幕墙装配式的分析总结及展望

魏炀洋, 陈恩莉, 董 彪

(中国建筑西南设计研究院有限公司, 四川成都 610000)

1 装配式幕墙

在装配式建筑的推广进程中，幕墙作为建筑的重要组成部分，也开始在装配式的道路上进行了一些探索。近年来，装配式幕墙开始越来越多地出现在工程项目中。

1.1 单元式幕墙体系

以四川华电办公大楼(图1)为例对单元式幕墙体系进行说明。本项目位于成都市南延线武侯大道南侧地块，总建筑面积约5.5×104m2，建筑总高74 m，地上17层，地下2层，是汇集办公、调度、档案等多种功能于一体的企业总部大楼。在整体建筑设计上，建筑师抛弃了一般办公楼“核心筒+标准层”的常规模式，运用独特的区域构造和外立面设计，将整个空间围绕着企业机构的独特性及对外形象的标识性展开，使建筑和使用者及环境有机融合。

在该项目的幕墙工程中，特殊的外立面设计使得幕墙工程出现“挑出”“细部构造节点较多”等问题，但因其幕墙大面分格构造具有规律性、板块模数统一等特点，最终该幕墙工程选用单元式玻璃幕墙体系。幕墙面板、龙骨体系在工厂加工并组装成单元板块，然后整体运送现场进行吊装，施工便捷，整体质量高；并且单元式板块的加工可以和土建配合同步进行，使得工程周期大大缩短。单元板块的高质量、高精细度也使得外幕墙平整度达到很高的程度，使得建筑效果得到完美呈现。

对于这种幕墙分格构造有规律、板块模数统一的幕墙工程，单元式幕墙体系就是一种较好的设计选择；在现代快节奏的社会，为了节约时间成本，大多数工程工期都尽可能压缩。在这种情况下，为了保证工程质量，压缩工程工期，单元式幕墙成为设计方、施工方和业主都中意的一种幕墙构造方式。

单元式幕墙体系是装配式幕墙中比较成熟的一种，其相对于传统构件式幕墙有以下优点：

(1)安装速度快，施工周期短，特别适用于现代高层建筑和有一定规律外立面的建筑。

(2)幕墙表面平整度高，装饰效果好。单元板块采用插接形式契合，安装精度高，幕墙表面可以达到较高的平整度。

(3)单元板块工厂预制，现场工作量大大减少。但单元式幕墙体系还是有一定局限性；①需建筑外表皮分格构造具有一定规律性、板块模数较统一；②加工精度要求高，加工成本高；③施工现场及工程均需较大空间用于单元板块堆放；④运输成本较高、易破损。

1.2 预制混凝土挂板体系

以济南万科金域国际项目(图2)对预制混凝土挂板体系进行说明。本项目位于经十路以东，草山岭以西，项目分为A、B号两楼：其中A号塔楼建筑高度126.10 m，地上31层。B号楼为板式高层，建筑高度为61.40 m。A楼采用框架-核心筒结构型式，平面近似方形，B楼采用框架-剪力墙结构形式，标准柱跨8.4 m。因本项目外墙线条规律，大面积板块模数统一，材料规格统一，设计方选用了预制混凝土外墙挂板结合局部玻璃幕墙体系的设计方案。

图2 济南万科金域国际

在挂板的划分设计上，两栋楼做到了统一，均以2 100 mm为模数，到转角位置再由非标尺寸进行填充。在外墙挂板的板块主要由清水混凝土预制构件，组合铝合金幕墙窗、保温防水隔音单元等组成。这些材料均在工厂加工组装完成，现场吊装完成后仅需对板块间缝隙进行耐候密封胶密封。

预制混凝土挂板体系既能集围护、保温、防水、内外装饰等多项功能于一体，又能保留混凝土特有的淳朴和厚重之感，深得建筑设计师的喜爱。

单元式幕墙体系的部分优点，预制混凝土挂板体系也同样具有；该体系特有优点在于混凝土板块采用模具一体浇筑成型，板块整体性更好，混凝土与保温材料之间整体连接，热桥少。

虽然预制混凝土挂板体系能满足建筑装配化及幕墙装配化的需求，但其体量太重的特点较大的限制了该体系在工程中的运用。而如果将传统幕墙体系与预制混凝土挂板体系相结合，用幕墙型材构造出单元板块框架，外部面材采用较薄但能够满足板面强度的纤维水泥板，室内装饰层根据需求可采用纤维水泥板、硅酸钙板、轻质金属材料等，中间再填充保温岩棉等轻质防火材料，使之达到防火要求及保温要求，这样经过优化的挂板体系较于原始的预制混凝土挂板体系在功能上及外立面装饰作用上与预制混凝土挂板并无太大差异，但其重量较之大大降低，适用范围将大大拓宽。

1.3 小单元幕墙体系

以华商捌号项目对小单元幕墙体系进行说明。本项目位于成都市新园组团北片区,高朋大道8号，项目紧邻成都市二环高架路。规划总建筑面积35 190.10 m2：其中地上建筑面积25 567.52 m2，地下9 622.58 m2。地上共15层，地下2层。建筑高度55.45 m(室外地面至大屋顶结构板)。该项目幕墙建筑外表皮分格构造具有规律性、板块模数统一，基本具备运用单元式幕墙的条件。但因其幕墙分段外挑，受力体系特殊，故最终放弃了单元式幕墙体系，改为采用小单元幕墙体系。

小单元幕墙是指仅是幕墙龙骨组合成单元框架，面材以构件形式到现场安装；或者幕墙面板和室内面板通过连接件组合成整体，龙骨体系以构件形式现场安装，最终实现幕墙的整体性能。

华商捌号项目采用幕墙窗系统，结合小单元幕墙体系；幕墙龙骨系统在工厂组框形成标准单元框架(图3)，并与转接件连接，龙骨系统整体运输到现场后，通过转接件与预埋件连接，省去现场龙骨组接的过程。整体安装好龙骨后，再进行面板组件固定。

图3 标准单元框架

这种小单元幕墙体系应用更灵活，受施工项目规模、施工单位生产及施工能力、建筑外立面造型是否复杂等限制条件影响较小，这种幕墙构造形式在施工上能大大推进目前止步不前的单元式幕墙，从而有力带动幕墙装配式大范围应用。

2 装配式幕墙的未来

2.1 装配式幕墙结构体系的发展

随着各种政策的发布与实施，在建筑业积极转型的大背景下，装配式建筑的发展将势不可挡。作为建筑的重要组成部分，幕墙体系在未来也将在大趋势下朝着装配化、工厂化逐渐转型。

如今，造型奇异、建筑效果表达丰富的建筑愈来愈多，目前的装配式建筑体系并不能完全满足这些建筑的需求；所以，我们需要用多方向的思维去思考如何发扬现有装配式幕墙的优点，打破其各种限制，再结合工程实际，进行创新或对现有体系进行改良，才能使幕墙装配化继续向前发展。

2.2 装配式建筑与BIM技术的融合发展

在装配式幕墙甚至装配式建筑的发展中，还有另一个阻碍。传统的管理模式及沟通模式在如今的工程建设中已不能对整体工程起到良好控制作用。所以近几年，在国外已基本成熟的BIM技术在国内开始有一些尝试。

在BIM的帮助下，我们可以在构建的三维模型中对幕墙板块分格进行优化，使幕墙板块更加合理，用料更加经济。并且，因为有了三维模型的存在，装配式幕墙精度要求高这一问题将被克服。在BIM建立的沟通体系中，幕墙设计师在设计时可以接收到幕墙在整体建筑中可能会存在的碰撞信息，并与相关专业进行沟通解决，避免了图纸的修改及材料的浪费。而且该沟通体系覆盖建筑工程的所有相关方，所以幕墙设计师可以通过该体系对工程预制的单元板块进行更精细的控制，从工程前期的设计阶段为提高工程质量创造充分条件。

4 结束语

装配式建筑不仅在构件制作等方面实现工厂化，在管理模式上也结合BIM的加入建立起新的管理沟通体系，让管理更加系统，细致，容易把控。作为幕墙设计从业人员，我们不仅是要在技术上创新，还应深入学习BIM技术，并尝试将BIM技术运用到设计中来，才能紧跟时代的潮流。

不管是政策的大力引导，还是整个建筑行业的发展趋势，装配式建筑将会在未来几年飞速发展。而在这种情况之下，业内和市场对幕墙行业的装配式要求会进一步提高。幕墙设计从业人员要在充分掌握现阶段较为成熟的单元式幕墙的基础上，发挥创新能力。这既是挑战，也是机遇。