經(jīng)緯大廈異形幕墻設(shè)計(jì)

摘 要：建筑設(shè)計(jì)是建筑物的靈魂，是地域文化的載體，然而建筑思想的實(shí)現(xiàn)往往是設(shè)計(jì)的難題。常州市武進(jìn)區(qū)經(jīng)緯大廈方案設(shè)計(jì)立面為異形立體幕墻結(jié)構(gòu)，該類型異形幕墻為全國(guó)首創(chuàng)、尚無(wú)先例，無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。文章闡述了在經(jīng)緯大廈建筑實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的材料比選、整版幕墻試制、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境效果提煉以及施工圖設(shè)計(jì)過(guò)程中的建模與結(jié)構(gòu)計(jì)算，為類似異形幕墻的建筑實(shí)現(xiàn)提供了一套可以借鑒的方法。

關(guān)鍵詞：經(jīng)緯大廈；異形幕墻；漸變；SketchUP建模

中圖分類號(hào)：TU767 " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1671-0142（2025）01-0048-04

經(jīng)緯大廈位于江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)，總建筑面積約5萬(wàn)平方米，建筑高度100米。地上分為裙房和主樓兩個(gè)部分，業(yè)態(tài)功能為商業(yè)辦公。該項(xiàng)目位于武進(jìn)新城區(qū)主干道延政大道南側(cè)，設(shè)計(jì)要求造型美觀新穎，理念超前，技術(shù)先進(jìn)，打造一座地標(biāo)性5A級(jí)寫(xiě)字樓，成為武進(jìn)新城區(qū)的一道亮麗風(fēng)景。

常州素有“龍城”之稱，“龍”作為中華民族的圖騰和象征在炎黃子孫的心目中具有獨(dú)特的分量。方案設(shè)計(jì)理念取自于蛟龍蜿蜒盤(pán)旋、飛躍升空的意象，建筑的裙房從地面緩緩升起，隨著基地的沿街主面伸展，經(jīng)過(guò)三次轉(zhuǎn)折，到達(dá)基地的中心后躍然升起一座百米高的主樓，見(jiàn)圖1。

主樓整體建筑體型剛勁挺拔，形象具有強(qiáng)烈的現(xiàn)代感，主樓的外立面設(shè)計(jì)是經(jīng)緯大廈建筑設(shè)計(jì)的靈魂，打破了傳統(tǒng)高層辦公建筑玻璃幕墻的模式，每個(gè)窗戶由傾斜的“L”形窗框和體型玻璃組成，每層窗框錯(cuò)位布置，由底層到頂層窗戶的窗框與玻璃的面積比例逐漸變化，形成了獨(dú)特的韻律與節(jié)奏，櫛次鱗比的造型與傳統(tǒng)文化中龍身的形象相契合，成為繼承傳統(tǒng)基礎(chǔ)上的一大創(chuàng)新，給人以無(wú)限的遐想空間。然而，如何進(jìn)行幕墻設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的思想，成了問(wèn)題的關(guān)鍵。

1 幕墻材質(zhì)選擇

經(jīng)緯大廈包括主樓和裙房?jī)刹糠郑狗坎糠譃閭鹘y(tǒng)干掛石材幕墻，主樓為“L”形立體窗框+玻璃幕墻，且“L”形窗框要求尺寸從上至下漸變，因此本項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)就在于“L”形窗框的選材與設(shè)計(jì)。

本項(xiàng)目建筑設(shè)計(jì)的效果是以花崗巖窗框和玻璃幕墻的形式呈現(xiàn)的，綜合考慮建筑設(shè)計(jì)效果、受力、施工方便與日后維護(hù)方便等多種因素[1]，我們?cè)谶x擇幕墻窗框材質(zhì)時(shí)對(duì)花崗巖、鋁板和埃特板幾種材料進(jìn)行了多方面比選，并在基地現(xiàn)場(chǎng)1：1制作了樣板用于實(shí)驗(yàn)及研究。

鑒于本項(xiàng)目總體高度達(dá)到100米，施工圖設(shè)計(jì)開(kāi)始前，結(jié)構(gòu)專業(yè)工程師對(duì)于方案中全部采用石材的做法提出了異議：（1）施工復(fù)雜；（2）荷載過(guò)大，安全性低。因此對(duì)于主樓“L”形立體幕墻的選材需要重新考慮。由于該類型異形幕墻屬于全國(guó)首創(chuàng)，尚無(wú)先例，因此建設(shè)單位聯(lián)合設(shè)計(jì)人員對(duì)于目前市場(chǎng)上的各類幕墻材質(zhì)進(jìn)行了考察，綜合比較后最終確定在花崗巖、鋁板、埃特板三種材質(zhì)中進(jìn)行對(duì)比和選擇。為保證方案的石材效果，鋁板和埃特板表面采取噴涂真石漆或氟碳漆。

1.1 干掛花崗巖

干掛花崗巖是最忠于原設(shè)計(jì)方案的做法，美觀、耐久、平整度高，但是“L”形立體造型的要求，使得幕墻窗框在制作和安裝的過(guò)程中暴露出了多方面的困難：（1）施工復(fù)雜；（2）荷載過(guò)大，安全性低；（3）運(yùn)輸困難[2]。首先，窗框尺寸4m×4m，如果采用整體長(zhǎng)度花崗巖，無(wú)論安裝和運(yùn)輸都很困難，而且容易破損，損耗會(huì)很高；如采用傳統(tǒng)600*600花崗巖板裁剪拼接，經(jīng)樣板實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該方案整體效果不強(qiáng)，樣板經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多日的環(huán)境模擬后，拼接處有明顯的痕跡，無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)建筑方案對(duì)立面效果的要求。其次，由于花崗巖石材的加工特性，無(wú)法通過(guò)花崗巖的加工來(lái)實(shí)現(xiàn)立體造型，需要通過(guò)鋼架龍骨構(gòu)建突出的立體造型，為最終的實(shí)施帶來(lái)很大的困難。最后，根據(jù)建筑方案要求尺寸漸變，實(shí)際每個(gè)“L”構(gòu)件尺寸均不相同，因此每個(gè)構(gòu)件的拼接單元均不相同，鋼架龍骨尺寸也不相同，最終實(shí)施需要完全現(xiàn)場(chǎng)施工和切割，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制。如果全部幕墻采用該方案既不符合綠色施工的要求也不符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。

1.2 干掛鋁板

干掛鋁板方案采用3mm高強(qiáng)度鋁合金板材，根據(jù)要求進(jìn)行鈑金加工，直接折邊，四角經(jīng)高壓焊接成密合的槽狀，墻板背面用電焊植釘?shù)姆绞筋A(yù)留加強(qiáng)筋的固定螺栓，使之成為一個(gè)牢固的整體（見(jiàn)圖2～圖4），極大增強(qiáng)了鋁單板幕墻的強(qiáng)度與剛性，可以保證長(zhǎng)期使用中的平整度及抗風(fēng)抗震能力。鈑金工作完成之后，再對(duì)鋁板表面進(jìn)行氟碳漆或真石漆的噴涂，色彩豐富，完全可以實(shí)現(xiàn)建筑方案的設(shè)計(jì)效果。鋁板的連接采用壓槽式連接[3]，即保證連接的可靠性又能使鋁板加工誤差在施工安裝中可調(diào)節(jié)，確保完成后的立面效果，槽口壓條采用同樣顏色處理，可以使“L”形狀的整體性得到完美的表現(xiàn)。

干掛鋁板方案對(duì)鋼架龍骨無(wú)特殊要求，可以實(shí)現(xiàn)工廠整體預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)安裝的要求。但是尺寸4m×4m幕墻鋁板整體預(yù)制，對(duì)于生產(chǎn)廠家的要求較高，需要其具備超寬剪、折數(shù)控機(jī)床、噴涂生產(chǎn)線（包括烘箱）及超長(zhǎng)、超寬運(yùn)輸能力，這對(duì)后期選擇幕墻施工單位提出了很高的要求。

1.3 干掛埃特板

埃特板學(xué)名纖維增強(qiáng)水泥外墻板，使用低堿度硫鋁酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，以及鈣質(zhì)和硅質(zhì)材料為膠結(jié)材，經(jīng)成型、養(yǎng)護(hù)、蒸壓制成的水泥制品。該方案與花崗巖石材方案一樣需要通過(guò)鋼架龍骨構(gòu)建突出的立體造型，然后工程現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況任意拼接安裝，有利于批量生產(chǎn)，即便實(shí)際操作中發(fā)生尺寸誤差，在現(xiàn)場(chǎng)可以及時(shí)更正，可操作性強(qiáng)，對(duì)于施工場(chǎng)地、路途運(yùn)輸?shù)鹊囊筝^低，不構(gòu)成任何困難。安裝完成后整體噴涂。由于是現(xiàn)場(chǎng)拼接，因此對(duì)于拼接處的暗縫處理要求很高，對(duì)于用于外立面環(huán)境下的持久性無(wú)法確定，樣板經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多日的環(huán)境模擬后也出現(xiàn)了輕微裂縫，影響到整體效果。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)樣板制作施工和環(huán)境測(cè)試，綜合考慮建筑方案要求、結(jié)構(gòu)安全以及施工的經(jīng)濟(jì)性與便利性，最終確定施工圖設(shè)計(jì)方案如下：

裙房及主樓1～2層立面采用干掛花崗巖方案，保證方案效果要求，凸顯建筑的莊重與渾厚感，同時(shí)保證使用的耐久性；三層以上主樓采用干掛鋁板噴涂真石漆方案，由幕墻生產(chǎn)廠家整體預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)整體安裝，真石漆調(diào)色與裙房及主樓1～2層采用的花崗巖石材顏色一致，保證整個(gè)建筑的一致性。

2 幕墻施工圖設(shè)計(jì)

根據(jù)建筑方案要求，2層以上“L”形幕墻與玻璃幕墻應(yīng)視為整體，即“L”形幕墻底面與玻璃幕墻齊平，否則“L”幕墻無(wú)法直接在主體結(jié)構(gòu)上安裝。基于以上要求，實(shí)際玻璃幕墻被“L”形幕墻分割為多個(gè)單獨(dú)的個(gè)體，與“L”形幕墻一一對(duì)應(yīng)。由于“L”形幕墻要求從上到下尺寸漸變，且建筑平面不是傳統(tǒng)矩形，為不規(guī)則多邊形，因此每個(gè)單元的玻璃幕墻同樣尺寸漸變，且在轉(zhuǎn)角處為不規(guī)則尺寸。

由于每個(gè)“L”形幕墻與玻璃幕墻尺寸均不相同，且由于漸變的要求，尺寸不是傳統(tǒng)的整數(shù)，不符合設(shè)計(jì)模數(shù)要求，因此，在施工圖設(shè)計(jì)中，本項(xiàng)目無(wú)法按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法對(duì)每個(gè)“L”形幕墻及玻璃幕墻進(jìn)行設(shè)計(jì)及繪圖，需要通過(guò)建立模型，按照方案要求分別調(diào)整各層尺寸，以達(dá)到效果圖要求，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況確定轉(zhuǎn)角處幕墻的尺寸。

2.1 SketchUP建模

由于玻璃幕墻與“L”形幕墻一一對(duì)應(yīng)，因此在模型中，以一個(gè)“L”形幕墻及其相鄰的玻璃幕墻為一個(gè)單元結(jié)構(gòu)建模。首先創(chuàng)建若干單個(gè)單元模型，并根據(jù)方案要求，組合成一組斜錯(cuò)組合模型；然后在該斜錯(cuò)組合模型基礎(chǔ)上調(diào)整單元結(jié)構(gòu)建模尺寸，形成漸變效果；最終將該斜錯(cuò)組合根據(jù)方案拼接成建筑立面，并根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整轉(zhuǎn)角處單元結(jié)構(gòu)模型尺寸，并以不同顏色標(biāo)注，提醒后期施工圖繪制注意。

通過(guò)建模發(fā)現(xiàn)，如果按照方案要求每層漸變，各層單元尺寸均不同，但差別細(xì)微，雖然效果可以完整呈現(xiàn)，但構(gòu)件數(shù)量種類太多，對(duì)于后期施工圖設(shè)計(jì)以及后期的成品加工安裝都會(huì)帶來(lái)巨大的工作量，且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。因此經(jīng)過(guò)歸類及實(shí)驗(yàn)，在不影響立面感官效果的前提下，對(duì)4～7、9～13、16～20層單元尺寸進(jìn)行歸類，采用相同尺寸，中間樓層單元尺寸過(guò)渡，在實(shí)際工作量和效果之間找到了平衡點(diǎn)，見(jiàn)圖6。

2.2 施工圖設(shè)計(jì)

基于SketchUP模型，各單元構(gòu)件尺寸均已經(jīng)確定，對(duì)照模型實(shí)際尺寸可以繪制施工圖。由于單元構(gòu)件的斜錯(cuò)組合以及漸變，各層構(gòu)件在平面的位置均不相同，各轉(zhuǎn)角處構(gòu)件也均不相同，因此需要對(duì)整棟樓24層構(gòu)件每層繪制平面布置圖、軸側(cè)圖以及各單元構(gòu)件圖見(jiàn)（圖7～9），同時(shí)各單元構(gòu)件需繪制軸側(cè)示意圖及平、立面圖。

整個(gè)建筑1～2層有石材標(biāo)準(zhǔn)柱廊19個(gè)，異形柱廊20個(gè)，共計(jì)39個(gè)。2層以上各層標(biāo)準(zhǔn)鋁板玻璃構(gòu)件452個(gè)，異形鋁板玻璃構(gòu)件308個(gè)，共計(jì)760個(gè)。

3 最終效果

該項(xiàng)目于2016年9月竣工，完美實(shí)現(xiàn)了建筑方案設(shè)計(jì)效果，見(jiàn)圖10。經(jīng)緯大廈憑借其獨(dú)特的造型獲得2018年度江蘇省“揚(yáng)子杯”優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)，成為常州市一道亮麗的風(fēng)景線，一天中，從早晨到傍晚不同角度的陽(yáng)光照射在凹凸不同的窗框上，投射出斑駁陸離的光影，與櫛次鱗比的造型共同形成了獨(dú)特的形象，猶如一條騰飛的巨龍，展現(xiàn)現(xiàn)代城市的強(qiáng)大生命力和創(chuàng)造力。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院，中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.民用建筑設(shè)計(jì)通則[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

[2]中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院，中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.建筑幕墻[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[3]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.

（責(zé)任編輯 楊荔晴）