周大福标准单元幕墙设计方案探讨

王雪梅

【摘要】周大福单元式幕墙是由流体几何形体构建成的建筑体，其建筑体型复杂，单元体加工、安装困难，针对项目的这些特点，本文从方案设计、性能、加工、维护等方向入手，详述了幕墙深化设计的过程。方案设计除了要保证幕墙性能、结构安全之外，还必须保证容易安装、施工安全、采购方便、生产容易、物流畅通、维护可行等。

【关键词】单元式幕墙

一、项目概况

1、项目简介

中国天津市天津周大福金融中心项目——一座精美绝伦、具有划时代意义的标志性建筑。天津周大福金融中心项目位于天津市经济技术开发区，总建筑面积约389，980平方米，其中，地下建筑面积约98，370平方米，地上建筑面积约291，606平方米，主要为单元式玻璃幕墙。

2、系统设计

本文主要针对标准单元幕墙，详细描述了方案的全过程设计。标准单元幕墙的系统参数情况如下：

玻璃配置分为两种：第一种为透明位置玻璃面板，双银Low-E中空夹胶超白玻璃，第二种为层间位置玻璃面板，夹胶超白玻璃。

窗间墙背衬：设置3mm厚铝单板，内侧填充50mm厚保温岩棉，背面带薄箔。

装饰线条：单元立柱间设有125mm宽竖向铝合金装饰条灯槽，凹面反光设计。

层间防火：设计有独立的防火隔离带，与主体结构固定连接。

幕墙龙骨：采用优质高精级铝合金型材，铝型材外露表面采用氟碳喷涂处理（三涂）。

3、幕墙特点

标准单元幕墙的设计方案采用了成熟的幕墙技术，并吸纳了新的思路，展现出了优良的幕墙性能。

上、下单元采用错位、活动式插接料设计，可使排水有序进行，适合超高层建筑。采用可渐变副框设计，用于调节单元板块扭曲，可适应立面形体变化。铝合金支座采用三维六向自由度调节，可分层排水、等压排水、重力排水。采用干法、湿法密封结合的方式，可保证高水密性、气密性，并避免硬性接触。装饰条在工厂组装完成，质量可控，达到可拆卸、可更换的设计理念。

二、幕墙系统及性能设计

1、标准层单元式玻璃幕墙系统设计

为拟合塔楼双曲的建筑形体，将平面玻璃与曲面建筑表皮，通过空间骨架及渐变副框拟合，采用可变副框安装共面玻璃的技术手段，解决单元板块翘曲，实现整个建筑形体外观效果。由于塔楼形体为向上内倾曲面，造成单元板块尺寸不统一，无标准单元板块，塔楼单元水平夹角从167.6度～192.4度，垂直角度从82.3度～93.5度无规则变化，钉孔入位困难，针对以上情况对幕墙做整体数据分析，制定六套立柱型材模具满足所有带角度插接单元板块的要求，每套立柱实现±2°水平角度调整，再通过转动垫块保证横梁连接螺钉准确入孔。制定六套横梁型材模具保证整个建筑形体倾角变化，每套横梁实现vb±1°倾角调整。竖向错台，水平错缝单元体系统设计，错台尺寸范围在1～73.3mm，水平方向存在错缝插接，系统在构造上复杂，为解决此问题底横梁设计成与下单元板块分离式插接型材，保证底横梁有足够空间吸收下层单元错位尺寸，实现转角单元上下错缝插接。

2、V口造型幕墙设计

塔楼凹凸幕墙交接处的大V造型，沿建筑形体曲线变化，V口处幕墙定位、安装较困难，大V造型幕墙与两侧凹凸幕墙及自身防水、排水构造较复杂。因此V口造型设计为独立单元板块，解决了插接、定位及防水问题，利用铝型材做V型板块的主龙骨，在层间位置增加多点连接，以达到形成稳定的空间几何结构目的。

3、单元式幕墙支座设计

支座在满足单元板块的受力需求的同时还必须具备三维六向自由调整功能；同时需要满足单元式幕墙外倾、内倾的角度变化。铝合金支座系统设计保证前后、左右、上下的调节量均达到30mm，设计‘铝合金球体吻合握手码件，满足幕墙内、外倾斜的变化，铝合金支座系统通过铝合金型材之间形状的连接组合而成，配合上下微调螺丝的使用，很容易实现单元板安装的三向六自由度调整。

4、单元式幕墙性能设计

（1）单元式幕墙的防排水设计：单元式幕墙采用分层排水设计，降低防水难度。在单元板块上横梁的左右接缝处填注硅酮密封胶，顶横梁两端设有排水孔，落入水槽的积水分别从顶横梁两端排水孔排出室外。在单元板块接缝的室外部分设置防水隔断胶片，使上层单元板块的可能渗漏水不累积到下一层，形成分层排水。

（2）单元式幕墙的气密性设计：铝合金单元式幕墙采用三元乙丙胶条进行干密封，立柱、横梁的公母料之间采用多层三元乙丙胶条进行干法防水，安装方便，密封性能好。由于立柱与玻璃采用可变副框连接，造成单元板块接缝较多，对本工程幕墙气密性影响较大。通过采取多种特殊构造及措施，保证本工程单元幕墙板块整体气密性。

（3）单元式幕墙的防雷设计：幕墙防雷设计依据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010和《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-2008；根据规范的分类范围和建筑物特点，幕墙防雷设计符合规范GB50057-2010的二类防雷和规范JGJ/T16-92的一类防雷。

（4）单元式幕墙的防火设计：满足中国规范《建筑设计防火规范》GB50016-2006，第7.27条：无窗间墙和窗槛墙的幕墙，应在每层楼板外设置耐火极限不低于1h，高度不低于0.8m的不燃实体墙群；幕墙与每层楼板、隔墙处的缝隙应采用防火封堵材料封堵。

三、单元板块加工

标准单元板块的四个角点不共面，因此在板块加工组装时将产生一系列的问题：1、为了保证板块不共面的外形，立柱、横梁与玻璃的连接改用了渐变副框，副框的加工精度要求高，加工难度大，这都将导致加工难度的增加。2、幕墙立柱截面近似为梯形，单元幕墙立柱间角度亦为变量，因此横梁与立柱的加工、组装更为复杂。3、幕墙渐变副框需要双向切角，对加工与安装精度都提出了严格要求。

针对上述问题，制定了相应的解决措施，可有效的保证板块加工的质量：1、采用BIM系统软件进行设计，对所有加工构件进行三维放样，确保设计质量。2、选用先进的加工设备，控制加工误差。3、采用“胎膜”为辅助工具配合板块组装，首先根据不同板块规格优化设计出尺寸可调的“胎膜”，然后以“胎膜”为组装支架固定单元板块的构件，通过螺栓连接构件、并固定，最后，安装面板，组装完毕后，拆除“胎膜”。

四、维护更换

该项目属于超高层建筑，而且单元板块重量大，标准板块重约600KG，因此对面板、铝合金装饰条维护更换的组织、更换方案提出了更高的要求。

幕墙维护更换时，可采用擦窗机悬挂吊篮作为施工操作平台进行。

当玻璃面板出现破损需要更换时，首先取出扣板与玻璃间的胶条、铝合金扣板，割掉玻璃周围的密封胶、泡沫棒，割掉粘接玻璃的结构胶。然后取下破损的玻璃，更换完好的玻璃。其次注结构胶进行养护，由于结构胶不直接承受自重，因此更换新面板后须进行临时固定。最后塞入泡沫棒后注入密封胶，依次安装装饰条及盖板，玻璃板块更换完成。

装饰线条需要更换时，先把层间位置灯槽装饰线条后顶紧螺钉拧开，取下向上摘取掛接式装饰线条，将完整装饰线条重新挂接到单元板块连接支座上，装饰线条组件调整好安装位置后，通过顶紧螺钉固定在连接件上，装饰线条更换完成。

结束语

超高层建筑由下向上渐细的曲线形的建筑，在建筑外观、质量要求、使用维护等方面的要求极高。通过对本项目的深入研究，总结了一些设计过程中的重点、难点，并有针对性的采取了相应的解决措施。从系统设计、性能保证、材料加工、维护更换等各方面为本工程提供幕墙的系统解决方案，以供制定幕墙设计和施工方案时参考使用。

参考文献

[1]GB/T 21086-2007，建筑幕墙[S].

[2]JGJ102-2003，玻璃幕墙工程技术规范[S].

[3]JGJ133-2001，金属与石材幕墙工程技术规范[S].