珠海市建筑设计院 519000
摘要：随着我国城市化进程的不断加快，建筑行业得到了突飞猛进的发展，在新技术和新观念的影响下，建筑幕墙的设计与施工水平在不断改进和完善，公共建筑项目在装饰装修风格上也呈现出了多样化的特点，异形建筑开始受到设计师们的青睐。本文主要从技术层面对异形建筑玻璃幕墙的设计进行了深入的分析。
关键词：异形建筑；玻璃幕墙；幕墙设计
前言：随着经济的发展和思想的改变，现代城市高层建筑已经屡见不鲜，建筑风格多变，异形建筑不断涌现，其中异形玻璃幕墙成为现代建筑的重要部分。虽然玻璃幕墙的设计技术正在不断纯熟，但异形建筑玻璃幕墙的加工、安装，仍然存在不小的难度。进行幕墙设计时，应充分考虑经构的安全及施工的可行性，保障施工质量和施工安全。
1异形玻璃幕墙结构趋势
由于幕墙主要由型材和板材决定其最终外观，而型材和板材通常都是平直材料，因此幕墙更容易制作成平直外观，或者折线形外观。许多建筑由于体量庞大，虽然外观呈曲面形状，但进行细部节点设计时，其大尺寸的半径完全可以用折线来近似表达，最终将曲线转化成折线。玻璃幕墙作为现代化建筑的一项重要构成内容，其有着十分显著的运用优势，譬如说，透光、装饰性能好、自身重量轻、良好的隔热情能以及可以实现光控、有效隔声等等。在我国的很多大型公共建筑中，均可以看到玻璃幕墙结构的身影，其具备良好的装饰效应与功能，玻璃幕墙可谓是将建筑技术以及建筑艺术有机的融合在一起进行合理使用。
在传统平面幕墙基础上异形结构玻璃幕墙工程日益增加，相关的理论和实践都得到了较大的发展。异形结构玻璃幕墙具有很强的艺术表现力，通过异形幕墙来营造富有个性的建筑空间增强了建筑的视觉冲击力和感染力，成为幕墙建筑的代表性作品。但异形结构玻璃幕墙的建造过程存在更多的技术难点对施工工艺的要求和施工质量的控制也更为严格。
2异形幕墙的成形特点
2.1异形建筑幕墙的特点与分类
根据曲面的形成来划分，异形建筑幕墙可大致分为回转曲面幕墙和非回转曲面幕墙。
回转曲面幕墙是指幕墙曲面可视为由一条母线绕一条固定的直线为轴作回转运动而形成的。根据母线为直线或曲线的性质区别，又可细分为直线回转面幕墙以及曲线回转面幕墙。由于现在曲面建模的手段越来越丰富，已不限于回转的方式建立曲面，通过曲线间的扫掠，多点拟合及参数化驱动生能曲面等。
3异形玻璃幕墙的设计分析
异性建筑幕墙从外观往往更容易凸显建筑的地标性作用。给人带来较强的视觉冲击力，如凹凸的造形、独特的光线的折射效果等，这些在一定程度上加大了玻璃幕墙的设计、加工及安装难度。
参考项目如：
A、上海中心大厦（详图1）
扭转及变化截面的双曲面建筑体形单元式幕墙的实现形式：
单元幕墙的设计方案：为提高施工质量及施工效率，通常选用单元式幕墙且单元式幕墙的层间位置吸收能力相对于构件式幕墙更理想。
由于建筑体形为扭转且变化平面尺寸的双曲立面形式，为项目的顺利实施，降低项目的加工及施工成本，设计中须要对幕墙的外形拟合方式进行优化，其中单元板块采用了平板的单元，通过层间单元插接位置的转接实现上下单元间的错缝对接并通过异形的连接钢件把幕墙单元与主体结构可靠连接。
B、澳门“TheMorpheusHotel”（详图2）
该项目扭转变形变化大的部分采用网壳状单元模块的钢结构龙骨的构件式玻璃幕墙系统，其塔楼大面玻璃幕墙部分采用单元式幕墙进行设计及安装。由于项目外部有大型的结构，影响幕墙的安装，因此单元板块设计采用内部安装的方式。设计中层间的部分设计为独立的单元板块，可视部分为独立的单元板块。采用座式的安装方式，即单元板块不是采用传统的上部吊挂插接的方式，而是座于下部单元的顶部铝合金上横梁上，安装就位后，再固定单元上部拼接位的连接件，实现单元板块从室内进行安装。
C、济南云鼎大厦（详图3）
该项目为减少上下不对缝带来的加工及施工安装上的难度，大面采用上下对缝的分格形式，变化及不对缝的区域集中在角部。埋件采用面埋的设计，通过连接钢件把层间变形部分及下部玻璃部分构件可靠连接起来，同时通过连接钢件把幕墙单元的荷载传递给主体结构的埋件上。
D、深圳喜之郎总部大厦（详图4）
项目为凹凸造形组合的建筑立面形式，为满足项目的立面效果需要，针对建筑外凸部分按建筑造型背附钢结构框架，然后于钢架前部固定幕墙单元组件。上下单元间的的水槽料为水平贯通的布置形式，实现单元排水路径的简化及统一。为实现建筑造型及水槽料的直线衔接，从上图可见，单元板块玻璃采用外凸连接固定的方式，其端部采用铝板封口。上部单元的下部构件出挑并搭接到下部单元的水槽梁以下。
部分单块尺寸达到5175mmX5450mm，为避免安装后板块变形，单元板块后部的支撑钢加需特别加强。此超大的单体幕墙对设计研发、生产加工、运输安装等都须要设计与施工工艺紧密配合。需论证运输方案，特别定制运输的货架，单元板块的吊装也需要定制专用的吊具。
E、多哈高层办公楼（详图5）
该项目采用层间分段幕墙构造形式：层间伸出钢支座，作为外部“蝴蝶形”铝板遮阳幕墙、内层单元式玻璃幕墙及层间检修走道的支撑结构。为确保“蝴蝶形”铝板遮阳幕墙构件可靠连接，特别定制了悬铆设备，采用销轴及悬铆工艺，确保不会因风振造成构件的构松脱。
3.1玻璃幕墙的通风和换气设计
建筑立面设计中，开启窗的布置分格对建筑的立面效果有一定的影响，增加了立面的线条，对于追求立面简洁的建筑师来说往往带来一定的困惑。部分建筑师要求可视位尽可能大，通常将开启窗设置高窗，开启窗位于层间梁底下。也有些建筑师统一立面设计，把开启窗布置于立面竖向或横向的构件后部，尽可能的保持了立面的简洁。
参考项目案例如：
A、广州周大福中心大厦：在立柱处设置小的通风窗（详图6）。
B、深圳湾1号主楼：在横向装饰条后横梁处设置通横向通风器（详图7）。
C、深圳太平金融大厦：在立柱处设置竖向通风器（详图8）。
D、深圳易思博软件大厦：在横向装饰条后部设置内开窗（详图9）。
3.2玻璃幕墙的防火设计
玻璃幕墙防火设计对于保证建筑物外围结构的安全具有重要的意义。在异形建筑玻璃幕墙的防火设计中，必须精细处理玻璃幕墙与楼板之间的缝隙和对接，避免异形建筑曲面的影响。设计时，应该采用防火性能符合要求的材料作为窗间墙的填充材料，以免失火造成蔓延。同时，异形建筑的玻璃幕墙在进行防火设计时，要结合本身的建筑特点，在不影响建筑整体美观的基础上，根据建筑的施工情况，综合观察是否需要加高窗槛，严格规范设计，从源头杜绝火灾发生时的安全隐患。
3.3玻璃幕墙的安全性设计
应该严格按照国家的相关规定进行设计，充分考虑玻璃本身的自重和墙体的荷载以及外界环境带来的变形、荷载、构造等对幕墙的影响。幕墙的结构设计应结合整体的受力变化情况，分配连接体之间的受力，从而使整体受力均匀，避免某一部位承重过多而发生坍塌。面材性能应符合设计的特点及要求。
部分扭转的体形的建筑部分玻璃面位于吊顶的位置，因此，玻璃类型的选择应确保安全，如采用半钢化夹胶玻璃或SGP夹胶玻璃，连接形式也应确保安全可靠。异形建筑玻璃幕墙的安装设计，必须综合考虑多方面因素。
4结语
综上所述，随着城市的发展和人们思想的改变，异形曲面幕墙在现代建筑中的应用越来越广泛，其幕墙的设计也越来越受重视。由于异形建筑多呈现曲面状态，板块之间差异多，支撑结构与整体悬挑差距大，使得玻璃幕墙的设计及安装存在一定困难，设计中应通过对设计体型的优化、加工工艺的优化及连接构件的优化设计，简化加工及安装工艺，充分论证施工工艺的可行性，提高项目的品质，降低项目幕墙的造价及提高施工的效率。
参考文献
[1]拉索式双曲面玻璃幕墙建造技术[J].马泉，李根胜，鲍光卿，陈亮. 建筑施工.2014（12）
[2]异形玻璃幕墙安装测量精度分析[J].张国明，袁有相. 城市建筑.2014（04）
[3]建筑幕墙工程的设计及施工质量控制研究[J].王国波. 门窗.2017（03）
[4]异形建筑幕墙施工质量控制措施研究[J].王建国. 建筑.2014（12）
[5]李双江.试论高层建筑玻璃幕墙设计[J].门窗，2015
[6]王建彪.建筑玻璃幕墙设计方法浅析[J].江西建材，2014，（14）
论文作者:卢永超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年10期
论文发表时间:2019/9/9
标签：幕墙论文; 建筑论文; 玻璃幕墙论文; 异形论文; 单元论文; 曲面论文; 详图论文; 《建筑学研究前沿》2019年10期论文;