古風新建
——中大紅陶磚幕墻系統深化設計研究

李曉青 曹 旭

上海建工四建集團有限公司 上海 201103

1 概況

1.1工程概況

中山大學·深圳建設工程項目總承包（Ⅲ標）項目位于深圳市光明新區公常路以北、康弘路以東、羌下二路以西，與東莞黃江接壤的豬婆山、豬公山周邊區域，總建筑面積51萬 m2。其中理工科組團（一）結構地下1層、半地下1層、地上8層，建筑高度50.36 m，幕墻面積約8萬 m2。如圖1所示，外立面形式主要為陶磚幕墻＋鋁合金門窗，局部采用石材幕墻與玻璃幕墻。陶磚幕墻包括大面陶磚、陶磚柱、鏤空陶磚。

圖1 理工科組團（一）

建筑布局以3個“回”字形體量相互嵌套，形成3個內部庭院，左右兩側與中間存在14.4 m的高差。

1.2陶磚幕墻概況

1.2.1 陶磚幕墻材料

陶磚幕墻的材料分為陶磚面層以及配套低堿砂漿，水平力由鍍鋅鋼架承擔。鋼架與陶磚之間通過不銹鋼拉結件傳力。

1.2.2 體系形式

1）大面陶磚及陶磚柱的構造形式。大面陶磚及陶磚柱的施工工藝為滿漿砌筑，由結構挑板（梁）承受豎向荷載，通過不銹鋼拉結件與鍍鋅鋼通骨架螺栓固定連接，為陶磚墻體提供橫向拉結的作用。如圖2所示，在主體結構中預留預埋件為鍍鋅鋼通骨架提供著力點，鍍鋅鋼通骨架與預埋件之間采用鍍鋅角鋼焊接。層間挑板部位由薄磚濕貼加鋼銷固定。

圖2 大面陶磚及陶磚柱的構造形式

2）鏤空陶磚的構造形式。鏤空陶磚施工工藝為干掛，由結構挑板（梁）承受豎向荷載，鏤空磚通過矩形不銹鋼鋼管穿芯交錯連接，鏤空磚之間采用不銹鋼墊片隔斷，如圖3、圖4所示。

圖3 鏤空陶磚

圖4 鏤空陶磚構造形式

2 陶磚幕墻深化設計

2.1灰縫深化設計

陶磚幕墻外立面表現效果主要由磚本身的顏色及灰縫的寬度來呈現，考慮異形柱角度，磚型及灰縫留設位置需要進行事先排板，以確保美觀。如圖5所示，排板深化設計原則如下：豎縫位置不應在陶磚幕墻轉角位置；上一層陶磚與下一層陶磚豎縫不應在同一位置，上下層要保持錯縫，且錯縫的位置要接近半磚，異形柱位置可以通過調整磚型來滿足；跳層豎縫位置預留應在同一豎直線上。

圖5 灰縫排板

陶磚幕墻部分位置采用了豎向陶磚，原設計未考慮豎磚的高度與橫向磚加灰縫高度的模數匹配，導致相鄰區域錯縫。在深化設計中，考慮了豎磚部分灰縫略微增大、相鄰橫磚灰縫略微縮小等方式，使得兩者高度匹配，確保了整體的美觀，如圖6所示。

圖6 相鄰區域錯縫

2.2磚型深化設計

2.2.1 陶磚柱磚型深化設計

原設計僅考慮了整體的效果，并未考慮工期與施工的便利性，導致磚型種類較多。深化設計通過以下方式，在不影響整體效果的前提下，合并磚型，提升施工效率，增加施工容錯率。

通過調整灰縫，合并磚型。部分異形磚尺寸相差10～20 mm，通過灰縫的微調，將其與其他磚型合并。

將異形陶磚柱兩側轉角陶磚磚型合并，陶磚柱為對稱形狀，兩側轉角角度相同，為確保陽角為一體化效果，均需要采用異形磚整體開模。原設計此處2塊磚尺寸均不相同，而通過深化將兩者尺寸統一，將尺寸差部分交由端頭收頭磚消化，減少了陶磚型號。由于此類磚數量巨大，深化后的施工效率提升明顯[1-2]。

2.2.2 轉角豎磚深化設計

陶磚幕墻豎磚轉角部位，需要無論從哪個面看均為53 mm寬的豎磚。同時由于原豎磚僅有一面可視，另外一面為工藝孔洞，故而需要定制兩面可視、尺寸為53 mm×53 mm×240 mm的豎磚，以確保效果，如圖7所示。

圖7 轉角豎磚

2.2.3 轉角鏤空陶磚深化設計

鏤空陶磚轉角區域，原穿芯鋼通是30 mm×70 mm的長條形，2個方向疊加后孔洞位置不重合（圖8）。有2種解決方案：一是縮小方通，采用30 mm×30 mm方通；二是定制專門的方形孔洞。由于角部受力較大，故只能采用第2種方案，最終采用60 mm×60 mm的方通，留設70 mm×70 mm的結構洞，確保了效果及受力安全，如圖9所示。

圖8 原轉角疊加后效果

圖9 深化后轉角鏤空磚

2.3孔洞率的深化設計

陶磚為高溫燒結多孔磚，強度等級不低于MU25，設計要求孔洞率≥28%，正偏差1%，不允許有負偏差。陶磚在生產制作中由于焙燒工藝因素的影響，在原有設計孔洞的基礎上需增加工藝孔洞。

標準磚與異形磚都無需考慮功能孔洞，只需考慮工藝孔洞，并滿足孔洞率≥28%即可。深化設計后的標準陶磚孔洞率為28.2%，8個貫穿孔洞均勻等分排列。異形磚采用矩形及異形貫穿孔洞均勻等分排列。

薄磚與鏤空磚由于施工工藝要求，需要設置功能孔洞和工藝孔洞。薄磚需要預留不銹鋼插銷的連接孔洞，薄磚厚度只有30 mm，孔洞寬度不宜過寬。由于薄磚與主體結構之間滿漿灌縫，所以在薄磚靠近主體結構的那一面需要增加砌筑砂漿槽。鏤空磚由不銹鋼方通穿芯連接，所以需要預留功能孔洞。

2.4構造拉結深化設計

通過風洞及抗震臺試驗，得出結論：陶磚幕墻底部變形較大，但直至12皮磚一拉結均能保持不破壞。故而將原5皮磚拉結改為8皮磚拉結，同時從底部2皮磚開始拉結；陶磚骨架的橫梁撓度需控制在1/500，故方鋼管尺寸變大。

2.5施工腳手架拉結深化設計

本工程采用落地腳手架與懸挑腳手架結合的方式，懸挑腳手架的工字鋼及連墻件均會穿過陶磚幕墻。為了施工過程中的安全，連墻件不能拆除。針對這些現場施工實際情況，對陶磚砌筑工藝進行了優化。主要如下：

1）陶磚柱部位，由于陶磚柱寬度較窄，能夠滿足腳手架拉結的要求，故可以將陶磚柱部位的腳手架拉結轉換至門窗洞口部位，如圖10所示。

圖10 連墻件在洞口處構造

2）大面陶磚部位沒有洞口可以置換，但為確保進度必須持續施工，因此采用了洞口區域留空，上方加設不銹鋼網片作為臨時“過梁”的施工措施，確保了施工進度，避免了脫空區域陶磚變形的風險。后續隨著落架進行陶磚的補砌，如圖11、圖12所示。

圖11 型鋼懸挑梁預留洞做法

圖12 連接件預留洞做法

2.6復雜部位節點深化設計

2.6.1 陶磚柱與陶瓦斜屋面連接處深化設計

工程在前期準備階段中發現陶磚柱在陶瓦斜屋面連接處的做法不明確，陶瓦斜屋面防水材料需要有上翻的空間為其收頭。為確保陶磚的受力可靠，基面要平整。如圖13所示，在斜屋面上澆筑混凝土墩子。混凝土墩子外部采用同工程中跨樓層處貼薄磚做法。

圖13 陶磚柱在陶瓦斜屋面連接處做法

2.6.2 變形縫位置承載構件深化設計

此工程在低區主體結構和高區主體結構間存在變形縫，陶磚幕墻的陶磚骨架與豎向受力構件分別在2個高低區，傳力路徑不清晰，若發生變形，容易拉裂。如圖14所示，在高區主體結構上增加結構懸挑板承受陶磚幕墻的豎向荷載，使此位置陶磚幕墻不受變形縫影響而發生形變。

圖14 變形縫位置增加結構懸挑板

2.6.3 復雜部位三維深化設計

如圖15所示，在大小陶磚柱轉換的部位，采用了壓頂鋁板收頭。由于建筑造型要求，大小陶磚柱均為尖角收頭，導致整個壓頂鋁板是一個異形多邊形。現場較難放樣，結合三維技術，深化具體尺寸，確保了順利施工。

圖15 大小陶磚柱

3 結語

在中山大學理工科組團（一）項目中，通過合理排布陶磚、全面考慮磚型、精確計算孔洞率、謹慎選擇拉結方式及有效處理復雜部位節點等措施，完美地展現出傳統校園“紅磚綠瓦”的風格。小到每一塊陶磚的拼接，大到每一個陶磚幕墻造型的相互連接，無不展現了“匠心精神”。通過減少磚的種類與數量、合理的節點處理等深化設計，在保證陶磚幕墻美觀性的同時，有效控制了工程成本，保證了施工進度，實現了經濟和建筑質量的最佳平衡。