1、探讨某工程单元式玻璃幕墙的设计与安装摘要:本文通过三角形平面板块模拟实现空间曲面设计，并对双凹槽铝合金型材工字插芯的连接、密封技术实现板块间的连接及防水问题进行分析。实践证明，该技术对单元式玻璃幕墙的设计与安装有较高的借鉴意义。 关键词: 单元式玻璃幕墙; 复杂空间双曲; 模拟空间曲面设计; 中图分类号： S611 文献标识码： A 单元式幕墙是指将各种幕墙构件和饰面材料在车间内加工完成，并依据设计要求组装成一层或多层楼高的整体板块，然后运至施工现场进行整体吊装，与建筑结构上预先设置的挂接件精确连接，并根据主体结构的偏差进行微调以完成幕墙整体安装的围护系统。单元式幕墙受力简捷，安装方便，单元件
2、在工厂内加工制作。幕墙从楼层下方向上安装与结构配合同步施工，大大缩短了工期。随着劳动力成本的提高，单元式幕墙与构件式幕墙之间的成本差距逐步缩小，质量一致性好以及施工速度快的优点开始突出，从而推动了单元式幕墙在高层、超高层建筑中逐渐普及。 1 工程概况 本工程地面积约 20307 m2，总建筑面积约 36800m2，其中地下室7000m2，地上 29800m2，地上 21 层，地下 1 层，框架剪力墙结构，建筑物高度 93 m，标杆高约 205 m，平面采用“人”字形布置，体现以人为本的理念，将船帆和灯塔的标志性符号转换为建筑语言，建立绿化和主体建筑之间的和谐、融洽关系。 2 三角形平面板块模拟
3、空间曲面的单元式幕墙设计 将复杂空间曲面造型通过单元式幕墙形式来表达是本工程幕墙设计的难点，也是对加工、安装技术的挑战。由于单元式幕墙构造复杂，不适合于做多规格的少批量生产，通常只在面积较大、较为规整的立面设计中应用。通常的单元式幕墙单元板块规格统一，容易形成一定的批量，从而提高生产及安装效率。复杂空间曲面玻璃幕墙通常是采用平板玻璃来模拟空间曲面，对于圆锥、圆球一类的规则曲面，可以通过一组梯形平面板块来模拟空间曲面。而复杂空间曲面很难划分出四点共面的矩形板块，相邻矩形板块边缘不能彼此完全重合，对于单元式幕墙来说就是板块间无法相互插接，无法形成有效密封，更谈不上性能保障。 本工程单元式玻璃幕墙利
4、用三角形板块不存在顶点不共面的问题，通过三角形的平面板块来模拟不规则的复杂空间曲面，应用在复杂空间曲面的划分上，从而保证相邻板块的边缘完全重合，有效地解决了单元式玻璃幕墙板块间无法相互插接和密封构造问题。通过三角形平面板块模拟实现空间曲面造型，同时也解决了双曲面玻璃加工周期长、成本高，严重制约施工工期的难题。 根据本工程外形设计以圆弧型为主，而立面上又具有逐层向内收缩的独特造型，外立面由三个斜面和三个曲面构成，采用单元式玻璃幕墙形式的要求，三个曲面确定采用单元板块间定位角度各有不同的三角板块单元式玻璃幕墙，三个斜面采用矩形板块单元式玻璃幕墙。三角板块单元式玻璃幕墙的板块底边长度为 2200 m
5、m，以一个楼层高度为单位。整个立面幕墙由 3600 个单元板块拼接而成，总面积约 22040m2。曲面单元式玻璃幕墙局部展开图见图 1。斜面单元式玻璃幕墙局部展开图见图 2。 图 1、曲面单元式玻璃幕墙局部展开图 图 2、斜面单元式玻璃幕墙局部展开图 3 双凹槽铝合金型材工字插芯连接密封设计 普通单元式幕墙单元组件间接缝是靠相邻两单元组件框对插组成组合杆完成接缝，在单元板块侧面安装空心胶条，单元板块安装时板块对碰，靠胶条压缩变形实现密封。为实现设计师的构想并达到双曲面单元式玻璃幕墙外立面效果，对完成整个三角形曲面间各三角形的拼接又是一个高难度的挑战。空间双曲单元式幕墙是靠三角形板块拼接成曲面来
6、实现外立面效果，各三角板块间存在不同的内凹和外凸的角度，单靠以往的单元组件框公槽与母槽对插是无法完成整个立面体系的。针对双曲面单元式玻璃幕墙特点，采用了双凹槽式铝合金型材作为单元板块组件框，单元板块间通过工字插芯连接，针对板块间的不同角度制作来达到整个体系的拼接，板块拼接采用高强度、高弹性、高延伸性、耐候性的胶条相互挤压实现防水目的。 4 斜面玻璃幕墙开启窗及通风口百叶防水设计 41 斜面玻璃幕墙开启窗防水设计 开启窗节点变形集中、形状复杂，受结构、温差、震动等产生的变形影响容易产生防水设防失效，通常是玻璃幕墙防水的重点与弱点。本工程处于特殊地理位置，受台风影响大，承受风压也大，同时单元式幕墙
7、结构具有特殊性且斜面设置，开启扇的汇水面积较一般垂直面幕墙大。为提高开启窗的防水能力，在开启扇顶部设置两道披水胶条减少雨水的侵入。并在开启窗顶部板块上再增设一小型材以固定胶条，与窗扇玻璃搭接 35 mm，用拉铆钉固定，且胶条延伸，覆盖两端胶缝; 顶部胶缝处作打胶处理，防止雨水顺胶缝而下而渗入顶部挂钩内部，造成下窗台积水及层间梁部位水渍现象。同时在下窗台易积水部位打密封胶，螺钉孔及钉头全部用胶封堵，使整个体系更加安全、可靠。此外，加工中应严格控制边框组框及窗扇四周胶条交圈封闭，确保窗框和窗扇的胶条安装到位。 42 通风口百叶防水设计 通风口百叶采用带集水沟的防雨叶片和带滴水框的侧框架组成的专利产
8、品。窗体在飘泼大雨之时，不仅能有效地阻止雨水打进室内，而且在整个百叶窗的迎风面不会形成水帘，从而保证了通风、防水要求。 5 单元式玻璃幕墙安装技术 高层建筑单元式幕墙施工通常是在一定间距楼层安装水平吊装轨道，轨道上安装电动葫芦，用以吊装板块，从而减轻劳动强度，加快施工进度。但轨道安装方法只是对平面布置规则，立面简洁、变化少的单元式幕墙单元板块安装，具有高效、实用、安全、经济的特点;本工程不论是曲面还是斜面，均为倾斜立面，各楼层幕墙外沿平面尺寸不同，连续变化，轨道安装方法受到制约，无法发挥其高效的优势。我们通过采用一种多功能幕墙吊装设备，将多功能幕墙吊装设备设置于某一楼层，板块从地面提升到指定高
9、度楼层，然后板块被转移到水平运输系统上运送到指定安装位置。吊装设备吊装悬臂伸出建筑外表面，用以吊装板块，同时可调节吊装过程中幕墙板块与建筑主结构之间的间距，以适应于倾斜立面特点。 幕墙吊装设备结构简单，成本低廉，设备占用空间小，操作简单，移动方便、灵活，安全可靠;设备设置多项安全措施，具备防撞、防过载、限位安全锁紧功能。通过使用多功能幕墙吊装设备进行曲面与斜面幕墙吊装施工，劳动强度大大降低，作业效率高，安全可靠，满足施工进度要求。 6 结语 单元式玻璃幕墙近年在我国大中城市迅速发展，随着市场对建筑幕墙品质要求的不断提升，建筑造型新颖独特，复杂空间双曲单元式玻璃幕墙更是建筑师的理想选择。本工程的复杂空间双曲单元式玻璃幕墙是我国首次采用的建筑幕墙形式，通过三角形平面板块模拟实现空间曲面设计，双凹槽铝合金型材工字插芯的连接、密封技术实现板块间连接及优良的防水性能，同时也解决了双曲面玻璃加工周期长、成本高，严重制约施工工期的施工难题; 同时采用一种多功能幕墙吊装设备解决倾斜立面、曲面单元式玻璃幕墙的安装难题，提高了施工效率。
