浅谈装配式建筑中的异形单元幕墙设计

浅谈装配式建筑中的异形单元幕墙设计

唐茂盛

金刚幕墙集团有限公司广东广州510000

摘要：单元式幕墙主要以幕墙单元模块划分来设计，适用于装配式建筑内。在建筑的转角、异形部位根据常规标准单元幕墙不能实现的地方，若采取特殊工艺与构造进行设计，就可以满足装配式工程的建设需求。本文作者所负责的一个深圳市幕墙工程为例，分析了异形转角特殊部位采取单元幕墙的设计和施工，浅析单元幕墙于装配式建筑内的应用和推广。

关键词：装配式建筑；异形部位；单元式幕墙

伴随建筑行业的快速发展及社会审美的变化，大量新建工程采取多种新颖的外观造型，凸显建筑的外观特点和设计理念。幕墙因材料种类的多样性和外观表现力，在高端建筑和地标级建筑的设计中被广泛应用

1、异形幕墙的含义

建筑幕墙的外观主要通过龙骨、外装饰构件、面板类型的选择来体现。在常规设计中，幕墙多以直面板块进行设计，力学传递、密封、防水构造比较清晰，此类型在设计中均有广泛地应用。很多建筑因为体量较大，尽管外观是曲面形状，但是在进行平面分格细节划分时，其大规格的半径完全能够以折线得到近似表达，最后把曲线转变为折线形式，此类型幕墙仍可归结为直面板块进行统一设计。建造师在进行建筑外观设计时，通常在建筑转角部设计特殊造型，提升建筑的整体效果。所以在进行转角部位的设计时，需根据造型的特点进行单独设计。针对曲面半径很小，以折线近似办法不能符合外观与应用需求的异形幕墙，能够将之分成三类，即水平曲面幕墙、竖向曲面幕墙以及双向曲面幕墙。因为幕墙大都以竖框为重要受力构件，竖向曲面幕墙于受力分析与设计、加工方面均比水平曲面幕墙难度大。双向曲面幕墙因板材延伸性与节点繁琐度等原因，设计、加工及安装难度相对于前两者有几何级数加大趋势

2、工程概况

本工程建筑高度244米，建筑以商业裙楼、塔楼办公及酒店组成。塔楼采用单元式幕墙设计，大面部位为竖明横隐形式，转角部位横明竖隐形式。在转角部位，在平面为凹凸造型，立面为折线造型。在大面部位单元式幕墙均为规则的板块进行设计，文章主要针对转角部位的设计进行分析

3、幕墙设计分析

3.1标准部位单元幕墙的设计

标准单元板块尺寸是1.4m（L）×4.2m（H），挂件系统采用卡槽形式，幕墙节点纵横剖面如图1、图2所示。

图1幕墙节点横向剖面图（单元：毫米）

图3转角板块单元大样图（单位：毫米）

在转角幕墙的早期系统选取方面包括两种：其一，采取框架式，优势在于框架幕墙便于折线部位幕墙收口，不足在于框架幕墙和单元幕墙衔接困难，对立面效果有一定影响，且工地安装工序较为繁琐。其二，采取单元幕墙，优势在于和大面的临近部位板块构成一个整体，采用工厂整体生产加工，加工的质量、尺寸精度能够得到有效保障。同时采用单元式幕墙，现场安装简单，工期短，不足在于四个转角总共保护576个转角异形板块，工厂生产比较繁琐，需要增加一定的运输成本。兼顾到工期、立面等各种因素，系统最后还是选择单元式的方法。

由于转角板块上下两端尺寸不一致，且结合受力计算，转角部位的风荷载较大。所以，在转角部位的单元板块设计时存在几个问题：第一，板块自身的框架受力问题；第二，板块转角部位的侧向力传递问题；第三，板块插件处的构造处理问题。

3.3转角单元板块设计

转角部位采取一般的铝立柱无法满足受力要求，因此考虑在转角部位增加钢立柱的形式，采用有限元软件SAP2000进行整体建模技术，展开结构虚拟、结构计量、结构完善。转角做法如图4所示。

A横剖面节点（单位：毫米）B转角横剖三维图

图5转角单元插件横剖（单位：毫米）

3.5单元板块连接设计

图6转角竖剖连接节点图（单位：毫米）

如图4、图6所示，钢立柱为双向受力杆件，转角板块的一半自重需通过钢立柱传递至连接支座部位，同时钢立柱还要承受正风压以及侧向所传递的荷载，所以钢立柱需要与上下横梁进行有效连接。同时在进行单元板块现场吊装时，连接支点越多，对安装的精度控制就越高。因此在安装时，如图1所示，转角板块设置3个挂接点，板块中部支点采用临时固定的形式，待板块插接到位后，再进行中部支座的二次调节及固定，降低安装难度。

4、结束语

综上所述，针对特殊的建筑造型，采用单元式幕墙在一定情况是可以实现的。但在进行幕墙设计时，需要从安全、可靠、便利等角度出发进行发散性思考，勇于创新应用，同时幕墙建设和主体结构的施工要紧密融合，以便保证预埋件的安装精度，避免造成不必要的损失。以便发挥装配式建筑的特点、优势。

参考文献：

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[2]曾伟清,余国保.装配式建筑中异形单元幕墙设计探讨[J].建筑科技,2018,2(03):77-80.

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