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上海国金中心北塔楼单元式玻璃幕墙设计浅谈
摘要：单元式玻璃幕墙的结构形式特点是：首先将构成玻璃幕墙的单元(骨架材料、玻璃、保温隔热材料)在专门的工厂中装配成为整框，然后将其运送至施工现场。在施工现场只需将一个个幕墙单元依次安装固定在建筑的主体结构上。由于其具有诸多优点，近年来在高层建筑外装饰中被广泛应用。本文作者以上海国金中心北塔楼玻璃幕墙工程为例,阐述了单元式玻璃幕墙的设计构思。 关键词：单元式幕墙；构造设计；系统优点；
Shanghai Golden State Center North Tower unit type glass curtain wall design Jin Shaohua
Shanghai force into the Aluminium Engineering Company Limited200023
Abstract: unit type glass curtain wall structure characteristics: first, will form the glass curtain wall unit ( skeleton material, glass, insulation materials ) in specialized factories to assemble into a whole frame, and are transported to the construction site. At the construction site will only a curtain wall unit is fixed in the construction of the main structure. Because it has a lot of advantages, in recent years in high-rise building decoration has been widely used. In this paper the author to Shanghai country gold Center North Tower of glass curtain wall engineering as an example, introduces the design conception of unit glass curtain wall.
Key words: unit type curtain wall; structural design; system advantages; 1、工程概况
上海国金中心项目毗邻金茂大厦、东方明珠电视塔、正大广场，占地面积约6.5万㎡，总楼面面积37万㎡，南北塔楼玻璃幕墙面积约为10万㎡。上海国金中心北塔楼为上海国金中心项目二期工程之一，建筑高度260米，主要幕墙系统为单元式幕墙。本文以北塔楼工程为例，对该工程单元式玻璃幕墙设计进行详细介绍。
系统可视区域采用蓝灰色12mm玻璃+12mm空气层+8mm中空双银Low-E钢化玻璃，玻璃由硅酮结构胶粘接固定；窗间墙位置采用10mm蓝灰色单片钢化玻璃，同样由硅酮结构胶粘接固定；玻璃内侧设置3mm厚氟碳喷涂铝合金背板，背板内衬50mm厚背带铝箔的保温岩棉，铝背板表面四涂三烤氟碳喷涂处理。 2、系统构造设计 2.1 系统支座设计
单元式幕墙系统采用三向六自由度调节的连接支座系统。通过槽式预埋件槽的左右走向，实现支座左右方向的调节。支座与预埋件固定位置，在支座上设置长条孔，实现板块前后方向的调整，调节到位后，通过齿垫与支座上的齿牙咬合达到固定的目的。板块挂件上设置有高度调节螺钉，通过调节螺钉，实现板块高度方向的调节。通过以上三向六自由度的调节，完全可以消除由于结构施工或板块加工产生的误差，有效地保证幕墙安装精度。 2.2系统结构设计
单元式幕墙系统竖龙骨采用闭口铝合金型材，阴阳龙骨前后两道胶条插接设计，不论是正风压还是负风压，均能保证前后腔都有胶条压紧密封，使中间腔在任何时候都是完整的密封腔，有效保证了单元式幕墙的气密性和水密性。阴阳竖龙骨通过胶条插接，能实现左右相对位移10mm，用于容纳温度变形、加工误差等引起的位移,如图1所示。
图1 单元板块横向插接示意图
单元式幕墙系统横龙骨同样采用前后两道胶条插接设计，横向密封线与竖向密封线贯通相接，形成完整的密封体系。横向龙骨通过胶条插接，也能实现上下相对位移10mm，有效容纳建筑层间变形位移,如图2所示。
图2 单元板块竖向插接示意图 2.3 系统防水设计
在单元式幕墙系统的设计中，型材断面的设计非常重要，它不仅决定单元式幕墙的安全性、工艺性，同时还决定了单元式幕墙的水密性和气密性。但幕墙设计师们往往只通过力学计算重点考虑了型材断面的设计安全性，而忽视了型材断面对水密性和气密性的贡献，因此单元幕墙的雨水渗漏现象非常突出。单元板块间的自由缝现场堵胶就成了幕墙厂家在工程现场排故过程中常用的主要手段。型材断面虽然不是固定不变的，但是其断面的设计是有规律的，必须将其安全性、工艺性和结构防水同步考虑。单元式幕墙通过板块的上下左右对插完成系统的拼接，在四个板块交叉的“十”字路口处将形成一个内外贯穿的孔洞，必须对此孔洞进行严密的封堵以确保系统的水密性和气密性。在进行铝型材断面设计时，需要通过型材断面构造，使孔洞封堵方便、可行，同时还要考虑系统的排水路径，最后再通过结构计算来确定断面的形状。
本工程采用横滑型单元式幕墙构造，通过在下单元的横料对接位置中设置横滑槽和封口板，达到集水和封口，而又不影响板块的相互位移的目的，同时，型材断面还设计成向室外有一定倾斜度的斜面，利于少量可能进入的雨水的排出。
为保证靠近室内侧的空腔与室外形成等压腔，就必须使该空腔的空气与室外的空气形成连通，以减小两者的压力差，因此须在内外腔之间的横梁外伸臂上设置通气孔。由于该通气孔位置可能会有少量的渗入水排出，为保障渗入水排出时不因水的表面张力现象而出现堵塞，因此将该孔设计为长条形孔。
幕墙系统最直接的使用功能就是建筑外围护，因此必须具有良好的防水功能。系统设计时，采用疏堵结合的设计理念来进行系统的防水设计。如图3，在竖向龙骨上设计有三道密封线，幕墙外表面的少量漏水可以越过第一道密封线，进入单元幕墙的等压腔，通过合理的结构设计，进入等压腔的水将被有组织的排出，失去继续进入室内的能力，达到阻水的目的。 图3 单元式幕墙系统防水示意图
横向龙骨的密封与竖向龙骨类似，通过型材断面构造的合理设计，实现横向密封线和竖向密封线的有效贯通和无断连接。单元式幕墙采用每层断水设计，每层的少量漏水越过第一道密封线进入等压腔后，将会落入下端横龙骨的中间槽内，通过横龙骨上设计的排水孔排出室外，不会进入室内，也不会进入下一楼层，排水路径清晰。如图4所示。
图4 单元式幕墙系统排水示意图 3、系统板块安装顺序及收口设计
单元式幕墙系统的设计不仅仅是系统结构安全和建筑功能的设计，还包括系统的安装顺序和收口设计。 3.1 板块的安装顺序
单元式幕墙依靠板块的上下左右插接完成安装和封闭，因此必须严格按照板块对插的顺序自下而上进行安装，在安装工作开展前需要设计可行的板块安装顺序。
本工程塔楼四个转角有内凹造型，且有一定的倾斜，因此宜先完成转角板块的安装工作。转角部位的板块均采用相邻板块两两插接的方式进行安装，为方便转角板块安装，局部采用逆时针顺序安装方式。
具体的安装顺序为：先安装四个转角的右侧板块，之后逆时针方向依次安装其他转角板块，再由转角位置向两侧的立面安装，最后在立面中间或施工电梯位置收口；安装完一层后再安装上一层。 3.2 板块的收口
收口板块的安装设置在立面中间或施工电梯位置，具体安装方案为：先将收口板块左右两侧板块向两侧平移，待收口板块安装空间预留足够后，再将收口板块由上向下插接固定。 板块插接就位后，按理论位置进行固定，之后再将左右两侧平移的板块调节至原位即完
成安装。
4、单元式幕墙系统的优点
1）安装速度快，工地施工工期短，特别适用于高层建筑。由于单元板块（通常为一层楼高）的龙骨及面板是预先组装好的，现场只需安装支座，将单元板块吊装到相应的位置挂接到支座上即可。安装简便、施工快捷；
2）幕墙表面平整度高，装饰效果好。单元板块间采用插接式结构，定位精度高，幕墙表面平整度高，相邻板块间的阶差可控制在0.5mm内，外视效果好；
3）横滑型单元式幕墙上下两层单元体通过插接式连接，相邻两层单元体之间在层间错位变形下能发生相对滑移，抗层间位移能力强；
4）面板与龙骨之间采用硅酮结构胶连接，与封边板之间采用硅酮耐候胶连接，使得面板具有良好的相对变形能力，完全满足面板热胀冷缩以及外力作用下的变形要求；
5）密封胶条采用三元乙丙舌状胶条，有较好的弹性、耐久性和耐高低温性能。在-40℃～150℃范围内其基本物理性能不变；
6）系统采用雨幕及等压原理实现结构性防水，水密性和气密性稳定可靠；
7）采用三向六自由度连接支座，有效地确保幕墙安装精度。同时各构件插接位置均为柔性胶条接触，方便安装及调整；
8）单元板块的各组成构件均采用电脑控制的加工中心在工厂内加工完成，加工及组装精度易于控制，产品质量稳定、可靠。 参考文献：
[1] GB/T 21086—2007 《建筑幕墙》.
[2] JGJ 102—2003 《玻璃幕墙工程技术规范》.
[3] DGJ32/J07—2005 《铝合金门窗工程技术规范》.
本文来源：https://www.wddqxz.cn/bc711be875232f60ddccda38376baf1ffc4fe383.html
2023-05-04
