探討超高層異型單元式玻璃幕墻的設計要點

段連軍 太原王孝雄建筑設計院（有限公司）

1 引言

幕墻結構具體包括支承結構和面板，在現代建筑中具有廣泛的應用。玻璃幕墻是現階段最為常見的建筑幕墻種類之一，將異型單元式玻璃幕墻有效應用于超高層建筑中，可起到優化建筑整體施工效果的作用。但由于高層建筑本身建設要求較高，因此，需要對異型單元式玻璃幕墻開展科學設計。

2 工程概述

以某超高層建筑建設工程為例，該工程建設地點在A市中心區域附近，和客車站的位置相隔2.10km，占地總面積為72376m2左右。此工程沿南北向可分成Ⅰ、Ⅱ兩個區域，其中，Ⅰ區內設有3個塔樓，位于中間的塔樓高度最大，約為307m，裙樓高度約為39m，加設了單元式玻璃幕墻，幕墻總面積為6.94萬平方米左右。

建筑采用的是核心筒框架結構，塔樓平面結構中包括4個轉角內凹槽傾斜面和4個圓弧形的大面，在各大面中加設了單元式玻璃幕墻，應用的為橫明豎隱的形式。針對該建筑來講，由于其表面存在多種形態，這使得玻璃幕墻的設計難度大幅提升，因此，在開展相關設計操作的過程中，有必要充分考量和分析建筑幾何形態，以便提高設計科學性和合理性[1]。

3 超高層異型單元式玻璃幕墻的設計要點

超高層建筑，對于幕墻的溫度變化、風壓及地震承受能力均具有更高的要求。現代超高層建筑施工需要滿足文明化、簡約化等特點，單元式幕墻現場操作量較小，超過九成的工作均可以于工廠內完成，預制品的質量和普通幕墻相比，優勢較為明顯。

3.1 凹槽內幕墻

針對在凹槽內加設的單元式玻璃幕墻來講，其板塊的寬度應為1.25m，各層的高度應為3.9m和4.6m，同時，需要在建筑第13層，標記高度為71m的位置處開展立面幕墻分界線設置操作，以分界線為標準，分界線上方傾斜方向為向里、分界線下方傾斜方向為向外。基于各板塊之間的豎向夾角趨近180°，所以，可利用單元體板塊折線擬合法。實際開展各環節設計操作的過程中，應對分界線上方的幕墻單元體板塊及頂部橫梁截面的設計加以充分考量。此外為了達到有效幕墻排水性能的目的，可將排水角度設計成4%。

3.2 大面圓弧幕墻

對于塔樓大面的圓弧型幕墻來講，其板塊寬度為1.35m，基于板塊之間的折線水平夾角較小，所以，相應的橫梁端部切斜角間的距離也較小，這導致車間內各環節加工操作的開展需要面臨更多挑戰。通過研究分析，最后選擇了利用板塊折線擬合的形式開展圓弧幕墻的設計。對于其他板塊水平夾角適宜的項目，需要基于現實測量角度開展其橫梁端部的加工操作。初始設計階段，基于幕墻水平分格和板塊水平夾角引發的影響較為顯著，所以，需要有針對性的開展相關各環節設計施工操作。

通過提前加設單元體掛座，并促使其和幕墻板塊中原有掛件共同發揮作用的方式，實現對單元幕墻的掛接。同時，可選擇側面與頂面掛接兩種形式開展單元體掛座設置。經由對造價等相關因素的充分考量，決定不開展彎弧處理操作，施工過程中均采取直線段設計法，但相關操作會知識轉接件出現多種不同的長度規格，且會增加焊接工作量。工程選擇成品鋼樓承板式作為樓板，同時，由于混凝土板的厚度和槽式埋件設置的埋設要求不符，所以對樓板實施了外輪廓加厚操作，增加厚度設計為200mm。

3.3 避難層幕墻系統

對于超高層建筑來講，避難層具有的作用極為關鍵，該層是用于火災發生時的緊急避難。從初始建設操作，到第一個避難層的建設，相隔距離需要控制在45m之內，兩個避難層相隔的距離也不應超過45m。基于避難層本身存在跨度、高度大等特點，所以需考量擴大單元體幕墻的龍骨，或鋼立柱。但針對單元式玻璃幕墻而言，由于其和土建結構邊緣間進出位關系是提前設計好的，因此，如果要擴大龍骨的截面基本無法實現。通過研究，沒有利用擴大龍骨的辦法，而是選擇在加設鋼立柱的過程中，通過增多鋼型受力龍骨掛點的方式，強化龍骨的荷載能力，此類方式不僅有助于統一幕墻型材截面，且能夠減少造價投資量，具體開展相關設計操作的過程中，確定應用在龍骨后方加設鋼立柱的規劃。

本工程中建設的避難層也發揮設備層相應職能，要求所加設幕墻可以具備避雨、通防風等功效。由于超高層建筑對幕墻風壓承受能力的要求較高，所以，一般需要科學擇選防風雨能力較為突出的百葉結構。與此同時，應當確保其可風壓承受能力符合規定標準，葉片不可出現噪音大、振動或者大于最高靜壓消耗范圍等問題。此外，需要針對超白鋼化夾膠中空玻璃進行玻璃百葉的應用設計，參考規格是1400mm（W）×200mm（H），各葉之間的參考距離是200mm。

4 結束語

綜上所述，針對超高層建筑來講，通過對異型單元式玻璃幕墻開展有效應用的方式，不僅可以大幅降低人力施工壓力，且有利于優化預制品加工質量，同時，幾乎不受自然因素影響，存在工程期限較短等優勢，對此類幕墻的設計要點開展深入研究，優化其設計水平，對提高超高層建筑施工整體水平及美觀度存在積極影響。