弯弧渐变错缝水平锯齿单元式幕墙设计浅析

弯弧渐变错缝水平锯齿单元式幕墙设计浅析

练文浩

深圳市方大建科集团有限公司，广东 深圳 518000

摘  要：   本文对深圳东亚嘉里T7栋的幕墙进行了简单介绍，并结合本项目的重难点，对弯弧渐变错缝水平锯齿单元式幕墙的设计思路和方案进行了剖析，以供广大幕墙行业内的工程技术人员探讨或借鉴。

关键词：   幕墙设计，弯弧渐变错缝水平锯齿单元式幕墙；

1 概述

本工程位于深圳市南山前海合作区七单元，临海大道西侧，前湾一路南侧。整个项目项目总用地面积19000平方米，总建筑面积111000平方米，地下室面积67389.78平方米。其中T7楼高90.15米，地上20层，地下5层。幕墙面积约19902平方米。本工程幕墙系统主要包括：大装饰条单元式幕墙、弯弧大装饰条单元式幕墙、水平锯齿单元式幕墙、弯弧渐变错缝水平锯齿单元式幕墙、铝板幕墙、石材幕墙、框架式玻璃幕墙、雨棚系统、石材百叶系统等。

本项目塔楼为单元式幕墙，主要由大装饰条单元式幕墙、弯弧大装饰条单元式幕墙、水平锯齿单元式幕墙、弯弧渐变错缝水平锯齿单元式幕墙四种幕墙系统组成，其中弯弧渐变错缝水平锯齿单元式幕墙是塔楼幕墙系统中的重难点，弯弧渐变错缝水平锯齿单元式幕墙，单一板块外立面造型为一竖着的三角造型，板块上、下三角型端口自密封，板块三角造型短边的一面为铝型材装饰面板+铝面板，为不透光面，长边的一面为玻璃+层间石材幕墙，为透光面。锯齿弯弧板块标准分格为1.826米，三角造型短边从东到西不断减少，最大长度0.458米，渐变到最小长度0.155米，连续的三角造型单元板块之间的衔接+上下层板块水平方向的错缝布置形成一完整幕墙体系，在幕墙外观视觉效果上呈现出直观的却错落有序的、具有层次感的锯齿状幕墙。因每个锯齿面板都有不同的角度，光照射后，光线会被折射掉一部分，可有效的降低反射率，降低光污染。下面笔者对弯弧渐变错缝水平锯齿单元式幕墙系统设计进行介绍及分析，以供广大幕墙行业内的工程技术人员探讨或借鉴。

2 设计剖析

　为满足建筑设计风格，尊重建筑师原有设计思想及风格的前提下，幕墙设计在考虑保证结构安全性、满足相关环保节能要求、保持外立面效果的完整性、提高材料利用率达到最佳经济性为目标的前提下，通过完善各节点构造设计以及科学的结构受力计算、节能计算来确保幕墙结构的各项性能指标，同时在外观效果上达到业主及建筑师对精品工程的要求。下面笔者对本工程中采用到的幕墙系统进行技术重难点剖析。

2.1 弯弧渐变错缝水平锯齿单元式幕墙的设计

本系统为塔楼难度最大的单元体，采用传统的横滑型外排水系统，单元板为V型整体吊装，一面为玻璃+层间石材，一面由铝合金面板+铝面板组合而成，整个立面效果显得格外的有层次感（详见图1）；其主要重难点：

①单元体面板的设计：

三角造型单元板块玻璃面板四周300mm宽的装饰条把玻璃面板隔开，使得单体板块间分界更加直观明显，三角造型单元板侧面采用装饰条+铝面板会更加明显的体现侧面的厚重感，以及三角造型板块短边厚度尺寸上的一个变化，三角造型单元板上、下端采用铝板自密封，单元板块上墙后，单元体底部会因错缝挑出来一部分造型，从底部往上看，锯齿的造型层次更加突出（见图2）；

       图1 （现场工程照片）              图2（现场工程照片）

②单元板块的插接设置：

  弯弧渐变错缝水平锯齿单元幕墙由于板块特殊性，在前期深化设计时充分考虑现场的安装，同时需保证单元体的连续性防水性能；为了保证板块的安装方便，单元体自身的防水性及单元体之间的防水体系，通过复杂问题简单化的思路，板块阴、阳料的插接，上、下横梁的插接采用传统普通的单元式插接做法，阴阳料、上下横梁的插接位于一个连续的弧面，不存在错位，转角插接，使得单元体之间的配合关系更简洁，受力体系更加直接，同时防水体系更加简单，直接有效（见图3、图4），在这里，设计的难点在于悬挑区域三角区的上、下端及三角造型短边竖向的防水，因造型的特点及设计思路的原因，单元体上、下端三角区悬挑部位不与上下板块发生关系，需要做到自身防水密封，但因其造型特殊，单元体内部构造连接比较复杂，所以单元体自身防水处理是一大难题，具体设计思路及处理方案如下：1、单元体下端悬挑三角区部位采用铝板与前、后横梁过渡衔接，连接处打胶密封；2、上端悬挑三角区部分同样通过铝板连接前、后横梁，此处需注意，单元板块安装时，必须先处理好铝板与前后横梁的打胶密封，再封外侧的装饰面板，否则容易漏水且后期进行维修；

图3

图4

③单元板块的连接、支座的设计：

弯弧渐变错缝水平锯齿单元难点在于板块内部的连接及悬挑部位三角造型的整体牢固的问题，（1）、板块内部的连接难点：外悬挑上、下横梁的其中一端连接固定在转接立柱上，另一端分别连接固定在插接上横梁及插接下横梁，由此板块上下端组成一个三角造型， 板块悬挑部位的竖向转接立柱的连接，转接立柱承接板块上下三角造型构件，同时承接前端玻璃面板、装饰条及侧向的铝面板受力，因此保证转接立柱的连接对板块的整体稳定性非常重要；综上考虑，对于转接立柱的连接采用如下连接方案：采用4块不锈钢板通过螺栓把转接立柱与插接阳立柱连接（见图5），通过螺栓、钢板直接把转接立柱上的力传递到阳立柱上再传递到挂件、支座上，过程中有考虑过通过开模型材直接连接，但是考虑到这个位置的距离每一个板块均不一样，采用开模的话，从材料利用的经济性上考虑非常不合适，因此经过多方考虑，最后采用了上述的钢板转接连接。

图5（转接立柱与插接阳料钢板连接布置）                 图6（支座水平布置）   

（2）、板块支座设计的考虑：板块挂接支座连接点只有阴、阳立柱上两个点位，对于这种非对称单元体受力体系非常不利，因此在考虑受力以及如何将荷载均匀分布，使得单元体系合理受力显得非常重要，需要考虑的因素：（1）、板块自重因素，板块悬挑区域，外悬挑转接立柱的区域自重对板块自身有个向下的力，此自重对立柱的挂点会附加一个向下的弯矩，（2）、相对于平面面板来说，板块有两个相互垂直的受风压面，加大了负风压对面板的影响，使得支座位置反力更大，同时会产生一个沿横梁方向的侧向力。综合以上两点问题，相应处理方案措施：1、外悬挑部位承受的自重越大越不利，因此设计时考虑底部横梁位置的玻璃垫块垫块设置点靠近阴角部位的立柱，使得面板材料的自重向阴角位置倾斜分配，减少悬挑部位因自重产生更多、更大不利的反力；2、加强挂件与支座连接，挂件与立柱后端增加螺钉连接；3、采用带齿槽式预埋件，加强抵抗水平侧向力；方案设计时，通过合理的布局及合理的受力计算，综合各种因素从而规避或减小不利因素的影响，加强板块自身及板块体系间的受力连接，从而保证板块组装，运输、吊装过程的牢固可靠；

     ④弯弧渐变错缝水平锯齿单元板块之间的配接方式及防水设计：

弯弧渐变错缝水平锯齿幕墙系统板块之间的插接，由于为弯弧、立柱三角造型配合插接（间图7、8示意），如果按照板块的三角造型进行插接设计，会在一定程度上把板块构造复杂化，加大板块的插接难度，同时把板块的防水系统也复杂化，不利于板块自身密封，且对板块间的插接防水密封非常不利，如上，本项目的弯弧渐变错缝水平锯齿幕墙单元板块间的插接是通过复杂问题简单化的思路，采用普通单元的配接、插接方式，使得横、竖料的插接面位于同一个面上，简化板块间排水路径；考虑板块上口悬挑部位由于在长期自重的作用下，避免连接前后横梁的铝板胶缝出现拉裂的导致渗漏的情况，同时也为了加强防水的需要，在插接上横梁与铝板铺贴通长的胶皮直至盖住横梁与铝板间的胶缝，后在胶皮四周再打胶密封，形成第一道保险性防水措施（详见图4）；

           图7（板块插接-三维模型）             图8（板块插接-三维模型） 

3.结束语

如今建筑行业处在一个高速发展的时代，为满足建筑设计立面采光、节能、外立面造型多样性、美观性之诸多功能与外观要求。迎合业主对幕墙系统的更好综合要求。本幕墙工程针对异形幕墙综合考虑了建筑的美观性、安全性，通过精心设计，把控好每一个细节，通过弯弧渐变错缝水平锯齿单元幕墙体系在一定程度上呈现了建筑不凡的造型。本次通过对弯弧渐变错缝水平锯齿单元幕墙的设计及构造进行了详细的经验分析，希望能为大家在今后此类工程的设计及施工提供参考与借鉴。

参考文献

[1] 玻璃幕墙工程技术规范 （JGJ102-2003） 

[2] 金属与石材幕墙工程技术规范 （JGJ133-2001）

[3] 钢结构设计规范（GB50017-2003）

[4] 建筑幕墙（GB/ T 21086-2007）

[5] 民用建筑设计通则（GB 50352-2005）