超高层幕墙中悬挑单元装饰板块怎么做？来看看经典项目案例

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工程概况

中广核工程大厦 工程总建筑面积约324933平方米，总幕墙面积约170000平方米，由A、B、C三栋塔楼及连接附属裙楼组成；其中：A座共42层，建筑高度196.8m；B座共38层，建筑高度183.75m，；C座共28层，建筑高度137.05m，结构形式为型钢（或钢筋）混凝土框架-核心筒结构。

图1项目效果图

该工程的外立面设计，采用“简约、现代”为设计理念，建筑师采用方正的设计构思，加以独特的挑空层设计作为腰带，使现代建筑体态浑然而生； 本项目主要以标准层高带大悬挑水平装饰条单元式幕墙（外悬伸1米）、不同结构类型的凸柱单元铝板幕墙、大跨度T型钢以及T型铝结构玻璃幕墙来实现（（图2），同时在每栋塔楼4个转角部位为四层通高（跨度17.8米）钢结构幕墙设计，其幕墙设计形式多元新颖，并形成了具有高度识别性的外立面形式。 本工程幕墙系统繁多，本文主要阐述外悬挑单元板块的设计技术。

图2

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悬挑单元分析与系统设计

1、标准层高带大悬挑水平装饰条单元式幕墙：

本工程标准轴距8m，标准楼层层高4.35m，标准玻璃板块分格宽度为1.25m及1.5m，分格高度为4.35m，每隔一层楼的单元板块在层间梁位置出现横向水平外飘板，外悬挑玻璃面距离1.0m，悬挑装饰条高度为0.45m；外装饰面为3mm后氟碳喷涂铝单板（图3），采用铝合金龙骨作为悬挑构件（图4），外挑部分采用开放式设计，极大的体现了铝合金龙骨的优越防腐性能；铝板与龙骨之间为插接连接，也保证铝板的平整度与可拆卸便利性；

大悬挑装饰条铝合金龙骨与单元板块一体化设计、安装，构件及连接满足结构安全计算要求，与单元板块连接处的荷载直接传递到主体结构，受力形式简洁合理。

图3大悬挑水平装饰条

图4 大悬挑水平装饰条骨架

2、真柱单元式幕墙：

每间隔8.4m轴线位置，有主体结构柱，结构柱且凸出楼板位置。为了使幕墙整体设计融通顺畅，真柱位置单元板块与相邻标准板块形成连续水槽进行防排水设计（图6）；真柱采用一体式U型（1m+1.25m+1m）单元板块，板块面板为铝板，龙骨为铝合金龙骨设计，板块前端悬挑0.3m铝合金装饰条（图5）；

 图5 真柱节点

图6 真柱与标准板块水槽排水节点

1）真柱单元板块采用全铝合金设计，加工、组装，精度高，解决防水防腐难题，板块平整度更好，实现最佳外观效果；                             

2）设计考虑侧风对板块的受力影响，侧面受风面宽度为1000，导致侧向风荷载状况发生板块变形，且根部两个支座受力复杂，对结构安全不利。针对这种情况，选择在结构柱前端增加一个支座，同时设计防侧风支座，板块改为三点支撑，受力更为合理（图7）；同时，在楼板位置支座进行防侧滑位移设计；支座处铝合金挂座与主体连接，采用带齿预埋槽与带齿T型螺栓，确保整个系统板块不产生侧滑现象（图8）；

图7 真柱支座龙骨三维模型

 图8 支座设计

3）目前建筑幕墙领域对悬伸构架多采用钢龙骨进行焊接设计，本项目采用铝合金龙骨，用螺钉连接组框方式进行设计，采用6061-T6型材，首先为板块减重，对组装、运输、安装都提升其便利性；其次提升防腐性能，铝板外饰面可以不打胶处理，极大提高建筑外观的美感；同时设计安全度更高，采用螺钉螺栓连接进行组框机械连接，避免了因人工大量焊缝导致的安全因素（图9）。

图9 真柱组框节点

4）铝板面板最大分格1250*4350，铝板四周设置一圈铝合金副框，采用结构胶与铝板粘接，铝板为插接安装方式，通过合理的构造及加工组装工艺消除内部不均匀的残留加工或组装应力，控制了铝板的平整性。

3、假柱单元式幕墙：

位于轴间距8.4m之间的真柱之间（图10），与真柱不同的是假柱为标准板块悬挑外部装饰柱，连接构造不一致。假柱正投影外立面效果同真柱板块，悬挑板块尺寸1m*1.25m（图11）；

图10 真柱假柱位置区分

假柱采用双层表皮设计理念，内层为标准铝板板块，并设置铝板开启扇，外层为铝板装饰构架，并通过悬伸构件与内层单元板块进行连接，达到“内侧板块支撑外侧板块”效应，双层表皮为一体化设计、组装、施工。

图11 假柱板块标准横剖节点

图12 假柱内侧板块层间支座节点

4、内层板块：

由于假柱外侧板块是依托内层板块进行受力连接，所以内层板块对结构设计、构造设计尤为重要，不仅仅要考虑自身的荷载，同时要结合考虑外侧板块传递的各种工况荷载。

内层板块自身为标准玻璃（层间为铝板）板块，公母立柱与公母横梁组合框架，为了支撑外侧板块，在内层板块层间位置上下各设计了一个刚性的钢框架（图13），钢框架作为外侧及内层板块的传力通道，钢框架四周内侧铝合金板块通过螺栓连接，同时钢框架与主体结构通过挂件进行固定，以便将荷载安全有效的传递给主体结构；                                                  

图13  内侧板块钢架图

5、外层板块：

1）前端挑出钢梁用以固定外侧铝合金板块；外侧悬挑铝板单元板块（1.0m*1.25m），如果采用钢龙骨组框，重量较大，无疑对后端的支座以及连接件受力不利，且钢龙骨组框焊接量大、易变形、防水防腐设计也非常困难。所以我们将外层部板块设计全铝合金板块。

2） 外侧板块上下、左右、前后六个方向都有较大风荷载：假柱外层板块出挑玻璃面1000，同时每隔一层会和悬挑1000的水平飘带搭接，这就导致了假柱板块的前后（玻璃面正负风荷载）、左右（假柱侧向风荷载）、上下（水平飘带正负风荷载）都有较大的风荷载。我们在内侧板块上部设置双支座，主要用以承受板块的自重和正面的风荷载，在结构梁底部设置四个支座，考虑到此处板块还有水平悬挑大装饰条，会产生向上的荷载，所以在底部4个支座处我们设置了防跳齿形角码（图12），另外，所有的埋件采用了带齿的槽式预埋件，抵抗侧向风荷载.。

图14 外层板块组框细节

图15 外层与内层板块组框示意

内层与外层板块连接

外层板块与内层板块通过内层板块的悬挑钢支座进行螺栓连接（图15），设计采用齿型型材，适应内外侧板块加加工、组装的偏差。

结语

当代大型建筑更加追求个性化设计，幕墙设计应该突破常规设计手段，更需要在设计理念上进行突破，利用新的技术创新，不仅能实现建筑设计理念及功能，而且能够有效提升加工、组装、施工效率，提升建筑品质，通过幕墙设计使建筑设计得到完美实现。

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