深圳大成基金总部大厦扭面石材玻璃幕墙设计

深圳大成基金总部大厦扭面石材玻璃幕墙设计

刘兵

深圳市方大建科集团有限公司，广东 深圳  518000

搞要：本文通过对扭面石材玻璃幕墙实际工程的分析，阐述扭面幕墙设计安装的一些方法，同时对冷弯玻璃设计安装做了一些探讨。

关键词：  扭面幕墙  冷弯玻璃  异形钢架 跨高幕墙

1前言

图1 工程图片

现代建筑由于建筑师追求一种建筑律动感，为使“横平竖直”的建筑带来一点新奇感，对建筑外观进行了一定的变形设计。本文以实际工程深圳大成基金总部大厦裙楼扭面幕墙的构造进行一些探讨分析，图1为本工程竣工后的图片，图2为本工程实际施工过程图片。本工程的特点是整个面幕墙为扭面幕墙，幕墙形式是石材及玻璃幕墙，骨架采用焊接钢骨架，4层通高幕墙。

图2 工程施工过程及完成图片

2扭面石材玻璃幕墙建筑外观效果    

幕墙横向分格1.8米,竖向为4层跨高分格，尺寸为17.85米。主要材料为钢骨架龙骨、25mm厚花岗岩石材、中空夹胶玻璃、铝合金型材盖板、铝合金型材横梁、铝金玻璃型材扣槽；外包石材柱摆角有6种角度。石材包柱造型与横向扣盖之间形成了一个凹槽空间，提升了建筑幕墙的立体感，展示了石材幕墙厚重感，银灰色铝型材扣盖元素的加入，使得整个石材玻璃幕墙更加富有层次感，现代感。完工后的扭面造型是石材得到了建筑师和业主的一致认可。

图3  扭面幕墙材料示意图、犀牛三维模型图

3扭面石材玻璃幕墙结构设计

1）钢架龙骨的设计：扭面幕墙龙骨采用钢骨架龙骨，钢骨架立柱及横梁为双层骨架，里层立柱龙骨采用∅146x10mm厚圆钢管，外层立柱采用150x150x8mm钢通。横梁钢龙骨里层及外层均采用80x80x5mm钢龙骨。里外层钢龙骨之间采用80x80x5mm钢通连接。钢骨架上端连接采用铰接，通过猪鼻螺栓与钢骨架之间的耳板连接。支座采用钢支座，埋件采用槽式预埋件。下端采用螺栓连接，螺栓连接于里外钢通之间的横向钢通，受力结构稳定可靠。

2）铝合金龙骨设计：铝合金龙骨主要用于固定玻璃。竖向为铝合金型材，玻璃安装完成后安装扣盖压紧玻璃；横向为铝合金横梁，玻璃安装完成后安装扣盖压紧玻璃；竖向铝合金龙骨由于可以间隔打钉固定，设计成铝型材U槽形式，节约铝型材的含量，降低带给钢架的整体重量，降低钢架的扰度，钢架扰度太大会导致钢架或铝型材会挤压玻璃。

3）钢架外包龙骨设计：钢骨架横向外包铝型材扣板，由于横向钢骨架尺寸较大，扣板采用拼接形式，由于钢骨架不平，采用铝型材铝通垫平后把扣盖固定与铝通上，保证扣盖的平整。铝型材扣盖在石材包柱位置需要铣缺，拼接位置的需要打钉固定，横向盖板设计成分体式，主要为了适应扭曲钢架的进出，通过分体可以是扣盖随着钢架的变化而变化。

4）竖向石材包柱造型设计：竖向石材包柱有7种角度，通过前端的外层钢立柱摆角实现角度的变化。石材采用25mm厚花岗岩石材，石材采用背栓连接。多种石材包柱造型使得钢架形状更加复杂。

图4扭面幕墙节点构造

4   扭面石材玻璃幕墙从设计到实现施工的设计过程

1）扭面石材幕墙从刚开始拿到招标图纸其实是比较难下手的，有石材、玻璃、钢骨架铝型材，还要把这四种材料组合在一起做成扭面，难度很大。从最初的招标图纸及SU模型入手，找到扭面分格之间的内在联系。经分析，形成扭面的原理是幕墙底部生根点都在一条直线上，幕墙顶部的幕墙都在一条直线上，但这两条直线形成一个3°的夹角，就是通过这一个夹角，4层跨高幕墙形成了一个扭面效果。采用犀牛软件，把这个扭面模型建模出来以后分析每一个分格玻璃，石材、钢龙骨、铝型材之间的关系。经分析，同一分格的每块玻璃四个点不共面，玻璃安装完成后的状态不是一个平面，而是一个四点不共面的扭面，我们把此类型的玻璃叫“冷弯玻璃”，冷弯玻璃就是在施工过程中通过一定的施工手段把玻璃人为挤压到玻璃安装槽中。由于很少接触这种冷弯玻璃的安装施工，担心玻璃会因为人为的挤压，弯曲而导致玻璃应力集中，玻璃会产生炸裂，自爆等情况发生。通过对模型中的每一块玻璃四点不共面情况的分析，经统计玻璃4个角点不共面的数据值，最大值有80mm的一个翘曲。由于缺乏类似项目经验，玻璃在人为弯曲80mm以后会不会出问题，为了验证此种设计安装的可靠性，我们转门做了一个实际样板，下单与实际使用尺寸一致的玻璃，通过制作一个与实际一致的四点不共面的玻璃钢槽，一个角翘曲80mm。玻璃安装入槽后，玻璃在工地现场放置了6个月，观察是否会发生自爆等破损情况发生。经过了实验期以后玻璃完好无损，这时我们才敢放心全部使用这种冷弯玻璃的设计施工方案。

2）扭面石材玻璃幕墙还有一个比较难的地方是包柱石材造型施工安装，由于前端是各种角度的型材盖板，型材盖板要先于石材安装，石材包柱钢柱造型又是带角度的，相当于石材需要卡入到每个分格之间，石材与型材盖板及钢骨架之间的调节空间很小，为了实现建筑师的方案，石材安装必须按此方案执行。本项目的石材由于角度多，石材会进行倒边倒角，大多数石材的倒角角度都很小，安装过程中稍不注意就容易磕碰到石材边角导致石材缺边缺角，影响石材的整体外观。所以施工队要克服石材空间小，容易碰撞的诸多因素。扭面石材幕墙由于石材面为倾斜面，石材的挂点也是斜线安装，石材的龙骨方案安装都是通过犀牛防线定位安装。第一个分格的石材由于施工劳务队以前也没有安装过类似复杂的工程，耗费了很多的时间。经过一段时间的摸索，施工劳务队掌握了安装诀窍，加快了石材的安装进度。

3）扭面钢骨架的吊装及定位安装过程也极为困难，扭面幕墙钢架从下到上，往室内方向倾倒，由于在没有安装横梁之前，4层高（17.85米）的钢骨架在自身重力作用下其实是变形的，而且这种变形很难测量，属于空间变形。钢骨架一旦变形焊接后如果不去矫正玻璃就无法安装。施工队通过先把钢立柱立起来以后，通过横梁的钢骨架安装定位焊接，把尺寸复测好，定好位后控制钢骨架之间的净空尺寸，确保钢架立柱之间的距离的允许误差范围之内。通过这样每榀钢架经过多次的三维定点，复测，矫正后整体钢架能很好的满足玻璃及铝型材扣盖的安装。钢骨架内层立柱为圆钢管，目的是为了实现石材包柱的多角度变化，内层立柱钢骨架圆形设计导致与之相连的钢架都需要切相贯线焊接，加大了钢骨架的加工安装难度，也对现场的次龙骨的焊接定位造成了困扰，由于圆形构件比较难画线定位。

4）扭面幕墙包钢铝扣板的设计安装也是本项目的一个亮点。前后端的型材盖板原招标方案设计为螺栓安装。由于空间小，安装顺序限制，螺栓安装无法实现。我们采用了一种组拼试的安装方式。扣板中间有个30mm的凹槽造型，盖板被分开了左右两种搭接扣盖，左右扣盖在工厂组拼好，采用单元式整体安装方式进行安装，安装效率大大提升。组合扣板通过自攻钻螺钉固定在角钢上，通长布置的角钢能保准组合扣板的安装平直度。凹槽位置打钉后，通过扣盖进行封扣后实现组合扣盖的整体效果。通过这些设计的优化，满足了建筑对于组合扣盖、石材包柱的外观要求。安装完成后，组合扣盖与石材的拼缝非常平整。

5  小结

在幕墙设计时，遇到一种比较新颖的幕墙形式时首先要分析幕墙的原始设计理念，通过对原始设计理念及设计模型的研究，找出其中的规律，能使设计工作更加容易进行。本项目的冷弯玻璃设计及安装方式较为新颖，同类项目较少。项目中竖向铝型材扣盖采用了整体拼装的形式，框架式幕墙局部也能采用单元式设计方法进行设计。在幕墙设计中应考虑有利于实现快速安装，提高现场安装效率的方式。同时幕墙实际过程中遇到比较新颖的幕墙形式应合理的去设计，稳妥的去求证。

参考文献

1. 《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-2003
2. 《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ 133-2001
3. 《机械设计手册》
4. 《钢结构设计规范》