高層建筑幕墻項目設計研究分析

魏文超

摘 要：在建筑的整體功能當中，建筑幕墻占據著十分重要的位置，其對建筑產生著裝飾與保護的重要作用，因此，保證建筑幕墻設計工作的可靠性至關重要。本文分析了建筑幕墻設計的基本原則，基于此，提出了建筑幕墻的設計要點，期望為未來的相關研究提供參考。

關鍵詞：高層建筑;幕墻設計;控制要點

引言

為保證幕墻的質量，在設計和施工中應選擇設計和施工單位。監督單位必須對設計和施工的各個方面進行監督。設計幕墻時，設計單位不僅要設計的美觀，還要保證幕墻的質量和安全。建筑幕墻制造是多行業技術的融合，因此，在幕墻的施工過程中，要確保所有環節都不會出現質量問題，從而保證幕墻的安全。

一、建筑幕墻的概述

一般而言，作為建筑工程的一項外圍護結構或裝飾性結構的建筑幕墻主要有支承結構體系和面板兩部分組成。其主要的功能是使建筑幕墻自身具有一定變形能力，或相對主體結構有一定位移能力。

隨著科技的發展，目前建筑幕墻有很多種類。根據不同的標準，建筑幕墻有不同的分類。根據支承結構的形式，建筑幕墻可分為全玻璃幕墻、構件式幕墻、單元式幕墻、點支承玻璃幕墻、雙層幕墻;根據面板材料，建筑幕墻可分為石材幕墻、金屬板幕墻、組合面板幕墻、玻璃幕墻及人造板材幕墻;根據是否密閉的特點，建筑幕墻可分為封閉式幕墻和開放式幕墻。

二、工程概況

某超高層建筑工程緊鄰某市區核心區，總占地面積約71598m2。該工程沿東西走向劃分為A、B 兩個地塊，其中A 地塊中包含有3 棟塔樓，分別代號T1、T2、T3，以T2 塔樓最高。T2 塔樓總高度約319m，裙樓總高度約41m，采用了單元式玻璃幕墻，幕墻面積約6.5 萬m2。建筑結構為框架-核心筒體系結構，出屋面結構為鋼結構。塔樓的平面由4個圓弧大面+4個轉角內凹槽傾斜面組成，其中4個圓弧大面采用了單元式玻璃幕墻，橫明豎隱;4個轉角內凹槽傾斜面呈漸變式向上內傾延伸，從而使建筑整體呈向上突破的圍合挺拔形態，凹槽內的幕墻亦為單元式玻璃幕墻，豎明橫隱，與凹槽造型配合收分。建筑表面的多種形態給其幕墻設計帶來了較大難度，在設計前必須先正確理解建筑的幾何形態，并基于此來進行合理的設計。

三、高層建筑幕墻系統設計要點

（一）塔樓大面圓弧幕墻的設計要點

塔樓大面圓弧幕墻的板塊寬1.4m，板塊間折線水平夾角為179.5°，由于角度過小，因此橫梁端部切斜角距離也過小，這給車間內加工帶來了很大難度，如圖1。經討論后，最終在圓弧造型時選擇了板塊折線擬合的方式。其他的幕墻項目，若板塊水平夾角較大，橫梁端部應根據實際角度進行加工。在設計初期，由于幕墻水平分格與板塊水平夾角產生的影響較大，因此應做到有的放矢。利用幕墻板塊上的掛件和預先設置的單元體掛座來掛接單元幕墻。其中，單元體掛座選擇采用頂面掛接和側面掛接兩種方案。考慮到造價等因素，選擇不進行彎弧處理，均采用直線段設計，但這樣會導致轉接件長度規格較多、焊接量較大。樓板采用了成品鋼樓承板式，混凝土板厚難以滿足槽式埋件的埋設需要，將樓板外輪廓向內加厚到200mm。大面位置的單元式玻璃幕墻采用了頂面掛接方案。

（二）凹槽內單元式玻璃幕墻的設計要點

凹槽內單元式玻璃幕墻的板塊寬1.4m，層高分別為4.2m、5.4m，立面幕墻的分界線在14層標高的69m處，分界線以下向外傾斜、以上向內傾斜。由于板塊間的豎向夾角約達180°，因此可以選擇單元體板塊折線擬合的方式。在設計中需重點考慮分界線以上的幕墻單元體板塊和上橫梁截面設計。另外為了保證幕墻的排水性能，排水角度應為4%，如圖2。

（三）避難層的幕墻系統設計要點

在超高層建筑中，避難層是一個重要部分，其主要作用是在建筑中發生火災時供人員緊急臨時避難所用。自建筑的首層開始，至建筑中的第一個避難層，之間高度應在45m以內，兩個避難層之間的高差也應在45m以內。防煙樓梯應在避難層分隔，或是在同層錯位，或是在上下層斷開。根據實際避難要求確定避難層的凈面積，通常以5人/m2計算。避難層在平時也可兼職作為設備層，但必須集中布置設備管道。本工程的避難層分別設置在10層、20層、29層、39層、49層及59層，層高約7m。由于避難層的高度大、跨度大，因此應適當加大單元體幕墻龍骨，或適當增加鋼立柱。但單元式玻璃幕墻與土建結構邊之間的進出位關系是已經確定好了的，若想加大龍骨的截面也不太容易實現。經討論，未選擇加大單元體幕墻龍骨的方式。在增加鋼立柱時，主受力的龍骨為鋼型材質可以通過增加掛點來增強鋁合金龍骨的受荷載能力，并方便幕墻型材截面的統一，節省造價成本，在設計時最終選擇了在龍骨后側增加鋼立柱的方案。該工程的避難層同時兼為設備層，需要幕墻能夠通風、防風、防雨。超高層建筑的幕墻受風壓較大，必須慎重選用防風雨百葉，且要保證防風雨百葉的通風量能夠達到額定速度，葉片不能有振動、不能產生過大噪音、不能超過最大靜壓消耗范圍。

四、結束語

掌握建筑幕墻的設計要點，才能夠更好地提升其施工質量，才能夠保證其較強的美化效應，以及更好地應用效果。其中在設計審核、整體系統構建，以及防雷方面要進行深入研究，將更多的綜合技術融入其中，不斷優化其施工流程，讓建筑幕墻在安全可靠的基礎上發揮更大價值，推動我國建筑領域更上一個新臺階。

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