“智慧医谷、孕育新生”—湖北省妇幼洪山院区幕墙设计与施工解析

“智慧医谷、孕育新生”—湖北省妇幼洪山院区幕墙设计与施工解析

王永磊 ,马双军,孙福凯

中建深圳装饰有限公司 湖北省武汉市 430000

摘要

本项目幕墙工程包含框架式玻璃幕墙、铝合金窗、铝板系统等。本文分别对不同幕墙系统的施工设计重难点进行分析，并对施工过程中遇到的几个关键问题进行总结，供大家参考借鉴。

关键词：玻璃幕墙  铝合金窗  医院  双色铝板

一、工程概况

项目背景：2018年11月湖北省妇幼保健院与洪山区政府签约，在洪山区张家湾建设湖北省妇幼保健院洪山院区，补充洪山区白沙洲片区的医疗卫生短板问题。洪山院区处于张家湾白沙三路，总建筑面积15.5万平方米，可提供床位500张，重点打造生殖健康、微创医学中心、围产医学中心、儿童康复医学中心、妇儿健康管理中心等五大中心，投用后将提高湖北省妇女儿童医疗、预防保健、健康教育及科研教学水平，并大大提高洪山区的医疗卫生保障能力。

设计理念：项目依照“智慧医谷，孕育新生”的设计理念，通过架空连廊将一栋5层门诊医技楼和一栋17层住院综合楼连为一体，两栋楼外形为流线型，整体造型犹如一位母亲环抱爱子，形态组合收放有致。医院将生态景观医院和以人为本的设计理念相融相生，幕墙由1.24万块玻璃和4万多块铝板组合而成。门诊医技楼内设有多个空中庭院，综合住院楼设有近千平方米的退层绿台，创造清新舒适的就医体验。既怀抱生命、又亲近自然。

图1  医院整体平面图

二、幕墙设计简析

1、玻璃幕墙窗系统

（1）系统设计合理性分析

根据建标【2015】38号文：关于进一步加强玻璃幕墙安全防护工作的通知，新建住宅、党政机关办公楼、医院门诊急诊楼和病房楼、中小学校、托儿所、幼儿园、老年人建筑，不得在二层及以上采用玻璃幕墙。本项目2层至5层的层高为4.5米，包含900mm高的层间铝板和3600mm高的玻璃窗。如此高的窗采用一般的铝合金窗系统设计很难满足安全性的要求，设计成玻璃幕墙的形式又与建标【2015】38号文相冲突。究竟该采用哪种形式？

面对此问题，幕墙设计团队经过多次探讨，认真研究行业规范，在《建筑幕墙》GB/T21086-2007中对建筑幕墙的定义如下：由面板与支承结构体系组成、可相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力、不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙。在《建筑门窗术语》GB/T5823-2008中对窗的定义：围蔽墙体洞口，可起采光、通风或观察等作用的建筑部件的总称。分析铝合金窗系统和玻璃幕墙系统的差异，主要区别在于其受力形式不同，幕墙安装在主体结构外侧，相对于主体结构有一定的位移能力；窗系统安装在结构洞口内，相对于主体结构没有位移。

综合上述各种因素，决定采用幕墙铝型材安装在结构梁洞口内，既保证其相对主体结构没有位移，又满足窗的受力需求，即为玻璃幕墙窗系统，顺利通过了各项论证和审核。

图2  幕墙窗底部固定节点                图3  幕墙窗顶部固定节点

（2）幕墙窗系统介绍：

本项目门诊医技楼和综合住院楼1层至5层都是玻璃幕墙窗系统，窗宽度分格为1333mm，高度3600mm，玻璃配置均为6mm(双银Low-E)+12A+6mm钢化中空玻璃，室外采用全明框形式，安全性和防水性能都比较高。

2、铝合金窗系统

（1）幕墙系统介绍：

综合住院楼6层及以上采用铝合金窗系统设计，窗框采用55系列铝合金隔热型材，玻璃为6mm(双银Low-E)+12A+6mm钢化中空玻璃，通过合理的构造设计，达到保温节能的效果，整窗的节能指标K值达到了建筑要求的2.3W/㎡·K。

（2）重难点分析：

由于每层东西两端为42米长的联排窗，窗之间需要拼樘连接，拼樘处的防水构造是本系统的一大难点。设计时把拼樘留在有实体墙或房间隔墙的位置，最大限度地减少拼樘对外立面效果的影响。在构造上，通过室内外两个工字型铝合金连接件把相邻窗框料拼接为一个整体，室内外各打一层密封胶保证其水密性。

图4  铝合金窗拼樘节点设计

3、层间铝板系统

（1）铝板系统介绍：

本项目层间为2.5mm厚铝单板系统，根据其造型不同又可以细分为层间造型双色铝板系统、造型飘带铝板系统、造型叶片铝板系统共3种。

（2）层间造型双色铝板系统重难点分析：

双色铝板系统位于住院楼8层以上，整体截面呈现“U”字形状，高度900mm、宽度1100mm，面板为2.5mm厚白色和金色渐变双色铝单板。通过50x4mm镀锌钢管转接件将竖向主龙骨50x4镀锌钢管与预埋件连接，横龙骨为L50x4mm镀锌角钢。

为了使两种颜色的铝板过渡自然，实现柔和顺滑的效果，特意调制了和金色铝板颜色相同的金色密封胶，面积大的双色铝板在拼缝处设计一根横斜向角钢，把一块大板做成两块小板，对铝板起到了一定的加强作用，小板直接采用双色喷涂。施工现场全程采用全站仪对每块铝板进行精准定位，最终完美还原了建筑外立面效果，得到了建筑设计师和业主的高度认可。

图5  层间造型双色铝板实景照片

（2）造型飘带铝板系统重难点分析：

本系统位于住院楼南面7层至屋面层，飘带铝板悬挑距离呈现逐层递减的效果，铝板完成面为弧形样式，从下至上逐层后退500mm，铝板幕墙主龙骨为120x60x5镀锌钢管，横梁为60x4镀锌钢管，顶面铝板采用色泽鲜艳的绿色，打造出了空中绿色花园的效果。

图6  造型飘带铝板实景照片

此系统难点在于其铝板造型不规则且每层都是渐变的，对龙骨的定位精度要求较高，异形铝板加工难度大，现场施工定位困难。为解决此问题，我们采用BIM建模来指导设计和施工，在模型中对每根钢龙骨都进行精准定位，把定位点提供给现场测量师进行空间点位施放，确保基层龙骨准确无误。结合BIM软件插件，直接提取铝板加工数据参数，把完整的数据和模型提供给铝板加工厂，指导其加工生产。BIM技术的应用解决了该位置的幕墙设计和施工复杂的难题。

（3）造型叶片铝板系统重难点分析：

本项目有3个柳叶状的叶片造型，位于门诊楼南面和西面，三个叶片效果相似但又各有差异。叶片的顶部铝板为2.5mm厚金色铝单板，正面及吊顶为2.5mm厚白色铝单板。主龙骨120x60x5mm镀锌钢管，次龙骨为60x4mm镀锌钢管，主次龙骨直接焊接成钢桁架，通过10#槽钢转接件将钢桁架与埋件连接，系统安全性较高。

图7  叶片铝板实景照片

本系统难点在于现场施工时如何对钢桁架龙骨进行定位安装。与飘带造型铝板的解决方案类似，我们首先通过BIM软件完成外表皮的数据提取，然后通过外表皮的分格线反推钢桁架位置，从而精准提取出每根钢龙骨的加工图和安装定位图，由测量师用全站仪全程进行监测和纠偏，最终还原了叶片造型的曲面效果。

三、结语

BIM技术的应用为本项目最终效果的呈现做成了积极贡献用。随着社会的发展，人们对健康问题更加关注，我们整个城市需要迅速补齐医疗卫生领域的短边，这就意味着近几年会有大量的医院项目开始建设。医院属于人流量较大的公共区域，对幕墙的安全性要求较高，建筑师又想把医院的外立面设计的更有特色。造型越复杂的幕墙，其安全性就越难以保证，这就对我们幕墙设计师提出了更高的要求，要敢于探索、不断创新，勇担智慧城市建设的行业先锋。

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