江惠芬
广东悉筑建筑设计有限公司广州第二分公司 广东广州 511300
摘要：对超高层建筑来说，其承受的风力、地震力较大，同时还会受到温度变化因素的影响，主体结构存在严重的竖向变形问题，导致幕墙需要承受较大的内力和位移。所以保证设计的规范化、构件的预制化以及安装的机械化十分重要。基于此，本文对超高层异型单元式玻璃幕墙的设计要点展开分析。
关键词：超高层；单元式；玻璃幕墙；设计要点
幕墙是建筑结构的主要组成部分之一，幕墙由面板和支撑结构共同组成，得到了现代建筑的广泛应用，同时具有一定的艺术、审美价值。幕墙材质类型繁多，玻璃幕墙应用较为广泛。因为超高层建筑需要承受较大的风力、地震力，易受环境因素影响，所以对主体结构有较高的要求，通过合理利用单元式幕墙有助于减少工作量，提高预制品加工效果。因为该类幕墙受环境因素影响较小，施工周期较大，所以在超高层建筑工程中应用广泛。本文以实际工程为例，探讨超高层异型单元式玻璃幕墙的设计要点。
1.工程概况
某超高层建筑工程占地面积约为68452m2。顺沿东西走向可以划分为两个板块，为A和B。其中A区具有3栋塔楼，代号为H1、H2、H3，其中H2塔楼最高，高度约为324m，裙楼的高度约为38m，使用单元式幕墙，幕墙面积约为6.4万m2。建筑结构主要为框架-核心筒体系结构，出屋面为钢结构。4个圆弧大面和转角内凹槽斜面共同组成塔楼平面，圆弧大面均使用单元式玻璃幕墙，稳定性较好；转角内凹槽斜面向上内倾延伸，凹槽中幕墙使用单元式玻璃幕墙。建筑表面形态较为丰富，幕墙设计难度较大，设计前需要掌握建筑几何形态，保证设计的合理性。
2.超高层异型单元式玻璃幕墙的设计要点
2.1塔楼大面圆弧幕墙设计要点
通过测量和计算可知塔楼大面圆弧幕墙宽1.3m，板块间折线夹角为175°，因为角度较小，导致横梁端部切斜角距离较小，因此车间内加工难度较大。通过分析后在圆弧造型过程中使用板块折线拟合方法。对其他幕墙项目分析，如果水平夹角较大，需要结合具体角度对横梁端部实施加工处理。设计初期阶段，因为幕墙水平分格板块水平夹角造成较大影响，因此需要加以重视。通过板块上的挂架以及单元体挂座对单元幕墙进行挂接。可以将顶面挂接和侧面挂接两种方法应用于单元体座中。对造价因素进行分析，不对弯弧位置仅处理，均使用直线段设计，不足之处体现在转接件程度规格繁多、焊接的工作量较大。楼板应用成品钢楼承板式，混凝土厚度不符合槽式埋设要求，需要将楼板外轮廓向内进行加厚处理，厚度为200mm[1]。大面部位的单元式玻璃幕墙均应用顶面挂接方法。
2.2凹槽内单元式玻璃幕墙设计要点
通过测量和计算可知，凹槽内单元式玻璃幕墙板块的宽度为1.4m，层高为4.4m，立面幕墙分界线位于12层标高的66m位置，分界线的倾斜方式为自下向内和自上向内倾斜。因为板块间竖向夹角为180°，所以需要使用单元体板块折线拟合方案。在实际设计阶段，设计人员需要重视分界线以上幕墙单元体板块以及上横梁面的设计工作。除此之外，为了确保幕墙具有良好的排水性能，需要合理设置排水角度。
2.3避难层幕墙系统设计要点
避难层是超高层建筑的主要组成部分，其作用为发生火灾等事故的过程中能够为建筑内人员提供安全的临时避难所。从建筑首层开始到建筑的第1个避难层，需要确保其高度在45m之内，同时对两个避难层之间的高差进行合理控制，保持在45m之内。设计防烟楼梯的过程中，需要确保其与避难层隔离，或者同层保持错位，或者上层和下层断开。需要结合相关标准要求明确避难层的净面积，多数情况下需要以每5人1m2进行计算，在日常可以将避难层用作设备层，但是需要保证设备管道设置的合理性。该工程的避难层分别设置于10层、20层、30层、40层和50层，通过测量和计算可知每层高度为7m。因为避难层的高度和跨度较大，所以需要增加大单元幕墙龙骨以及钢立柱。但是因为单元式玻璃幕墙和土建结构边的进出关系已经明确，如果增加大龙骨截面较为困难。通过进一步分析，该工程未使用大单元体幕墙龙骨方案。适当增加钢立柱的过程中，主要受力的龙骨材质为钢型，能够通过增加挂点的方法强化铝合金龙骨承受荷载性能，对幕墙型材截面的标准统一提供便利，有助于降低整体成本，因此设计阶段最终明确使用在龙骨后适当增加钢立柱的方法。如图1所示。该工程避难层在日常阶段也被当作设备层使用，因此还需要确保幕墙具有良好的通风性、防风性以及防雨性。因为建筑幕墙易受到风压的影响，因此需要合理选择防风雨百叶，保证其通风量满足额定速率要求，叶片不会发生振动、不会制造较大的噪音、不会超出最大静压消耗范围[2]。除此之外，可以将玻璃百叶应用于超白钢化夹胶中空玻璃中，对其间距进行合理控制。
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2.4外墙立面和采光屋系统的设计要点
超高层建筑的外墙立面和采光屋清洗维护系统也被称作擦窗机，对该系统进行设计的过程中，工作人员需要结合建筑的实际高度、立面结构类型、楼顶结构、承载性能等因素进行设计，保证设计的科学合理性。在实际设计阶段，还需要对稳定性、安全性以及经济性等相关问题进行全面分析。除此之外，对该系统的设计需要保证与整体建筑本身的协调性[3]。因此在设计初期阶段，需要选择安全性和稳定性较好、具有较高自动化水平的轨道式擦窗机，确保其符合结构承载性能的需求，设计人员需要对擦窗机的数量进行明确。通过测量和计算可知，工程中H2塔楼大面建筑幕墙的标高为322m，凹槽幕墙的标高为318m，混凝土板顶的标高为271m，梁顶的标高为314m，梁顶面和幕墙顶面的距离为5m。实际设计过程中需要注意下述几个方面：首先，需要加强对基础结构条件的重视，如果擦窗机的轨道位于混凝土结构上侧，应该顺沿轨道的方向预留相应的轨道钢梁，同时保证轨道的宽度超过2m，对轨道边缘与建筑内边缘距离进行合理控制，保持在600mm。其次，加强轨道和基础的连接，预留充足轨道焊接条件。最后，需要保证擦窗机轨道等预制构件和设备质量达标，擦窗机需要通过生产厂家专业人员进行现场安装，塔吊吊至屋顶后组装，需要保证塔吊荷载符合擦窗机构件的荷载要求[4]。
3.结语
综上所述，幕墙对超高层建筑来说具有重要的作用，对其进行科学合理的设计不仅有助于减少人工工作量，提高加工精度，同时能够减少外部环境因素造成的不良影响，缩短施工周期。在实际设计阶段，工作人员需要把握设计要点，提高设计水平。
关键词：
[1] 马唐菲. 超高层异型单元式玻璃幕墙的设计要点[J]. 建筑工程技术与设计,2018(10):991.
[2] 曲春珑,蔡鹏程,宋红. 兰华国际大厦单元式玻璃幕墙及异形弧体的设计与施工技术[J]. 建筑技术,2006,37(9):656-659.
[3] 佟疆,初广生. 探讨超高层异型单元式玻璃幕墙的设计要点[J]. 百科论坛电子杂志,2020(7):1753.
[4] 王朔. 超高层异型单元式玻璃幕墙的设计要点[J]. 工程技术研究,2019,4(19):226,232.