南京金融城4、5号楼建筑幕墙的深化设计与施工

南京金融城4、5号楼建筑幕墙的深化设计与施工

晁晓刚

南京环达装饰工程有限公司 江苏南京  210019

摘  要：本文以南京金融城4、5号楼幕墙工程为例，对于三角折线单元体幕墙、高层单索玻璃幕墙及铝包钢板肋玻璃幕墙在工程中的应用从深化设计、加工、施工安装等进行了详细的介绍，并对幕墙设计中碰到的难点和关键技术进行了分析。

关键词：三角折线单元体  铝包钢板肋

1幕墙工程概况

南京金融城4号楼建筑外立面幕墙总面积约为43000平方米，其中三角单元体幕墙约39500平方米，单索玻璃幕墙约为1400平方米；5号楼建筑外立面幕墙总面积约为31000平方米，其中三角折线单元体幕墙约25000平方米，铝包钢板肋玻璃幕墙约为700平方米。本文重点介绍三角折线单元体幕墙、单索玻璃幕墙及铝包钢板肋玻璃幕墙深化设计及三角折线单元体幕墙的施工的要点和难点。

2三角折线单元体幕墙设计

2.1单元板块平面分格及造型定位

南京金融城4、5号楼标准层平面为梯形形状。5号楼标准轴距为8.7米，平面直线部位按每跨轴距等分为6个1450mm宽度的三角折线单元板块；在平面斜线部位，按每跨轴距等分位6个1528mm宽度的三角折线单元板块；在建筑四个角部的阳角部位，为三角折线铝板单元，对单元板块的转角进行衔接。角部三角折线铝板单元角度变化，铝板是最大展宽为2130mm的超宽铝板。5号楼标准层每层有89个三角折线单元板块、4个角部三角铝板单元板块，每层共计93个单元板块。4号楼平面轴距及单元分格原则和5号楼类似。

塔楼三角折线单元最外侧定点到结构面距离为750mm，1450mm宽度折线单元阳角部位的夹角为109度，1528mm宽度折线单元阳角部位的的夹角为110.4度。两种宽度单元的角度相差很小，如果按两种角度开两个模具，组装时工人很难区分。深化设计中，考虑装配间隙满足的情况下，通过设计及加工优化，优化采用同种单元公母立柱、转角立柱及其它相关型材，保证单元型材的通用性及加工用料的方便性，简化组装时的型材识别难度。同时减少型材开模数量，优化项目成本。

2.2单元板块做法设计

三角折线单元体板块采用防水成熟的横滑式防水设计。单元横梁排水采用错层排水，增强板块十字接缝处对插腔体的水密和气密性。单元板块造型外挑，防水面设计在板块的后轮廓线，采用三胶条两等压腔体的设计思路。板块平面三角轮廓长边采用玻璃，三角轮廓短边外侧采用穿孔铝板，穿孔铝板内侧设计有铝板内平开窗，顶底两个三角形采用铝板封顶底。部分单元板块带三角形铝板包梁，铝板包梁采用铝型材骨架、螺栓装配式组框，铝板包梁小单元，采用挂接限位的方式安装在标准单元板块上。

单元板块面板玻璃采用6双银（Low-E）+12Ar+8超白钢化中空玻璃，铝板内平开窗及单元顶底封堵铝板采用3mm厚氟碳喷涂铝单板，穿孔铝板采用3mm厚穿孔铝单板（孔径10mm，穿孔率40%）。

单元板块的层间防火采用1.5毫米厚镀锌钢板衬100厚防火岩棉、岩棉表面涂防火胶泥、缝口打防火密封胶的做法。

2.3铝板内平开窗设计

本工程穿孔板后内置铝板内平开窗。开启窗位于三角折线单元体三角短边部位，外侧为穿孔铝板，内侧为矩形铝板内平开窗。采用外穿孔铝板、内平开窗有几个有点：外立面不会看到开启窗，外立面效果完整、整洁；窗户内开安全、避免开启窗意外掉落的安全隐患；窗户外侧采用10mm直径的穿孔铝板、有一定的防尘遮阳效果，同时下大雨有一定的遮挡、对开启窗的防水有利。开启窗外侧穿孔铝板采用3毫米厚、双面氟碳喷涂穿孔铝板；铝板开启扇内外侧铝板都采用3mm厚氟碳喷涂铝板。内平开窗高度3200mm，宽度350mm，采用隐藏式不锈钢铰链，开启窗3200mm两竖边各采用4点锁。内开窗防水设计中，除正常排水口设计及中部防水胶条外，对外侧胶条采用了双腔设计，大大提高开启的防水性。

2.4单元玻璃百叶窗设计

在建筑的避难层及设备层，该层的部分单元板块设计有通风百叶，为保证外立面效果的协调，板块外侧表面采用玻璃百叶，板块内侧采用铝合金防水百叶。外侧玻璃百叶采用6+1.14pvb+6超白钢化夹胶玻璃。由于外侧采用间隔的玻璃百叶、没有防水功能，水会进入单元内部被内侧铝合金防雨百叶遮挡，故在三角宝石形百叶单元的的底部三角形踏板处，设计有条形的穿孔，将进入的水从板块底部排出。百叶单元需要通风换气，故穿孔铝板后未设置开启窗，采用穿孔铝板露空通风处理。

2.5阳角三角折线铝板单元设计

建筑阳角部位的三角折线铝板单元板块造型外挑，防水面同样设计在板块的后轮廓线。板块骨架采用钢、铝组合，板块内侧及外侧尖角部位采用铝龙骨，内侧采用铝龙骨、保证单元的防水对插、防水面连续及和标准单元的衔接，外侧采用尖角铝龙骨、保证板块阳角的挺拔；内侧和外侧铝龙骨之间采用钢龙骨、保证板块的受力可靠。单元外侧铝板采用开放式设计，采用3mm厚铝单板不折边，铝板最大尺寸为2130*5300mm的超宽铝板，铝板背部加强肋采用电栓钉、结构胶组合和铝板背面进行连接。

2.6单元错层排水设计

本项目单元体板块采用防水成熟的横滑式防水设计。单元横梁排水采用错层排水，增强板块十字接缝处对插腔体的水密和气密性。

目前，单元幕墙多采用同层排水。采用同层排水，本层的少量进水是从该层的单元上横梁排水孔排出，这样就会造成在单元幕墙的水密线处，有一个和外腔体内外贯通、塞吸水海绵的洞，单元幕墙的防水水密性能和气密性能相对较差。

采用错层排水，本层的少量进水是从该层的单元上横梁排水孔排入到横梁的封闭排水孔，然后再通过立柱的竖向外腔流到下层披水板，进行排出。这样在单元幕墙的水密线处的排水孔就不会内外贯通，单元幕墙的防水水密性能和气密性能会有所加强。

2.7建筑无栏杆设计

按规范要求，公共建筑楼层外缘无实体墙，或实体墙距楼地面净高低于0.8m（居住建筑0.9m）时应设置防护设施，防护设施的高度由地面起算不应低于0.8m（居住建筑0.9m）。防护设施采用栏杆时，栏杆应符合现行国家标准《民用建筑设计统一标准》GB 50352的规定。

栏杆设置对建筑效果影响较大，幕墙设计顾问在前期设计中参考国内外已建工程案例、上海市建筑幕墙工程技术规范，并进行了专家论证，进行无栏杆设计。本项目三角折线单元体玻璃分格尺寸小于3平方米，玻璃配置采用6双银（Low-E）+12Ar+8超白钢化中空玻璃，8mm厚玻璃设计在室内侧。单元板块五性试验试验时，单独对玻璃进行了耐撞击试验、降落高度为2000mm，试验证明，玻璃可达到幕墙耐撞击性能2级要求

目前，已有越来越多的建筑进行无栏杆设计，2021年6月4日发布的江苏地方标准《建筑幕墙工程技术标准》已对无栏杆设计进行了专项明确，对以后的幕墙防护设计指明了方向。标准具体规定如下：

满足以下条件并经专项技术论证后，可不设栏杆：

1玻璃幕墙室内耐撞击性能指标现场测试不低于2级；

2  玻璃厚度配置、使用面积及防护措施符合《建筑玻璃应用技术规程》JGJ 113规定；

3  玻璃厚度经专项计算确定，计算时荷载作用于玻璃板块中央，冲击力标准值为1.5kN，冲击系数1.50，荷载分项系数1.50；

4玻璃面板或横梁设置符合下列规定之一：

1)在应设置护栏高度位置设有幕墙橫梁，且横梁与立柱经抗冲击专项验算，滿足可能发生的冲击力。冲击力标准值取1.2kN，应计入冲击系数1.50、荷载分项系数1.50；

2)中空玻璃的内片选用钢化玻璃，单块玻璃面积不大于3.0m2，厚度不小于8mm；

3)中空玻璃的内片或外片选用夹层玻璃，且夹层玻璃厚度不小于12.76mm。

3.高层单索幕墙

单索玻璃幕墙，用于4号楼35层-机房层外立面、建筑标高149m-199m的高度位置，高度为12层、50.8m高，幕墙宽度为三跨轴线26.1m，采用单索幕墙体系，其中横向索采用∅28碳钢拉索、竖向索采用∅24碳钢拉索。面板玻璃采用15+2.28pvb+12超白钢化夹胶镀膜玻璃，玻璃标准分格尺寸为2175*2100mm，采用四点菱形不锈钢夹具固定。

单索幕墙单索拉力较大，主体结构结构难以承受拉索的拉力，设计采用依附在主体结构上的钢结构框架（材质采用Q345B）作为单索幕墙的支撑，钢结构框架只给主体结构传递幕墙的水平和自重荷载，拉索在钢结构框架中受力。钢结构框架每4层设置一道横向钢梁、格构网格为26.1m*16.8m，网格中安装拉索。同时，在26.1m*16.8m的格构网格中，每一跨轴线8.7m位置设置有竖向圆管及水平撑管的中部抗风支撑，进一步控制索网的变形及加强结构的安全储备。

单索幕墙最高点位于199.9m位置，风荷载较大。结构受力计算，设计计算考虑了水平风荷载、地震荷载及竖向自重荷载，同时按各不利工况施加了±40度的温度荷载。对于风荷载取值，按风洞试验报告中数值和规范计算值进行比较、取大值进行计算。拉索的变形按短跨方向的1/50进行控制。

4.铝包钢板肋玻璃幕墙

铝包钢板肋玻璃幕墙，用于5号楼1层-4层裙房连廊东西立面入口处。铝包钢板肋玻璃幕墙，每两层通高，竖向跨度为10.5米，采用普通铝型材截面太大，采用钢龙骨做法龙骨外饰面效果较差。为保证龙骨的纤细效果及表面质感，设计采用铝包钢板肋做法，钢板肋截面尺寸为24mm厚*280mm，钢板肋宽度间距1410mm，钢板肋外包铝型材，铝型材宽度60mm。

钢板肋采用受拉设计，固定在主体结构的二层、四层结构梁上。玻璃配置采用8双银（Low-E）+12Ar+8超白钢化中空玻璃。按消防排烟要求，立面设计有电动排烟窗。

5.单元板块加工

单元板块的深化做法定型及型材优化后，就到了型材及面板的加工和板块的组装。

型材的开模，做法及型材设计完成后，由于加工及组装的复杂性，在型材最终开模前，对板块进行了一比一的三维放样，三维放样图中，把型材实际加工铣槽开榫等的切割加工以及单元板块顶底封堵的三角铝板都进行实际建模，检查型材细节的干涉情况、加工可行性、密封可靠性、开模可行性等，以便对型材开模图细节再次进行优化。

型材到厂后，对型材进行试加工。三角折线单元体标准板块上型材加工零件达到73件、面板加工零件达到16件，每个单元板块上的组装的型材及面板种类较多。由于板块造型的特殊性，部分型材加工的形式比较复杂。型材开模前，通过三维的实际放样，将各种加工难度较大的型材加工图从三维模型单独提出来，和公司板块加工厂工艺人员进行分析，按设备性能确定能实现加工的设备，评审及优化加工工艺。通过三维的实际放样，加工时将能在数控设备进行加工的杆件，将实际加工三维模型导入设备，直接生成加工程序，提高加工效率。

型材加工完成后，对板块进行试组装及挂样。组装的精度主要取决于两个方面，第一是型材的加工精度，型材加工精度需要设备的加工调试和质检严格保证；第二是板块的组装工艺，组装工艺的重点是型材及面板的组装顺序及精度控制，通过试组装，合理优化组装工艺，以保证板块的安全性、防水密封性及尺寸精准性。

最后，通过物理性能试验进行验证。物理性能试验的检测主要包括抗风压性能、水密性能、气密性能、平面内变形性能、耐撞击性能，一共五项性能指标。抗风压性能取决于型材截面的大小设计、面板厚度设计、面板及龙骨连接设计、挂件设计及埋件设计等，在型材开模前经过结构计算已能保证；平面内变形性能面板连接的构造设计、骨架连接的构造设计等，节点构造设计均已保证。所以，物理性能检测的重点是板块的水密、气密性能及玻璃耐撞击性能，比较薄弱的部位包括开启窗部位、型材拼接部位、面板拼接部位等。经过在江苏省检测中心的进行的4*3、包括转角铝板单元一共12个单元板块的试验检测，单元板块达到了各项性能要求，一次通过

6.单元板块吊装

按照工程的实际情况及进度要求，5号楼高度149.1m，单元板块采用在建筑顶部架设单轨吊进行吊装。4号楼高度199.9m，按整体进度要求，主体施工到30层时，搭设防护挑檐，在28层设置环形轨道吊，进行28层以下的板块吊装；主体封顶时，在建筑顶部架设单轨吊进行吊装；4号楼顶部单索处建筑外挑部位，在铝板吊顶处单独设置板块起吊设备。本工程高度199.9m，吊装时未采用进楼层转运吊装的方式，采用板块一次起吊进行安装，提高安装效率。

按现场塔吊和施工电梯的部位，共设计安装有三个板块起吊点，起吊点部位将起吊导向钢丝绳上下拉紧，避免板块吊装中受风等因素的摆动。板块起吊采用架设在楼顶的卷扬机进行竖向起吊，起吊到达安装楼层后，换勾到单轨吊上的电动葫芦，进行水平移动及安装。

收口单元设计在施工电梯处，采用3块留空，2+1安装的收口方式。

7.单索幕墙拉索张拉

塔楼顶部单索幕墙的相关配件采用广东坚朗公司产品，拉索采用锌-5%铝-混合稀土合金镀层钢索（Galfan拉索），不锈钢菱形夹具采用316不锈钢球铰夹具。

按设计要求，单索幕墙横向∅28碳钢拉索的预拉力按索的位置分别为250KN、270KN、285KN、300KN，竖向∅24碳钢拉索的预拉力为100KN。拉索的张拉，委托南京东大现代预应力工程有限责任公司的专业团队进行张拉施工。

拉索由中间向两侧逐跨张拉。首先张拉竖向索，竖向索安装后分三次张拉至设计拉力值，而后张拉横向索，横向索安装后也分三次张拉至设计拉力值。张拉完毕后检查最先张拉的索拉力值有无发生变化，若有变化需再调整至设计拉力值。

第一次施加预拉力值为设计预拉力值的50%。

第二次施加预拉力值为设计预拉力值的80%。

第三次施加预拉力值为设计预拉力值的100%。

为保证拉索拉力值的准确性，工程施工按设计要求，每次张拉必须间隔24小时以上。每次张拉均需进行张拉记录，张拉过程中应检测并复核拉力、每级张拉时间不应少于0.5min，并应做好记录。记录内容应包括：日期、时间、环境温度、索力和结构位移的测量值。

张拉保障措施：为确保拉索张拉到位满足设计要求，拉索张拉采用液压张紧设备进行索力读取。每次张拉都按设计要求数值进行张拉，并有专人负责记录每次张拉拉力值并备案。在玻璃夹具安装与玻璃安装前对拉索进行一次复测，安装前测力仪的读数必须达到设计参数，不满足的情况下拉索进行再次拉力值施加。

8.结束语

从南京金融城5号楼最早施工，到4号楼最终施工完成，经过近三年的艰苦努力，从深化设计到施工，幕墙工程于2016年11月竣工验收！通过本项目设计和施工实践，积累了诸多宝贵经验，对今后异型单元幕墙的设计和施工具有建设性的指导意义和思路借鉴！