探讨超高层异型单元式玻璃幕墙的设计要点

2019-12-29段连军太原王孝雄建筑设计院有限公司

门窗 2019年12期

段连军太原王孝雄建筑设计院（有限公司）

1 引言

幕墙结构具体包括支承结构和面板，在现代建筑中具有广泛的应用。玻璃幕墙是现阶段最为常见的建筑幕墙种类之一，将异型单元式玻璃幕墙有效应用于超高层建筑中，可起到优化建筑整体施工效果的作用。但由于高层建筑本身建设要求较高，因此，需要对异型单元式玻璃幕墙开展科学设计。

2 工程概述

以某超高层建筑建设工程为例，该工程建设地点在A市中心区域附近，和客车站的位置相隔2.10km，占地总面积为72376m2左右。此工程沿南北向可分成Ⅰ、Ⅱ两个区域，其中，Ⅰ区内设有3个塔楼，位于中间的塔楼高度最大，约为307m，裙楼高度约为39m，加设了单元式玻璃幕墙，幕墙总面积为6.94万平方米左右。

建筑采用的是核心筒框架结构，塔楼平面结构中包括4个转角内凹槽倾斜面和4个圆弧形的大面，在各大面中加设了单元式玻璃幕墙，应用的为横明竖隐的形式。针对该建筑来讲，由于其表面存在多种形态，这使得玻璃幕墙的设计难度大幅提升，因此，在开展相关设计操作的过程中，有必要充分考量和分析建筑几何形态，以便提高设计科学性和合理性[1]。

3 超高层异型单元式玻璃幕墙的设计要点

超高层建筑，对于幕墙的温度变化、风压及地震承受能力均具有更高的要求。现代超高层建筑施工需要满足文明化、简约化等特点，单元式幕墙现场操作量较小，超过九成的工作均可以于工厂内完成，预制品的质量和普通幕墙相比，优势较为明显。

3.1 凹槽内幕墙

针对在凹槽内加设的单元式玻璃幕墙来讲，其板块的宽度应为1.25m，各层的高度应为3.9m和4.6m，同时，需要在建筑第13层，标记高度为71m的位置处开展立面幕墙分界线设置操作，以分界线为标准，分界线上方倾斜方向为向里、分界线下方倾斜方向为向外。基于各板块之间的竖向夹角趋近180°，所以，可利用单元体板块折线拟合法。实际开展各环节设计操作的过程中，应对分界线上方的幕墙单元体板块及顶部横梁截面的设计加以充分考量。此外为了达到有效幕墙排水性能的目的，可将排水角度设计成4%。

3.2 大面圆弧幕墙

对于塔楼大面的圆弧型幕墙来讲，其板块宽度为1.35m，基于板块之间的折线水平夹角较小，所以，相应的横梁端部切斜角间的距离也较小，这导致车间内各环节加工操作的开展需要面临更多挑战。通过研究分析，最后选择了利用板块折线拟合的形式开展圆弧幕墙的设计。对于其他板块水平夹角适宜的项目，需要基于现实测量角度开展其横梁端部的加工操作。初始设计阶段，基于幕墙水平分格和板块水平夹角引发的影响较为显著，所以，需要有针对性的开展相关各环节设计施工操作。

通过提前加设单元体挂座，并促使其和幕墙板块中原有挂件共同发挥作用的方式，实现对单元幕墙的挂接。同时，可选择侧面与顶面挂接两种形式开展单元体挂座设置。经由对造价等相关因素的充分考量，决定不开展弯弧处理操作，施工过程中均采取直线段设计法，但相关操作会知识转接件出现多种不同的长度规格，且会增加焊接工作量。工程选择成品钢楼承板式作为楼板，同时，由于混凝土板的厚度和槽式埋件设置的埋设要求不符，所以对楼板实施了外轮廓加厚操作，增加厚度设计为200mm。

3.3 避难层幕墙系统

对于超高层建筑来讲，避难层具有的作用极为关键，该层是用于火灾发生时的紧急避难。从初始建设操作，到第一个避难层的建设，相隔距离需要控制在45m之内，两个避难层相隔的距离也不应超过45m。基于避难层本身存在跨度、高度大等特点，所以需考量扩大单元体幕墙的龙骨，或钢立柱。但针对单元式玻璃幕墙而言，由于其和土建结构边缘间进出位关系是提前设计好的，因此，如果要扩大龙骨的截面基本无法实现。通过研究，没有利用扩大龙骨的办法，而是选择在加设钢立柱的过程中，通过增多钢型受力龙骨挂点的方式，强化龙骨的荷载能力，此类方式不仅有助于统一幕墙型材截面，且能够减少造价投资量，具体开展相关设计操作的过程中，确定应用在龙骨后方加设钢立柱的规划。

本工程中建设的避难层也发挥设备层相应职能，要求所加设幕墙可以具备避雨、通防风等功效。由于超高层建筑对幕墙风压承受能力的要求较高，所以，一般需要科学择选防风雨能力较为突出的百叶结构。与此同时，应当确保其可风压承受能力符合规定标准，叶片不可出现噪音大、振动或者大于最高静压消耗范围等问题。此外，需要针对超白钢化夹胶中空玻璃进行玻璃百叶的应用设计，参考规格是1400mm（W）×200mm（H），各叶之间的参考距离是200mm。