論復雜幕墻的過程控制管理及創新邯鄲科技中心項目的創新應用

梁耀峰 馬士英

（作者單位：邯鄲城市發展投資集團有限公司）

1.項目概況

邯鄲科技中心位于河北省邯鄲東區，地上建筑分為科技中心主樓和科技產業館，幕墻總面積約7萬平方米。該項目與邯鄲青少年活動中心、邯鄲婦女兒童活動中心（擬建）裝飾效果連貫，保持了設計創意的完整性，區域整體性強。項目建筑格調大氣簡潔，造型簡潔方正，但又透露出燕趙古都的神韻。

本項目是邯鄲市第一個采用單元式幕墻的建筑，外立面采用Low-E雙鋼化超白中空玻璃和不銹鋼蜂窩板一體化設計的模塊式插接單元幕墻，板面凸起和顏色變幻展現出豐富的立面效果，以獨特的建筑形態彰顯出城市特質。

建筑面積：164813平方米

建筑高度：106．8 米

幕墻面積：70620平方米

幕墻形式：單元式幕墻、框架式玻璃幕墻、自由曲面玻璃采光頂系統

設計單位：清華大學建筑設計研究院有限公司、河北建筑設計研究院有限責任公司

建設單位：邯鄲市城投房地產開發有限公司

施工單位：斯特龍裝飾股份有限公司

圖1 邯鄲科技中心鳥瞰圖

圖2 邯鄲科技中心不同立面視覺效果

2.幕墻設計過程的控制

異形單元板塊形態特殊，具有很強的藝術表現力，但其設計、制作、安裝也較普通幕墻更為復雜。就邯鄲科技中心項目而言，通過從概念設計、方案設計、施工圖設計及過程把控，最終保證了建筑品質，并展現出不同角度變換的視覺效果。

2.1 三角形到平行四邊形單元板塊的精彩演繹

邯鄲科技中心項目幕墻設計的初衷為三角形單元板塊，通過對拼拼接出菱形、梯形、六邊形等形狀。經深入研究發現，原系統設計存在較大的滲、漏水隱患。為解決此問題，就邯鄲科技中心單元幕墻設計，多次組織專家論證會對設計方案進行論證，并對系統的合理性，包括水密性、氣密性和安全性等深入探討，最終將單元幕墻系統進行改進，將原單元板塊三角形改為平行四邊形，通過標準單元的拼接形成最終豐富多變的立面效果。

改進后的平行四邊形單元板塊，完善了單元邊框的設計方案和膠條搭接防水工藝，使系統和安裝更加合理、可靠，并有效保證了幕墻的水密和氣密性能。經過反復核算比較，最終采用單元公母料為同一種截面的幕墻系統，工程化程度高，減少型材種類，節約生產管理成本，提高生產效率，有效保證了工期和質量。同時，將BIM技術應用于本項目，對單元幕墻進行了技術優化和改進，為保證最終異形幕墻的質量提供了可靠依據。

圖3 邯鄲科技中心項目采用BIM技術

圖4 專家論證會

2.2 單元幕墻的防水和氣密性設計

單元式幕墻防水對于建筑物的整體質量有著重要的影響，是決定建筑物整體質量的關鍵因素。此項目中，進行了系統性的構造防水和氣密設計，做到防水與排水相結合，從而提高了單元式幕墻的整體質量。經國家建筑工程質量監督檢驗中心檢測，該項目單元幕墻水密性能達到3級、氣密性能達到4級。

項目具體通過以下措施：（1）腔體型材設計斜坡倒水，保證進入濕區的水可以順利排出；（2）分層設計批水，將上層單元腔體內冷凝水及滲透水及時導出，保證干區無水進入；（3）由于護邊尼龍與硅膠的相容性較差，同時在紫外線的照射下會發生粉化的情況，將護邊材料調整為與硅膠有良好相容性的鋁型材；（4）在十字交叉口設置閉合海綿，保證氣密性的完好。

2.3 異形開啟系統設計

本項目外立面劃分采用基本形狀為三角形，組合成鉆石形狀的六邊形，由于這種劃分產生了梯形（異形）的玻璃開啟扇，采用通常的鉸鏈式或掛鉤式上懸開啟不能解決梯形開啟扇的開啟問題。經過反復論證，決定采用推杠式平推開啟系統，配以3道密封膠條，可以有效地解決梯形開啟的難題，與傳統開啟方式相比, 即保證了整個開啟扇的安全，又提高了幕墻開啟部分的氣密性和水密性能。同時在開啟狀態下，與同樣面積的上懸開啟窗相比增大了30%以上的通風量，保證了室內自然換氣的需求。

圖5 曲面采光頂實景圖

2.4 自由曲面采光頂平面劃分技術

本工程內庭院位置的玻璃采光頂造型復雜，無法用線性參數表達，因此設計和施工難度極大。

針對此問題，項目采用計算機輔助技術將曲面合理劃分成平板，同時將平板進行合理的排列組合，形成可以用坐標參數表達的幾何體，模擬出曲面效果。在保證效果的基礎上，極大地降低了工程成本。通過多維可調結構實現空間三維精準調整，提高了安裝精度和安裝效率，保證了整個工程的質量。

3.施工過程控制管理與創新

眾所周知，單元式幕墻的質量是由設計水平、材料質量、加工質量、組裝質量、安裝質量等眾多因素決定的。隨著建筑外觀要求的提高，外墻面材尺寸的不斷加大，給施工增加難度的同時，又存在一定的安全隱患。邯鄲科技中心項目從施工的安全管理入手，對異形單元幕墻的施工做出了一些探索與研究工作。

3.1 異形單元幕墻吊裝系統的創新研究，提高安裝效率和質量

邯鄲科技中心項目單元板塊為平行四邊形，單體面積約為16平方米，重1噸左右，在面積和重量上是一般單元板塊的2-3倍，且重心分布不規則，若采用普通吊裝設備，吊裝就位難度極大，影響制作和運輸裝卸效率，甚至影響單元板塊的效率和質量。

針對以上問題，該項目研發了一種簡單實用的單元板塊吊裝系統，通過多次模擬實驗，結合以往類似工程經驗，根據現場實際情況創造性地發明了一種異形單元吊裝系統。通過在建筑物頂端安裝能夠圍繞整個建筑幕墻范圍的滑軌，與滑軌配套設置運行驅動裝置和起吊系統，能夠完成幕墻各個位置的異形單元板塊吊裝，吊裝過程中可以手動操作也可以遙控操作，極大的提高了吊裝效率并且降低了勞動強度。

3.2 異形單元板塊專用運輸支架的創新研究，保證板塊運輸安全

同時，本工程單元板塊超大超重，在加工制作和安裝過程中，不宜二次倒運。針對此問題，本項目在運輸支架的設計上，采用小單元模塊化可拆卸結構，這種結構部件統一，互換性強，方便大批量制作和運輸，而且這種結構可以根據單元板塊的大小進行調節，適用性強。在小單元模塊支架上進行單元面材安裝，安裝完畢后直接將帶板塊的小單元支架起吊組裝成5排高的單元貨架，放置到運輸車上。車到現場后可以由叉車將小單元模塊直接運輸到位，方便快捷，極大地提高了運輸效率。

圖6 項目實景照片

圖7 項目內庭照片

4. 新型節能環保材料應用探究

新型節能環保材料的應用是順應社會發展趨勢的，不僅能有效改善人們的生活環境，更主要是提高建筑物的保溫隔熱性能。邯鄲科技中心對新型節能環保材料，如不銹鋼蜂窩板、超白中空低輻射玻璃等，在建筑工程中的應用進行了一些探究。

4.1 不銹鋼蜂窩板的創新應用

隨著不銹鋼板性價比的提升及幕墻應用技術的進步，作為可循環使用材料，不銹鋼板在建筑外立面的應用為建筑設計多樣化、個性化提供了新手段。此項目中，不銹鋼蜂窩板的創新應用，具有極大的現實意義。

邯鄲科技中心主樓外立面裝飾以單元式幕墻為主，面積約為3.5萬m2，其中蜂窩不銹鋼裝飾造型的面積約為2.6萬m2。外立面材料原采用3mm不銹鋼板，折彎造型，因造型板塊尺寸較大（4.2m×0.45m），重量較重，造成幕墻結構承受荷載較大，加工折彎工藝難度大，給施工帶來很大的困難。

經多方協調、深化設計及視覺樣板效果確認后，最終采用15mm不銹鋼蜂窩板（正面采用1mm厚拉絲不銹鋼板，背面采用1mm厚鋁板，中間采用鋁蜂窩夾芯），即以高強度不銹鋼板作為面、鋁板背板與鋁蜂窩芯經高溫高壓復合制造而成的復合板材，具有重量輕、強度高、剛度好、耐蝕性強、性能穩定等特點，其次不銹鋼蜂窩板在施工過程中不僅施工簡單、便捷，且綜合性能非常理想，具有顯著的保溫效果。

圖8 不銹鋼蜂窩板應用實景圖

4.2 超白中空低輻射玻璃的創新應用

超白玻璃是一種超透明、高品質、多功能的新型玻璃產品，它不像普通玻璃那樣斷面給人以綠色的感覺，其外觀晶瑩剔透，有極高的透光率，能提供非常好的視覺效果。

本項目中，采用雙中空超白鋼化LOW-E玻璃，中空層厚度12mm，加上中空玻璃隔熱條暖邊技術，使整個玻璃的傳熱系數降低，使整個幕墻保溫性能有顯著的提高，又保證了良好的透光性能。同時，玻璃自爆率也因超白玻璃內部雜質的減少而降低許多。

圖9 超白中控玻璃應用實景圖

5.結語

邯鄲科技中心以簡潔、精致的建筑外形，由內而外一脈相承的設計理念，已成為邯鄲東區獨樹一幟的地標性建筑。該工程立面幕墻存在較高的技術復雜性，并在設計施工中采用了多項新技術、新工藝、新材料，并對異形單元幕墻系統及不銹鋼蜂窩板等材料的應用，進行了比較深入的探索與研究。在運用已有成熟技術的基礎上，對傳統設計理念和施工方法進行創新與改造，其創新點之多、難度之大，許多地方都打破了常規，為河北省乃至全國異形單元幕墻的設計與施工，積累了豐富的經驗。