异形建筑幕墙设计及施工技术探讨

异形建筑幕墙设计及施工技术探讨

发表时间：2018-01-19T15:36:02.857Z 来源：《建筑科技》2017年第17期作者：孙海华[导读] 异形幕墙目前在技术上仍有很大的研发空间，良品率、产能、成本等都有待改善。

南京沃邦幕墙景观设计咨询有限公司江苏南京 210000 摘要：异形幕墙目前在技术上仍有很大的研发空间，良品率、产能、成本等都有待改善。幕墙由于其对优秀的抗变形性能和外观表现力，被广泛地应用在这些高端建筑物乃至地标级建筑物上。因此，异形幕墙越来越受得建筑行业的重视。

关键词：异形建筑；幕墙设计；施工技术由于异形建筑多呈现曲面状态，板块之间差异多，支撑结构与整体悬挑差距大，使得玻璃幕墙的安装存在一定困难，施工人员必须针对异形建筑的特点，首先保证支撑结构的稳定，运用BIM技术进行精准模拟，制定合理的施工方案，保证幕墙材料的垂直运输，指导施工进程，从而确保施工质量和施工安全。1异形幕墙的概念

由于幕墙主要由型材和板材决定其最终外观，而型材和板材通常都是平直材料，因此幕墙更容易制作成平直外观，或者折线形外观，许多建筑由于体量庞大，虽然外观呈曲面形状，但进行细部节点设计时，其大尺寸的半径完全可以用折线来近似表达，最终将曲线转化成折线，例如迪拜的海湾之门，其技术要点可以完全参照折线形幕墙，因此不在本文讨论之列。对于曲面半径较小，用折线近似的方法无法满足外观和使用要求的异形幕墙，我们可以将其分为三类，水平曲面幕墙，竖直曲面幕墙，双向曲面幕墙。由于幕墙多数以竖框为主要受力杆件，竖直曲面幕墙在受力分析和设计加工方面都较水平曲面幕墙更困难。双向曲面幕墙由于板材延展性和节点复杂度等因素，设计加工难度较前两者呈几何级数增加。2异形建筑玻璃幕墙的设计2.1玻璃幕墙的防火设计

据不完全统计显示，火灾是城市高层建筑最易发生的事故，也是造成损失最多的事故。因此，玻璃幕墙必须进行防火设计，在异形建筑玻璃幕墙的防火设计中，必须精细处理玻璃幕墙与楼板之间的缝隙和对接，避免异形建筑曲面的影响。防火设计要求玻璃幕墙具有很好的密封性和耐热性，同时还必须具有较好的变形性，尽量减少爆炸发生的可能。异形建筑的玻璃幕墙在进行防火设计时，要结合本身的建筑特点，在不影响建筑整体美观的基础上，根据建筑的施工情况，综合观察是否需要加高窗槛，严格规范设计，从源头杜绝火灾发生时的安全隐患。

2.2玻璃幕墙的安全性设计

相对于传统的墙体来说，玻璃幕墙的安全可靠性没有那么高，尤其是针对异形建筑，玻璃幕墙需要根据其建筑特点，明确各板块之间的差异，完成曲面拼接，这也在一定程度上降低了玻璃幕墙的安全性。严格设计预埋件的受力情况，然后根据预埋件的受力分析，结合整体的受力变化情况，分配连接体之间的受力，从而使整体受力均匀，避免某一部位承重过多而发生坍塌。严格设计玻璃幕墙的接地系统，防止发生雷电击穿，将防雷部件和预埋件严密连接，在二者之间形成通路，以便将电流导向地面，并对安全性严格测试，保证玻璃幕墙的安全可靠。

2.3异形幕墙的节点构造

异形建筑不只对幕墙提出了较高的要求，建筑主体结构施工的误差往往也较大，因此，幕墙节点必须具备更大的调整范围来适应自身和结构的误差。这意味着更大尺寸的转接件，更长的顶栓，更长的胶条企口，更大的胶缝宽度。

异形幕墙必须加强力学验算和三性实验，以保证其安全和功能质量。对于复杂的异形幕墙，增加一道密封线是一个好的选择。对于竖向曲面和双向曲面幕墙，其上下横框的型材开模设计应充分考虑节点防水，通过型材设计使水平胶缝保持水平甚至略向外倾斜，可以有效的改善水密性。

板材的安装宜使用长条孔，两对边宜一边固定一边自由，以吸收板材温度变形。幕墙与结构之间的封堵板材宜采用自由搭接。

由于竖向曲线使得单元的重心偏移，单元起吊过程中，与单元就位后的姿态会有一定的夹角，因此需考虑增加一个水平牵引索的系点，以帮助单元安装就位。单元就位后水平节点会产生水平分力，并逐层传递，因此最底跨竖框必须充分考虑该水平力作用。

竖向曲线还会导致传统的转接件难以实现3D调整，有一个简化的设计办法是将Z向调整变成沿竖框切向调整，再增加Y向调整范围来抵消切向调整在Y向上的分量。3异形建筑玻璃幕墙的施工技术3.1玻璃幕墙的施工准备

在施工正式开始之前，施工人员必须对整个建筑架构做充分的了解。根据异形建筑本身的特点和结构，制定详细的施工计划和人员分配，明确各项工作的责任人。因为异形建筑玻璃幕墙施工所需设备较多，因此在进行施工准备时，就必须制定详细的设备使用方案，并对设备合格性和安全性进行严格的检查，避免因设备问题出现施工事故，损失经济利益。

另外，在制定详细的施工计划和设备使用方案后，还必须对施工进程中可能出现的各种问题进行预防，保证玻璃幕墙的安装质量。异形建筑的玻璃幕墙在安装时，难免会因为曲面形状的原因而产生拼接。因此，在整个施工准备过程中，要注意安装精度的确定，综合考虑建筑结构可能会带来的影响，制定方案，确定测量方法和测量精度，尽可能地降低误差[2]。

以我国上海中心的玻璃幕墙为例，该建筑高达118层，玻璃幕墙的面积更是达到13万m2，由于该建筑的每个区域承担不同的功能，每个区域的凹凸变化范围也不同，整体结构向上呈收缩状态，各板块通过钢管曲梁与水平径向支撑与主体结构连接，板块与板块之间存在差异，这些无疑加大了玻璃幕墙的施工难度。因此，在施工准备阶段就必须严格测量板块与板块之间的角度偏差，保证支撑结构的稳定，从而保证整体安装质量。

3.2玻璃幕墙的施工安全

施工质量是建筑的核心，施工安全则是建筑的前提，对于异性建筑玻璃幕墙的施工而言，这更多的属于一项高空作业，悬挑差距较大，难度系数和危险系数相对较高。因此，施工企业必须保障施工建筑的质量安全，以及施工人员的人身安全。在施工过程中，运用现代BIM模型对建筑的板块坐标定位，对使用设备严格检查，定期更新；制定并实施具体的安全法规和应急处理措施；定期对施工人员开展施工安全教育，提升其安全施工意识；成立专门的安全小组，及时处理安全隐患。

3.3玻璃幕墙的施工管理

由于异形建筑玻璃幕墙的施工难度较高，幕墙支撑体系安装困难，且是整个项目的重点，因此，施工单位必须注重滑移支座系统技术人才的选拔，对施工人员进行严格的测试，要求施工人员必须具有专业知识和实际操作能力，在施工过程中不仅能够保证滑移支座系统的有效利用，而且能够保证自身安全。另外，施工单位在进行施工管理的过程中，针对异形建筑的特点，还应该成立专门的运输小组，保证幕墙安装材料供给，由于异形建筑幕墙材料运输多属于高区运输，运输风险大，加之幕墙材料的要求又高，各板块的幕墙形状不同，因此，必须保证各区材料的有效运输。

结语

随着建筑幕墙在不断地改进和创新，也使得异形建筑幕墙的样式和数量不断增加，促使幕墙设计及施工水平能力及要求不断提高。以案例结合，珠海大剧院是珠海市标志性建筑，工程难度很大，在控制异形幕墙的设计、现场测量到施工整个管理过程都圆满地确保安全性、美观性及使用性，为异形幕墙设计及施工方案提供具有较强帮助的指导意义。

参考文献：

[1]冯云鹏，张磊，韦伟，等。人民日报社报刊综合业务楼双曲面玻璃幕墙安装[J].施工技术，2014（6）：44—45.

[2]马泉，李根胜，鲍光卿，等。拉索式双曲面玻璃幕墙建造技术[J].建筑施工，2014（12）：1375—1377.