浅析建筑立面设计及控制要点——以上海漕河泾现代服务业集聚区工程项目为例

金晶雪

(日宏(上海)建筑设计咨询有限公司,上海 200336)

0 引 言

建筑外立面作为建筑物直面城市的表皮，是外界对建筑的第一印象。立面设计承载着满足建筑功能、提升整体建筑美观的使命，亦可代表某一时代的文化特征。项目开发全过程中立面设计及施工控制的优劣直接影响项目的品质，其准确预判和把控就显得尤为重要，是确保项目成败的重要一环。

本文通过上海漕河泾现代服务业集聚区项目建筑外立面设计的浅析，从设计、深化和施工控制三个环节的特征来阐述立面设计和后期控制要点。

1 工程概况

本工程位于上海市徐汇区，用地西临古美路、南临漕宝路、东临中环路、北临横二路。总建筑面积324 591 m2，地上4～27层、地下3层。工程由2栋(34#、36#)超高层办公楼，2栋(35#、37#)高层办公楼和裙房商业(38#)组成(图1)。2013年开始方案设计，2015年开始施工至2019年底竣工，由我司负责建筑设计及全过程把控。以下主要以其中34#楼超高层办公塔楼为例讲述建筑外立面设计相关问题。

图1 总平面图

2 34#楼立面设计

建筑立面设计阶段为初期阶段，主要体现在项目概念及方案阶段。这阶段立面需要确定外墙构造、幕墙系统、立面模数、基本材质等基础方向，前提准确定位对于后续项目顺利落地影响颇大。

2.1 基础数据

34#楼功能为办公楼，共26层，建筑总高度129.4 m；标准层面积1 999.88 m2，总建筑面积46 183.71 m2；主要层高为4.5 m，首层大堂两层通高设计高度11.5 m。标准层柱跨采用8.4 m，每边5个柱跨，平面尺寸为44.72 m×44.72 m正方形。结构体系采用框筒结构，平面外轮廓线至框架柱边间距为1 360 mm、幕墙控制线至结构板边线间距为350 mm。(图2)

图2 标准层局部平面图(34#)

2.2 立面设计理念

力争将本项目建设为富有文化底蕴及现代气息、体现整体性和超前意识的科技服务产业示范区，在四栋高层办公塔楼立面设计上以现代、时尚、生态、高科技为概念特征，以竖向线条为主来营造出简洁美观、积极向上的理念。立面采用玻璃和金属板竖向相间隔的设计，从下到上金属线条逐渐收紧加强挺拔感。34#楼立面根据竖向线条尺寸分5段，线条宽度从下到上以此为1 400 mm、700 mm、500 mm、300 mm、150 mm。

2.3 外墙构造确定

高层建筑外墙一般为非承重墙，其重量由主体结构支撑。根据构造形式和支撑方式不同分窗墙系统和幕墙系统，其中幕墙体系设计灵活、艺术效果较好、建筑美学和功能一体化。窗墙系统优点为造价低、施工难度低，缺点为立面误差大、效果差、无法对应复杂的立面造型等；幕墙系统优点为立面精度控制高、对立面的可控性高、施工周期短，缺点为造价高、施工技术要求高等。本项目立面设计采用全幕墙体系，确保品质。

34#楼采用全幕墙系统，利用幕墙较高的施工精度及立面造型的可控性特点来实现完美的建筑立面效果(图3)。

图3 方案效果图

2.4 幕墙系统设定

目前常见的幕墙系统有框架式幕墙系统、单元式幕墙系统，双层幕墙系统等。单元式幕墙适合重复性单元较多的立面上，通过批量加工来变相降低成本。34#楼外立面设计相对简洁规整、可单元化面积较多，非常适合采用单元式幕墙系统。特殊设计部分，如首层大堂和女儿墙等局部采用框架式幕墙系统。

2.5 分割模数确定

立面设计中确定分割模数非常重要，有时甚至根据立面模数来确定柱网的情况也时常发生。确定分割模数时需考虑立面方案形式、结构柱网的对齐关系、消防救援窗设定、自然通风及排烟问题、窗户的开启方式、材料的加工尺寸等要素。

34#楼立面以竖向线条为主体现挺拔感，在满足功能的前提下分割设置密一些可有效强调竖向线条。结构柱网采用8 400 mm，需每一面设置不少于两处消防救援窗，采用机械排烟。

根据项目情况主要分割模数确定1 400 mm，与8 400 mm结构柱网对齐，满足消防救援窗设置宽度要求。34#楼立面从下到上金属线条逐渐收紧，根据竖向线条尺寸分5段，均控制在1 400 mm模数范围内，从下到上分为5段(图4～图8)：

图4 第一段：一、二层

第一段：1 400(玻璃)+1 400(石材)；

第二段：700(玻璃)+700(金属板)=1 400 mm；

第三段：900(玻璃)+500(金属板)=1 400 mm；

第四段：1 100(玻璃)+300(金属板)=1 400 mm；

第五段：1 400(玻璃)+ 竖向金属明框 =1 400 mm。

图5 第二段：三～十九层

图6 第三段：二十～二十三层

图7 第四段：二十四～二十六层

图8 第五段：屋顶女儿墙

2.6 立面材料选定

设计常用外立面材料有石材、玻璃、金属板、陶板、混凝土板、人造石以及ETFE膜等材料。本次项目中裙房商业部分采用天然石材、陶板百叶、彩釉玻璃、超白玻璃等材料，强调品质感和提高商业氛围和展示性；办公塔楼部分采用玻璃和金属铝板材料，着重考虑立面造型的可塑性和统一性。

34#楼采用的材质有：

(1) 非洲绿石材：主要用于一～二层入口大堂外立面处，体现高品质感。

(2)玻璃幕墙：主要用于整栋办公楼外立面幕墙部分。

(3)浅灰色铝板：主要用于立面竖向线条处，凸显竖向线条。

(4)不锈钢板：主要用于一～二层与三层以上部分的分割线处、入口雨蓬处。

3 34#楼立面深化

立面深化阶段根据立面方案设计提供可行性施工方案，本阶段为设计方案转化为施工图及幕墙深化图的阶段。立面深化图可为后续施工招标技术文件和工程量计算提供重要依据，是决定项目成败的最关键因素之一。

3.1 幕墙设计要求

建筑幕墙设计需满足消防、绿建、节能、采光要求，以及符合《建筑玻璃幕墙结构安全性论证》、《建筑幕墙工程技术规范》及《建筑玻璃幕墙光反射影响分析》规定。

3.2 单元式幕墙

如果环保是未来趋势，装配式建筑的普及就是绝对方向。2016年9月国务院办公厅下发了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，报告中提出要力争用10年左右的时间，使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%。单元式玻璃幕是目前在工厂加工程度最高的一种外围护幕墙类型(图9)。本项目定位办公塔楼，均采用明框单元幕墙系统，结合塔楼柱网8 400 mm、分割模数1 400 mm，单元式幕墙在水平方向以一套单元玻璃和铝板幕墙的宽度、垂直方向以一个自然层高度来确定一个幕墙单元板块。

图9 单元式幕墙局部立面

单元框架采用铝型材，单元部位之间满足搭接长度(密封条中心至导插构造端点的距离)要求，立柱搭接长度大于10 mm、顶底横梁搭接长度大于15 mm。为使立面整体更加轻盈挺拔，标准层四角阳角处采用玻璃材料转角处理，使整体立面更加晶莹通透。玻璃阳角处采用45度斜向铝竖框连接两个垂直方向的玻璃幕墙，并用铝扣板盖住阳角处使其视觉效果上更加细致挺拔。根据节能要求和安全要求，玻璃类型采用夹胶中空Low-e玻璃；惟，层间区域因无需考虑节能，考虑到成本影响采用夹胶钢化玻璃类型。

3.3 框架式幕墙

本项目底层大堂及塔楼屋顶女儿墙处均采用明框框架幕墙系统。

3.3.1 办公首层大堂

办公塔楼大堂为最重要的人员出入口，是整个建筑的核心地带，是通向建筑其他主要公共空间的交通中心。作为人员进入建筑的第一空间，大堂应做到大方得体，庄严稳重。为此特地将首层结合主入口打造成10.5 m双层通高办公大堂，并此区域内取消6 m标高处结构圈梁，确保大堂空间的完整性。大堂立面设计上考虑到外表大气、视觉美观、大堂采光等因素采用设计上更为自由的框架幕墙系统(图10)。幕墙平面分割模数与上部幕墙系统统一采用700 mm模数的倍数，为1 400 mm宽玻璃幕墙和石材幕墙相间隔的设计(图11)。为确保高度的同时做到美观效果，框架采用钢框架外加铝扣盖形式。

图10 首层大堂框架幕墙立面

图11 首层大堂框架幕墙局部横剖

同时，石材幕墙部分做到室内外三统一，即：统一设计、统一材料、统一施工的模式，进一步体现大堂的大气稳重感。石材幕墙阳角处做45度切角拼缝处理确保转折处立面统一性，同时石材端部做10 mm切角处理避免崩边。

3.3.2 女儿墙部分

外立面幕墙直接升到女儿墙部分，立面统一性强。考虑到此部分为室外，幕墙仅起到视觉效果的作用无节能保温要求，故采用框架幕墙系统，玻璃类型采用夹胶钢化玻璃。此部分沿用外立面竖向线条和分割模式，明框幕墙外挂装饰性铝合金线条，宽度可取最小值150 mm。女儿墙处幕墙常见问题为外立面玻璃效果不统一，其原因是内侧无背衬板或背衬板间距不足。本项目为了解决此问题在玻璃幕墙与女儿墙钢结构之间设置1 260 mm间距的弧形背衬板，在压顶钢结构处缓和过渡，结合照明效果确保外立面玻璃幕墙的统一效果(图12)。

图12 女儿墙处幕墙竖剖

3.4 节点设计

3.4.1 入口雨蓬设计

结合办公大堂主入口，上部横跨三跨范围内做入口雨蓬，采用钢框架结构外包不锈钢板封修(图13)。入口雨蓬挑出尺度控制在约4 m左右，在结构受力合理范围内满足落客区遮雨要求。

图13 首层入口雨蓬局部平面

为了体现雨蓬简洁、轻巧，利用预埋件将钢牛腿固定在主体混凝土柱上，再用横向钢梁与钢牛腿固定作为主体受力与支撑结构。为实现雨蓬底部平整，整体雨蓬采用主体钢结构在上，下部吊顶的形式。雨蓬吊顶采用亚克力吊顶内设照明灯，四周采用机械固定在框架上。雨蓬端部设置天沟进行有组织排水，利用排水孔汇水至排水管，再导流至外立面石材幕墙内侧排水立管处。

3.4.2 消防救援窗设计

根据《上海建筑幕墙工程技术规范》要求，办公塔楼应设置应急击碎玻璃作为消防救援窗。本项目办公塔楼每层设置8处消防救援窗，其间隔不大于20 m。建筑物每层东、西、南、北各方向设置2处宽度不小于1 400 mm，高度2 300 mm的可击碎玻璃，确保其有效净宽不小于1.2 m，有效净高不小于1.0 m。此处玻璃采用中空浮法玻璃(12+12A+12)，并设置明显的警示标志。

3.4.3 幕墙防火设计

在每层楼板外沿设置耐火极限不低于1.0 h、高度不低于0.8 m的不燃烧实体裙墙或防火玻璃裙墙，墙内填充材料的燃烧性能满足消防要求。

建筑幕墙与各楼层楼板、防火分隔、实体墙面洞口边缘的间隙等，设置防火封堵。

3.4.4 自然通风窗

本项目室内采用机械排烟系统，同时设置幕墙内倒开启扇系统实现室内自然通风。自然通风是建筑节能设计的重要内容，本项目在建筑立面设计中利用幕墙开启扇有效组织室内通风，达到绿色环保效果。内倒窗除了优化通风性能外，同时具备提升安全性、防尘防雨、易清洁、提高室内空间利用率等优点，可谓建筑自然通风窗的首选项。本项目在玻璃幕墙下方设置自然通风窗，窗底标高与室内完成面齐平、窗高1.0 m，窗顶处幕墙横梁兼做防护栏使用，其横梁及立柱满足抗冲击要求。开启扇玻璃采用中空夹胶LOW-e玻璃(8+1.52+8+16A+8+1.52+8)，其玻璃面积及厚度均满足安全性能要求。

3.4.5 玻璃百叶

34#因建筑高度超过100 m，在11层处设置避难层兼设备层，并根据要求在东西立面处设置设备百叶(图14)。为立面效果统一，设备百叶采用双层百叶形式：内侧设置铝合金设备百叶，外侧设置装饰性玻璃百叶。玻璃百叶幕墙体系仍然采用单元式幕墙，立面分割和细节与大立面统一。

图14 玻璃百叶单元式幕墙

3.4.6 照明设计

本项目建筑照明设计结合幕墙节点同步设计并最终落实在幕墙图纸中统一把控。设计采用间接照明形式，利用外立面层间玻璃处设置横向LED灯槽，照亮铝背衬板。夜晚整体建筑外幕墙被照明灯带照亮，宛如穿着蓝色裙子的美丽仙子般亭亭玉立。

4 34#楼施工控制

经过设计、深化阶段后施工阶段控制对于最后落实性影响尤为明显，此阶段主要任务分准确传达设计方针、立面材质最终确定、及时解决现场问题三个部分。

4.1 传达设计意图

如何向施工单位准确无误传达设计师意向，编辑立面控制手册是最有效的方式。立面控制手册主要内容有立面效果、材质区位、材质要求、材料样品。对本项目的材料的类型、颜色、加工工艺、参考照片有明确的控制指导，同时标注清楚使用部位。以便于施工单位准确理解避免出现施工错误。

4.2 确定立面材质

立面控制手册仅对于材料提供参考材料小样或参考图片，真正落实到现场施工时需根据施工图、效果图和材料小样来确定施工材料。这个过程中业主、建筑设计师、幕墙顾问和施工单位四方需要反复多轮确定，才能确保最终上墙的材料准确无误，项目效果才能得到确保。

首先，根据立面设计方案确定材料小样。这个阶段建筑师根据施工图、效果图和幕墙招标图来提供对材质的基本要求、参考照片或材料样品。施工单位根据要求需提供材料小样，由业主、建筑设计师、幕墙顾问三方共同签字确认进行材料封样。确认内容需包含材料名称、参数、颜色、表面处理等具体内容。三方签字确认的材料为立面控制手册的重要组成部分，拍照并纳入控制手册内容中。

其次，根据立面控制手册和材料小样，制作1∶1视觉模型最终确认材料。视觉模型视情况现场确认或工厂确认，亦可另寻场地制作1∶1结构模型结合视觉模型。视觉模型制作注意点分为模型制作范围、模型悬挂位置、现场确认时间段三个方面。模型制作范围需要找典型位置、复杂节点处，最好选在转角处可以确认阳角收口。范围至少含一个柱跨和两个层高，确实有困难可以考虑半个柱跨但必须包含层间位置。建筑师需根据以上几点提供视觉模型制作范围，便于施工单位对此有直观的感受。悬挂位置可以视情况而定，其影响因素有施工进度、场地条件和工厂生产进度等。本项目视觉模型受施工进度和场地限制分别再施工现场和借其他场地制作视觉模型。对此建筑师经过多轮确认并给出相应确认意见，便于施工单位及时调整。现场确认时间阶段一般选上午、下午、傍晚三个阶段分别确认，确保各个不同时间段的建筑外立面效果，其中傍晚主要确认建筑照明效果。现场视觉模型确认中幕墙玻璃参数的确认非常关键，尤其需要注意一般位置玻璃幕墙和层间玻璃幕墙的玻璃参数确定。通过调整玻璃的颜色、反射率等要素来达到上下统一的效果。

4.3 解决现场问题

一般通过现场例会和现场巡检来解决现场问题。建筑师确保每星期参加一次现场例会及现场巡检，配合业主和施工单位及时解决现场问题，并结合实际情况出具书面确认报告(图15～图18)。

图15 材料封样

图16 视觉样板制作范围

图17 视觉样板现场确认一

图18 视觉样板现场确认二

5 项目总结和思考

本项目最终落成的效果是检验立面设计和控制是否到位的标尺，在此过程中立面设计、立面深化以及现场控制三个要素缺一不可。仅仅通过施工图的表达无法将设计的细节完全表达到位(图19)，需通过幕墙深化、材料选样、现场把控等多环节才能有效避免施工错误，最终确保施工效率及质量(图20)。本文通过上海漕河泾34#楼的立面设计及控制的浅析，可直观体会到熟悉掌握立面设计及控制的全过程要点对于项目顺利落实的重要性。

图20 上海漕河泾商贸区项目建成实景图