超高層異型單元式玻璃幕墻的設(shè)計要點(diǎn)分析

中南建筑設(shè)計院股份有限公司 湖北 武漢 430000

1 工程的概述

某金融中心項(xiàng)目區(qū)域在某市北街西側(cè)，總規(guī)劃用地面積約71598.11m2。本文針對改地塊中的T2塔樓的建筑幕墻分析超高層幕墻的設(shè)計要點(diǎn)，該塔樓建筑總高度319.04m，裙樓建筑總高度約41.7m，幕墻面積約6.5萬m2。地下3層，塔樓地上67層，裙樓地上6層。結(jié)構(gòu)選型為框架-核心筒體系，出屋面結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)[1]。

2 塔樓大面圓弧幕墻的系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)

大面圓弧幕墻的幕墻板塊寬度1.4m，幕墻板塊間的折線水平夾角179.5°；因?yàn)榻嵌容^小，實(shí)際放樣橫梁端部切斜角距離僅為1.02mm。過小的距離使其很難實(shí)現(xiàn)車間內(nèi)的加工，橫梁端部仍按照90°切角，平面角度安裝時，通過接縫調(diào)整適應(yīng)角度變化；最終確定采用板塊折線擬合的方式完成圓弧造型，但本方案一定要合理設(shè)置，注意前端豎向膠條的截面設(shè)計，保證防水性能。其他建筑幕墻項(xiàng)目，如果幕墻板塊水平夾角較大時，一般橫梁端部切角≥5mm，橫梁端部必須按照實(shí)際角度加工，角度通過橫梁切角度解決，單元板塊角度為實(shí)際；由于幕墻水平分格與幕墻板塊水平夾角影響較大，所以設(shè)計初期應(yīng)與建筑師充分溝通，做到有的放矢。單元幕墻通過幕墻板塊上的掛件和預(yù)先設(shè)置在結(jié)構(gòu)上的單元體掛座掛接，實(shí)現(xiàn)單元體幕墻的安裝。本工程用于幕墻連接的鋼結(jié)構(gòu)環(huán)型邊梁考慮到工程造價等因素，未考慮彎弧處理，均為直線段，這樣就造成了選擇側(cè)面連接方案時，轉(zhuǎn)接件長度規(guī)格較多、現(xiàn)場焊接量大等不足。本工程的樓板采用成品鋼樓承板的樓板形式，標(biāo)準(zhǔn)混凝土板厚為120mm，很難滿足槽式埋件的埋設(shè)需要；經(jīng)過與建筑結(jié)構(gòu)院的多次溝通，最終選擇樓板外輪廓向內(nèi)500mm范圍內(nèi)局部加厚到200mm的做法，滿足槽式埋件的埋設(shè)需要，需提前了解槽式埋件對于混凝土厚度的要求等[2]。

3 凹槽內(nèi)單元式玻璃幕墻的系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)

凹槽內(nèi)單元式玻璃幕墻的幕墻板塊寬度1.4m，層高為4.2m和5.4m；通過對于幕墻犀牛模型的分析，立面幕墻在14層標(biāo)高69m的位置為分界線，分界線以下幕墻板塊向外傾斜，分界線以上幕墻板塊為向內(nèi)傾斜。由于單元體板塊之間的豎向夾角接近180°，采用單元體板塊折線擬合的方式實(shí)現(xiàn)。尤其應(yīng)當(dāng)注意的是分界線以上的幕墻單元體板塊（內(nèi)傾斜），需要關(guān)注單元體幕墻的上橫梁截面設(shè)計，排水角度由常規(guī)的3%加大到4%，保證單元體幕墻的排水性能。

4 凹槽側(cè)面轉(zhuǎn)角單元式鋁板幕墻的系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)

由于單元體鋁板幕墻的板塊扭轉(zhuǎn)造型，通過犀牛軟件逐層對板塊間翹曲值進(jìn)行分析。通過得到的數(shù)據(jù)，按照層數(shù)對單元板塊進(jìn)行歸集，確定合理的區(qū)段劃分；選擇每5層的單元體鋁板幕墻板塊進(jìn)行歸類時，翹曲值不大于2mm，滿足設(shè)計要求；整個建筑立面分為10種鋁板單元體幕墻板塊。鋁板單元板塊造型復(fù)雜，出挑距離較多，設(shè)計原則考慮功能性與裝飾性分離，更好的實(shí)現(xiàn)建筑功能和外立面效果。鋁板單元體龍骨選擇鋼鋁結(jié)合方式；受力桿件為鋼材，滿足強(qiáng)度剛度要求；鋁型材主要解決單元板塊插接和排水連續(xù)的功能性要求。

5 超高層建筑幕墻避難層的幕墻系統(tǒng)設(shè)計

自建筑的首層至第一個避難層的高度不應(yīng)大于45m，兩個避難層之間的高差不宜大于45m。通向避難層的防煙樓梯應(yīng)在避難層分隔、同層錯位或上下層斷開，使人員均必須經(jīng)避難層方能上下；避難層的凈面積應(yīng)能滿足設(shè)計避難人員避難的要求，并宜按5人/m2計算。由于避難層可兼作設(shè)備層，但設(shè)備管道宜集中布置；本工程10、20、29、39、49、59層為避難層，避難層層高7m，標(biāo)準(zhǔn)樓層層高為4.2m和5.4m。避難層由于層高高、跨度大，標(biāo)準(zhǔn)單元體幕墻龍骨無法滿足需要，針對此種實(shí)際情況，我們考慮加大單元體幕墻龍骨或者增加鋼立柱的方式解決。由于單元體幕墻與土建結(jié)構(gòu)邊的進(jìn)出位關(guān)系是確定的，所以單元體龍骨的龍骨截面加大也是有一定局限性的；本工程由于層高較高，幕墻龍骨截面加大后與土建結(jié)構(gòu)的進(jìn)出位較小，調(diào)節(jié)量小，所以未選擇截面加大的方案。增加鋼立柱的方式時主受力龍骨為鋼型材，鋁合金龍骨可以采用增加掛點(diǎn)的方式增加受荷載能力，也便于幕墻工程型材截面的統(tǒng)一，減少開模費(fèi)用；最終選擇在龍骨后側(cè)增加鋼立柱的方案（如圖1）。

圖1

由于避難層兼做設(shè)備層，設(shè)備層的機(jī)房需要建筑幕墻具有通風(fēng)和防風(fēng)雨的功能，由于超高層幕墻的風(fēng)壓較大，對于防風(fēng)雨百葉的選擇尤為重要。本工程凹槽內(nèi)幕墻采用在設(shè)備層選用防風(fēng)雨百葉，大面幕墻由于效果需要，選擇玻璃百葉效果，后面設(shè)置防風(fēng)雨百葉，滿足性能需要。

6 結(jié)束語

在現(xiàn)代超高層建筑中，常采用單元式玻璃幕墻，其不但可以減少人工操作量、提高預(yù)制品加工精度?？傊獓?yán)格把好安全質(zhì)量關(guān)，運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)和分析手段以及專業(yè)的測量和檢測方法，才能完成令用戶滿意的精品工程。