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摘要：本文結合深圳中金大廈單元幕墻工程案例介紹了平面轉折單元式幕墻系統的設計重點，特別是針對單元系統構造、單元系統防水、結構連接設計等做了重點介紹，并簡單陳述了其龍骨結構的整體受力分析。
關鍵詞：單元幕墻;幾字形鋸齒;內平開窗（詞條“平開窗”由行業大百科提供）;結構分析
1、引言
在當代建筑行業，建筑表皮通過引入更多折線、弧線和不規則線條等幾何變化要素，形成立體感和韻律強烈的肌理表皮，不僅可以表現建筑的不同質感，同時也使建筑呈現多樣的視覺效果。通過多段折線形成平面轉折的幕墻，因其造型美觀、層次感強烈，在建筑表皮上的應用越來越多。然而平面轉折幕墻在設計及施工方面均有一定的難度，尤其是平面轉折單元式幕墻，需要設計人員對于上述幕墻設計有一些深入的研究。本文結合深圳中金大廈單元幕墻工程案例，針對平面轉折單元式幕墻系統的設計進行分析和總結，供廣大幕墻工程設計人員參考。
2、工程概述
中金大廈位于深圳南山后海中心區，毗鄰科苑大道與海德三道，是企業辦公總部大樓，幕墻面積約3.25萬平方米，建成后將成為后海中心區的標志性建筑。項目主要由1棟30層高153m的塔樓（詞條“塔樓”由行業大百科提供）和3層16.2m高的裙樓組成。幕墻系統分布主要有塔樓標準單元幕墻、塔樓東北側索網幕墻、4-5層豎隱橫明框架式幕墻、裙樓玻璃肋全玻幕墻、主入口媒體樹雙曲玻璃幕墻、裙房采光頂幕墻等。(圖1.1~1.2)
本工程外立面體型較為復雜，建筑師以“大樹”的設計理念體現在建筑的各個部位，宛如林間光影交錯的大堂、樹皮般遒勁的塔樓外立面、高木林立的空中大堂、充滿未來感的媒體樹等，下面筆者主要針對中金大廈塔樓單元幕墻系統的設計要點進行介紹和分析。
3、單元式幕墻系統設計介紹
3.1 單元構造組成
標準單元板塊分格尺寸1800mm(寬)x4500mm(高)，橫截面呈幾字形鋸齒狀，板塊最大厚度尺寸達650mm，板塊重量約900kg(圖2)。標準單元立面由中橫梁劃分為2塊玻璃，其中層間玻璃配置為8半鋼化+1.52PVB+8半鋼化+12A+8鋼化夾膠中空（詞條“中空”由行業大百科提供）超白玻璃，大面玻璃配置為8半鋼化+1.52PVB+8半鋼化+12A+10鋼化夾膠中空超白玻璃，玻璃帶懸挑夾層漸變尺寸的飛邊設計，上下左右板塊玻璃飛邊斜向均相反，整體呈現交錯布置的美感(圖3.1~3.2)。飛邊玻璃需要考慮除膜工藝，玻璃側邊外包裝飾封邊板，裝飾封邊板在橫梁扣蓋位置局部加寬，用于遮擋扣蓋端部，呈現出設計的精致感(圖4)。
鋸齒板塊側面凹槽一側為豎向通風格柵，內平開窗（詞條“窗”由行業大百科提供）隱藏于豎向通風格柵后方室內側，除平開窗外其余位置為加強型材;凹槽另一側為鋁合金型材面板，上面設有通長線槽用于隱藏燈光走線。標準單元水平橫剖節點（詞條“節點”由行業大百科提供）做法見圖5.1~5.2，垂直豎剖節點做法見圖6.1~6.4。
3.2通風格柵及內平開窗設計
本項目單元通風為隱藏式內平開窗，置于凹槽一側通風格柵后方，從而保持了立面的整體性和簡潔。通風格柵為18mm寬矩形截面，凈間距30豎向布置，為提高格柵的安裝精度和質量，格柵做成組件形式，待內側立柱橫梁間拼縫防水處理好后再進行成榀掛裝，在中橫梁位置通過卡件固定，同時起到防跳脫作用(圖7.1~7.2)。在開啟扇范圍內調整卡件位置，避開人正常視線范圍，同時降低卡件高度，在格柵防晃動和減少開窗后對視野影響中取得最佳平衡。
內平開窗原設計為鋁板平開窗，為提高開啟扇的整體平整度和加工精度，避免室內出現不同基材間噴涂的色差問題，深化設計調整為鋁型材開啟扇。窗五金及執手均進行隱藏式設計，整體簡潔美觀。開啟扇采用硬度較小的復合發泡膠條，轉角位置采用成品轉角膠膜，保證平整度同時提高防水性能。為了減少窗框和幕墻龍骨間拼接縫，把窗框與單元橫梁及立柱均合并成一個整體模，同時下框位置室外側擋水板（詞條“擋水板”由行業大百科提供）高度加高，加大下框位置的排水槽腔體，下橫梁與格柵框掛接位置預留排水長孔，提高開啟扇系統整體防排水性能(圖8)。
3.3單元連接設計
1)單元抗側連接設計
單元體橫截面為幾字形鋸齒狀，整體龍骨由單元公母立柱、轉角處中立柱以及上下插接橫梁和中橫梁組成(圖9)，由于鋸齒板塊凹槽位置存在進深，板塊平面內(抗側移)的穩定性尤其需要重點考慮。常規的設計思路會考慮增加橫桿斜撐組成穩定的三角形，考慮到本項目主體結構板亦為鋸齒狀設計，同時背板僅在玻璃面板（詞條“玻璃面板”由行業大百科提供）后方設置，如果采用橫桿斜撐進行設計，會存在斜撐外露同時對于現場板塊安裝也會存在一定的影響。本項目深化設計過程中創新性的提出了抗側加強型材的設計方案，加強型材位于凹槽一側層間分格位置，滿分格通長布置，其與單元母立柱及轉角立柱進行互穿的強連接設計，同時加強型材與板塊掛件進行了連接，整體剛度大且力的傳遞更加直接，另外加強型材可兼做面板作用，通過加工銑缺預留和骨架間打膠凹口，保證防水線貫通，此設計可謂一舉多得。(圖10.1~10.2)
考慮到凹槽位置母立柱截面較寬，板塊掛件設計時采取了增加斜撐板件的結構，加強了立柱在支座位置的側向支撐，加大立柱自身的抗扭轉性能。
2)單元立柱橫梁連接設計
本項目幾字形鋸齒單元橫梁與立柱間存在多種角度的變化，設計時一方面為了提高板塊連接的剛度和穩定性，保證鋸齒板塊轉角處不形成幾何可動，另一方面為了組裝過程中能精準定位，控制角度的準確性，單元板塊上下橫梁與板塊立柱間采取了型材組角緊密配合連接的方式，組角與立柱間采用螺釘限位，這種設計不僅單元板塊本身連接的可靠性得到了保證，使得上下層板塊立柱間傳遞剪力更直接，同時可以有效保證不同角度板塊組裝的高精度。上橫梁與立柱組角連接詳圖11.1~11.2，下橫梁與立柱組角連接詳圖12.1~12.2。
單元上下橫梁在凹槽轉角處為多段拼接設計，為了保證連接位置的可靠，確保幾字形鋸齒板塊在加工組裝、吊裝的過程都不會發生拼縫開裂導致漏水問題，同時防止鋸齒板塊在運輸過程中發生“劈叉”現象導致拼接縫開裂，設計時在橫梁轉角拼接位置設置了型材插芯組角(圖13.1~13.2)，同時在下橫梁底部以及上橫梁室內側不可視部位設置不銹鋼連接片進行了加強。
3.4板塊防排水設計
常規單元板塊多采用內排水設計，本項目在深化設計過程中經過了充分調研和對比，基于以下幾方面的考慮，采用了外排水的方式。首先，單元板塊上橫梁存在多段拼接的情況，若采用內排水，拼縫位置即便打了榫口膠，因無法目視檢查內部打膠質量，存在很大漏水隱患;其次，內排水拼縫處的榫口膠一旦在運輸或者吊裝過程中發生開裂現象，由于位于內腔，現場無法處理;最后，上橫梁為“幾”字形拼接，多道轉折繞道，內排水無法保證排水的通暢。
單元板塊采用外排水方案，可以目視檢查排水孔是否開設到位，同時排水直接，可以保證順暢。上橫梁拼縫處防水密封處理效果好，拼縫位置先打膠密封，外側加蓋膠皮周圈打膠，2道密封防水(圖14.1~14.2)。本工程采用外排水，經過了性能測試驗證，整體水密性（詞條“水密性”由行業大百科提供）能達到規范中分級指標的最高級別5級[1]。(圖15)
3.5龍骨結構分析計算
板塊為幾字形鋸齒單元構造，龍骨通過建模整體分析，建立三層模型，模型中龍骨采用型材實際截面，同時考慮凹槽層間加強型材的作用(圖16.1~16.2)。與常規平板板塊單面受荷不同，鋸齒板塊風荷載（詞條“風荷載”由行業大百科提供）應考慮不同方向的組合作用(圖17.1~17.4)，經分析龍骨結構整體受力安全可靠，龍骨變形滿足規范要求。相對于按簡支梁模型計算龍骨變形，模型中整體變形結果更小，側面驗證了鋸齒構造板塊的平面外變形控制比平板板塊更有利。
4、結語
現代建筑隨著社會發展和人們審美的不斷提升，建筑造型的求新求異給建筑幕墻帶來了很大的挑戰和機遇。中金大廈作為全球化企業的總部辦公大樓，建成后將屹立在城市森林中，向世人展示作為全球一流金融企業的信賴感、成長力和為社會做貢獻的姿態。本文所介紹的設計內容，是我們整個設計團隊在設計和實踐中的一點經驗總結，可為今后這類幕墻工程提供設計參考與借鑒。
參考文獻：
[1] 《建筑幕墻》，中華人民共和國國家標準，GB/T 21086-2007
[2] 《玻璃幕墻工程技術規范》，中華人民共和國行業標準，JGJ102-2003
[3] 《建筑結構荷載規范》，中華人民共和國國家標準，GB 50009-2012
[4] 《廣東省建筑結構荷載規范》，中華人民共和國廣東省標準，DBJ 15-101-2014
作者單位：深圳市方大建科集團有限公司
