摘要：隨著科學技術的發展，具有獨特造型幕墻的建筑不斷涌現，對于幕墻的設計與施工技術提出了更高的要求。本文結合沈陽盛京金融廣場幕墻工程方案設計過程，解析如何根據建筑自身的特點，選擇技術先進、性能優異、便于清洗維護的幕墻系統方案，把握超高層建筑幕墻設計的設計要點。

關鍵詞：超高層，單元式幕墻，建筑造型，清洗維護系統，設計要點

1、前言

建筑幕墻是由面板與支承結構體系(支承裝置與支承結構)組成的、可相對主體結構有一定位移能力或自身有一定變形能力、不承擔主體結構所受作用的建筑外圍護墻[[1]]。建筑幕墻除了有技術發展較成熟的玻璃幕墻、金屬板幕墻和石材幕墻外，還有人造板材幕墻(如陶板幕墻、千思板幕墻)、點支承玻璃幕墻、雙層幕墻及光電幕墻等。建筑幕墻是現代建筑派的主要表現特征，在新世紀的現代化城市建筑中具有不可替代的藝術地位。近幾年，隨著新技術、新材料的不斷應用，建筑幕墻行業發展得比較快，建筑幕墻在城市的現代化建設中發揮著舉足輕重的作用。

在建筑幕墻的實際應用中，超高層建筑要承受更大的風力、地震力和溫度變化的影響,主體結構會產生更大的豎向變形,這些因素會使幕墻相應要承受更大的內力和位移。超高層建筑施工、現場安裝，要求簡約化、快速化、文明化。因此設計標準化、構件預制化、安裝機械化是一個前提條件。單元式幕墻系統標準化程度可達80-90%;現場人工操作工作量很低,90%以上的工作量可以在工廠內完成;預制品加工質量高、精度高;工廠內和施工現場工人勞動生產率高;施工受氣候條件影響小;施工安裝不用腳手架，工地文明清潔簡約;建造用工少工期短等特點。因此超高層建筑的幕墻都會首先選用單元式幕墻。

超高層建筑的幕墻設計與普通幕墻有一定的差異，往往幕墻方案時設計中不容易引起重視。作者根據多年幕墻設計經驗，總結了對超高層建筑幕墻在設計階段應考慮的幾個要點問題，包括建筑幾何形態造型對幕墻系統的影響，避難層的的幕墻系統設計，清洗維護系統(擦窗機)的系統選擇等方面，均提出了細致而周到的解決方案,希望能對建筑幕墻設計行業起到些許積極的作用。

2、根據建筑幾何形態造型設計幕墻系統

2.1工程概述

沈陽盛京金融中心項目區域在沈陽市和平區南京北街西側，距沈陽機場27.5 公里，距沈陽北站2.8 公里，緊鄰沈陽市和平區城市核心區，總規劃用地面積約71598.11 平方米。東西走向的丹東路將項目用地劃分為A、B 兩個地塊， A 地塊共包含T1\T2\T3三棟塔樓，其中T2塔樓建筑高度最高，如圖1-1所示，本文針對T2塔樓的建筑幕墻分析超高層幕墻的設計要點;塔樓建筑總高度319.04m，裙樓建筑總高度約41.7m，幕墻面積約6.5萬㎡。地下3層，塔樓地上67層，裙樓地上6層。結構選型為框架核心筒體系，出屋面結構為鋼結構。

塔樓大面位置采用橫明豎隱的單元式玻璃幕墻，平面內為圓弧造型，體現建筑物的體量感;橫向裝飾條內布置燈具。

塔樓角部凹槽側面采用單元式鋁板幕墻，強化體量輪廓，進一步體現塔樓伸展上升的形態。鋁板造型與造型內玻璃幕墻形成的凹槽造型，凹槽整體造型先逐漸收分縮小，到達一定高度后逐漸收分縮增大，形成喇叭口形狀。

凹槽內玻璃幕墻為豎明橫隱的單元式玻璃幕墻，配合凹槽造型收分，先是豎向外傾弧面幕墻，到達一定高度后逐漸調整為內傾弧面幕墻。

塔樓采用的是單元式玻璃幕墻系統和單元式鋁板幕墻系統，建筑表皮的多種形態的造型給幕墻設計帶來了較大的難度，而水平圓弧面和垂直圓弧面和鋁板凹槽的特殊性，對幕墻系統的設計提出了更高的要求。

幕墻設計必須正確理解建筑幾何形態的成型理念，并以此為基礎作為建筑幕墻的設計基礎，才能正確深化出超高層建筑的幕墻體系。[2]

2.3塔樓大面圓弧幕墻的系統設計要點

大面圓弧幕墻的幕墻板塊寬度1.4m，幕墻板塊間的折線水平夾角179.5度;因為角度較小，實際放樣橫梁端部切斜角距離僅為1.02mm，如圖1-4所示;

過小的距離車間加工很難實現，橫梁端部仍按照90°切角，平面角度安裝時，通過接縫調整適應角度變化;最終確定采用板塊折線擬合的方式完成圓弧造型，但是本方案一定要合理設置注意前端豎向膠條的截面設計，保證防水性能。

其他建筑幕墻項目，如果幕墻板塊水平夾角較大時，一般橫梁端部切角≥5mm，橫梁端部必須按照實際角度加工，角度通過橫梁切角度解決，單元板塊角度為實際;由于幕墻水平分格與幕墻板塊水平夾角影響較大，所以設計初期應與建筑師充分溝通，做到有的放矢。

單元體幕墻通過幕墻板塊上的掛件和與預先設置在結構上的單元體掛座掛接，實現單元體幕墻的的安裝;掛件和掛座安裝過程中具備三維可調能力;單元體掛座初步選擇頂面掛接(槽式埋件+鋁合金掛座)和側面掛接(鋼制轉接件連接+鋼質掛軸)兩種方案，如圖1-5所示。對于兩種掛接方案進行了分析后，確定合理的掛接方式。

工程用于幕墻連接的鋼結構環型邊梁考慮到工程造價等因素，未考慮彎弧處理，均為直線段;這樣就造成了選擇側面連接方案中，轉接件長度規格較多，現場焊接量大等不足之處。

本工程用于樓板做法采用成品鋼樓承板的樓板型式，標準混凝土板厚為120mm，很難滿足槽式埋件的埋設需要;經過與建筑結構院的多次溝通，最終選擇樓板外輪廓向內500范圍內局部加厚到200mm的做法;滿足槽式埋件的埋設需要，需要了解決槽式埋件對于混凝土厚度的問題。

大面位置單元體玻璃幕墻選擇頂面掛接(槽式埋件+鋁合金掛座)的方案。

2.4凹槽內單元式玻璃幕墻的系統設計要點

凹槽內單元式玻璃幕墻的幕墻板塊寬度1,4m，層高為4.2m和5.4m;通過對于幕墻犀牛模型的分析，立面幕墻在14層標高69m的位置為分界線，分界線以下幕墻板塊向外傾斜，

由于單元體板塊之間的豎向夾角接近180度，采用單元體板塊折線擬合的方式實現;尤其應當注意的是分界線以上的幕墻單元體板塊(內傾斜)，需要關注單元體幕墻的上橫梁截面設計。

凹槽側面轉角單元式鋁板幕墻的幕墻板塊寬度1.7m，出挑龍骨面1.5m，層高為4.2m和5.4m;通過對于幕墻犀牛模型的分析，轉角單元式鋁板幕墻為規則扭轉單元;每層扭轉角度小于0.05度，整體幕墻向內側傾斜2.11度。

由于單元體鋁板幕墻的板塊扭轉造型，通過犀牛軟件逐層對板塊間翹曲值進行分析;通過得到的數據，按照層數對單元板塊進行歸集，確定合理的區段劃分;選擇每5層的單元體鋁板幕墻板塊進行歸類時，翹曲值不大于2mm，滿足設計要求;整個建筑立面分為10種鋁板單元體幕墻板塊。

鋁板單元板塊造型復雜，出挑距離較多;設計原則考慮功能性與裝飾性分離，更好的實現建筑功能和外立面效果;鋁板單元體龍骨選擇鋼鋁結合方式;受力桿件為鋼材，滿足強度剛度要求;鋁型材主要解決單元板塊插接和排水連續的功能性要求;裝飾造型鋁板內側設置鋁單板防水板，與鋼龍骨挑出的干涉位置采用鋁板開洞上下搭接，打膠密封的方式，保證防水性能。

鋁板單元板塊出挑結構較多，埋件位置受力較大，采用常規的槽式幕墻埋件無法滿足要求;經過與建筑結構院的溝通，最終選擇采用板槽式埋件，此種埋件采用鋼槽與鋼板加工制作而成，功能上滿足槽式埋件的功能;連接方式為埋件肋板與主體結構鋼梁直接焊接，埋件受力能力大大增加。