滲漏性能。在上下、左右單元板塊安裝時候，采用三元乙丙橡膠條進(jìn)行搭接處理，最外側(cè)的膠條防止大量的水進(jìn)入腔體內(nèi)，少量進(jìn)入腔體內(nèi)的雨水會因?yàn)榈葔呵坏膲毫Σ畹脑驈膶?dǎo)水槽處流出，從而保證了防水性能。最內(nèi)側(cè)采用企口和密封膠條的形式，保證了幕墻內(nèi)側(cè)無水進(jìn)入，避免了框架幕墻體系中純靠膠條、密封膠處理的方式，所以單元板塊具有更好的防滲漏體系。

在陽臺、一層位置的幕墻設(shè)置土建細(xì)石混凝土擋水坎、并采用密封打膠外加防水涂料的方式，可以有效防止?jié)B漏的發(fā)生。防滲漏的舉措很多，根本上是結(jié)構(gòu)防水，在結(jié)構(gòu)上防止?jié)B漏的產(chǎn)生，同時增加各道工序的檢查，保證每道工序能夠真正發(fā)揮作用，從而共同形成有效的防滲漏體系。

4 結(jié)語

從全世界最高建筑阿拉法塔（迪拜塔），到重建的紐約新世貿(mào)中心，從矗立維多利亞灣的香港天璽，到陸家嘴上海中心，縱觀當(dāng)代全球頂尖建筑，它們外立面都不約而同的選擇了最時尚的玻璃幕墻。幕墻的發(fā)展正向著新材料、新工藝以及新方法逐步前進(jìn)中。幕墻的技術(shù)管理是個綜合的管理體系，無論是設(shè)計方案階段，還是實(shí)際施工階段，都需要管理人員具有良好的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能力和對發(fā)生問題的提前預(yù)判能力。需要在招標(biāo)階段、深化設(shè)計階段，提前和設(shè)計部、采購部、成本部等各端口的重點(diǎn)協(xié)調(diào)解決可能出現(xiàn)的問題。在幕墻施工中加強(qiáng)對施工單位的管控，無論是深化設(shè)計還是施工現(xiàn)場管理，都要從源頭解決問題，看清事物的本質(zhì)，積極協(xié)調(diào)解決出現(xiàn)的問題，讓最終呈現(xiàn)出來的效果完全符合設(shè)計的預(yù)期，以達(dá)到建筑的絢麗外衣效果，給城市帶來一道亮麗的景色。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國建議部.GB50096—1999，住宅設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003：20-23.

[2]上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會.DGJ08—56—2012，上海市建筑幕墻工程技術(shù)規(guī)范[S].上海：上海金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)協(xié)會，2012：10-15.