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摘要：复杂空间双曲立面的设计与施工是单元式玻璃幕墙的技术难题。工程通过三角形平面板块模拟实现空间曲面设计，双凹槽铝合金型材工字插芯的连接、密封技术实现板块间的连接及防水；采用一种多功能幕墙吊装设备解决倾斜立面的安装难题。实践证明，该技术对同类单元式玻璃幕墙的设计与施工有较高的借鉴意义。
关键词：单元式玻璃幕墙；复杂空间双曲；模拟空间曲面设计；工字插芯连接密封技术
1.前言
近二十年来，随着中国经济实力的高速增长，城市化进程加快，基建投资也急剧增多，超大规模、超高建筑如雨后春笋在各城市拔地而起。近年来，计算机技术的迅猛发展为建筑设计中大量采用数字化技术提供了基础。随意的自由流动曲面已经成为建筑师表达自己设计理念的重要手段。潮流的建筑正朝两个方向发展：一是超高、大体量建筑不断出现。二是建筑物的外形日趋复杂，建筑师的创作思维越来越呈现百花争艳的局面。这都对幕墙技术提出越来越高的要求。如何用创新的幕墙技术来践行现代地标建筑的设计理想，用创新幕墙技术和产品来实现建筑之美，通过幕墙设计和BIM等技术应用加以完善，用创新一系列的特殊施工工艺和措施，克服工程中的技术难题。这其中高301.8米的“世界第一门“东方之门、世界最大的整体式自由曲面的苏州中心广场“未来之翼“以及358米高异型双曲玻璃太湖新城绿地中心等超高和异型幕墙正是我们践行这种理念的优秀实例。
2.单元式幕墙的设计
2.1直纹渐变扭曲面概况
直纹渐变扭曲面位于建筑东、西侧外立面1层到顶层部位，整个建筑平面自下向上产生渐变，立面在视觉上产生扭转效果。为满足建筑节能的需要，体现现代建筑艺术的美学效果，在每层平面内单元式玻璃幕墙与竖向铝单板装饰肋相间布置。
2.2直纹渐变扭曲单元式玻璃幕墙的节点设计
在工程实践中，复杂空间的曲面通常通过平面板块模拟来实现。单元式玻璃幕墙是靠相邻单元板块插接组成，对于不规则的复杂空间曲面采用三角形平面板块模拟是最能实现的，但三角形平面板块模拟曲面的做法造成玻璃幕墙视觉效果差，破坏视角的通透性，且过多倾斜的线条在视觉上显得比较杂乱，因此较少在立面玻璃幕墙中应用。复杂空间曲面很难划分出四点共面的矩形板块，而且相邻矩形板块的边缘不能彼此完全重合，相邻单元板块间无法相互插接形成防水密封。如果采用四边形平面板块来模拟复杂空间，则平面单元板块的规格将特别多，不利于工程的加工和现场施工的管理。解决单元板块间相互插接的问题并形成防水密封，是应用平面矩形板块实现直纹渐变扭曲单元式玻璃幕墙立面的关键。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆天津万通中心单元式玻璃幕墙采用矩形单元板块，通过设计可独立定位单元插接的节点，调整上、下单元板块之间在15mm范围内错位拼接的阶差与微小的角度，消除平面单元板块拟合曲面的阶差，达到理想的直纹渐变扭曲面的效果。
该节点的设计方法不仅可调整单元板块上、下一定的扭转角度，使上、下单元板块间相互插接并形成防水密封，而且大大减少了单元板块的规格，突破了复杂立面建筑只能使用构件式幕墙的技术瓶颈。矩形平面单元板块拟合曲面简化的设计方法，降低了铝型材、玻璃的加工难度，减少了工程造价，节约了投资成本和加工周期，为单元板块的加工和施工现场的有序管理创造了条件。可独立定位单元插接的节点构造简单，单元式玻璃幕墙矩形板块侧面安装空心胶条，通过空心胶条对碰、压缩变形即实现了单元板块间的防水密封。单元式玻璃幕墙玻璃面板采用竖向大板块设计，标准单元板块规格为1500mm×4200mm。可透光部位选用8mm（LOW-E）＋12A＋8mm中空双钢化玻璃，层间非透光部位玻璃面板后设置厚2.5mm氟碳喷涂铝合金板、厚1.5mm镀锌钢板及厚50mm保温岩棉，以满足玻璃幕墙热工性能的要求。单元式玻璃幕墙挂点采用背挂连接，预埋件采用槽式埋件，预埋件顶部采用平埋形式。单元挂座采用“T”形设计，钢地台码与槽式预埋件采用M16“T”形螺栓连接，地台码开水平长孔实现进出调节，“T”形转接件插进地台码槽口紧密配合，底部用2个M12螺栓与铝条托住，实现单元板块高低方向的调节，整个支座系统，现场安装调节简单易行，结构合理，可调整性好，转接方便，强度高，可有效调节建筑结构偏差。
2.3竖向单元式铝单板装饰肋的设计
为遮挡太阳高度角较低时的太阳光，起到良好的遮阳节能效果，丰富建筑立面，直纹渐变扭曲面采用单元式玻璃幕墙与竖向铝单板装饰肋相间布置。竖向铝单板装饰肋如果按照通常做法采用构件式安装工艺，则必须在单元式玻璃幕墙安装完成后进行构件式安装，这必将导致现场施工技术措施的投入增加和安装周期的加长。为此，项目将竖向铝单板装饰肋设计为单元式，在工厂加工形成单元后，直接运输到现场进行吊装。竖向单元式铝单板装饰肋通过上、下挂件与支座连接即可完成安装，固定牢固且抗扭性能好，施工速度快，充分体现了装配式技术的优势，不需要增加现场施工技术措施的投入，且满足总体进度的要求。竖向单元式铝单板装饰肋上下之间、装饰肋与单元式玻璃幕墙板块左右之间通过相互插接形成防水密封。竖向单元式铝单板装饰肋采用密缝式设计和竖向大板块设计，并采取上封口处理。铝板面板厚3mm，表面进行氟碳喷涂处理，标准高度为4200mm。支承采用钢桁架结构，桁架为单榀桁架，高4.2m，采取横向支承受力体系。
3.三角形平面板块模拟空间曲面的单元式幕墙设计
将复杂空间曲面造型通过单元式幕墙形式来表达是单元式玻璃幕墙设计的难点，也是对加工、安装技术的挑战。由于单元式幕墙构造复杂，不适合于做多规格的少批量生产，通常只在面积较大、较为规整的立面设计中应用。通常的单元式幕墙单元板块规格统一，容易形成一定的批量，从而提高生产及安装效率。复杂空间曲面玻璃幕墙通常是采用平板玻璃来模拟空间曲面，对于圆锥、圆球一类的规则曲面，可以通过一组梯形平面板块来模拟空间曲面。而复杂空间曲面很难划分出四点共面的矩形板块，相邻矩形板块边缘不能彼此完全重合，对于单元式幕墙来说就是板块间无法相互插接，无法形成有效密封，更谈不上性能保障。单元式玻璃工程单元式玻璃幕墙利用三角形板块不存在顶点不共面的问题，通过三角形的平面板块来模拟不规则的复杂空间曲面，应用在复杂空间曲面的划分上，从而保证相邻板块的边缘完全重合，有效地解决了单元式玻璃幕墙板块间无法相互插接和密封构造问题。通过三角形平面板块模拟实现空间曲面造型，同时也解决了双曲面玻璃加工周期长、成本高，严重制约施工工期的难题。
根据单元式玻璃外形设计以圆弧型为主，而立面上又具有逐层向内收缩的独特造型，外立面由三个斜面和三个曲面构成，采用单元式玻璃幕墙形式的要求，三个曲面确定采用单元板块间定位角度各有不同的三角板块单元式玻璃幕墙，三个斜面采用矩形板块单元式玻璃幕墙。三角板块单元式玻璃幕墙的板块底边长度为2200mm，以一个楼层高度为单位。整个立面幕墙由3600个单元板块拼接而成，总面积约22040m23。
4.结语
单元式玻璃幕墙近年在我国大中城市迅速发展，随着市场对建筑幕墙品质要求的不断提升，建筑造型新颖独特，复杂空间双曲单元式玻璃幕墙更是建筑师的理想选择。单元式玻璃工程的复杂空间双曲单元式玻璃幕墙是我国首次采用的建筑幕墙形式，通过三角形平面板块模拟实现空间曲面设计，双凹槽铝合金型材工字插芯的连接、密封技术实现板块间连接及优良的防水性能，同时也解决了双曲面玻璃加工周期长、成本高，严重制约施工工期的施工难题；同时采用一种多功能幕墙吊装设备解决倾斜立面、曲面单元式玻璃幕墙的安装难题，提高了施工效率。实践证明，该技术对复杂空间双曲单元式玻璃幕墙设计与施工有较好的借鉴意义。
参考文献：
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[3]石永久，吴丽丽，王元清，罗忆，徐悦.点支式玻璃建筑单层索网柔性支承体系及其工程应用[J].工业建筑，2015（02）：1-5+43.
论文作者:徐亦奇
论文发表刊物:《建筑细部》2018年1月下
论文发表时间:2018/8/14
标签：单元论文; 板块论文; 曲面论文; 玻璃幕墙论文; 幕墙论文; 空间论文; 平面论文; 《建筑细部》2018年1月下论文;