幕墙第一线 |“层波叠浪、扬帆济海”两岸企业家峰会永久会址——南京扬子江国际会议中心裙楼幕墙工程解析

风紧正是扬帆时；

江山不绝两岸情。

     建筑造型设计灵感来自南宋画家马远的《层波叠浪》由美国墨菲西斯建筑事务所建筑大师汤姆·梅恩匠心设计宛如巨轮乘风破浪屹立长江之滨引领江北新区驶向广阔未来。

△ 层波叠浪——项目灵感来源

　　项目以“层波叠浪”的设计理念为主线并贯穿于各专业设计中外立面充分融合江边风景处处体现层波叠浪、扬帆起航的元素泛光设计旨在凸显“城市之光，创新之光，扬帆起航，江波弄影”主题室外景观以“扬子巨轮，乘风破浪”为设计理念强化流线安排呼应南京城通江达海、天下文枢的金陵文化内装则与南京六朝古都的风韵紧密结合与南京的云锦文化水乳交融展现江北新区厚重历史与蓬勃生机的碰撞。

　　本项目幕墙工程分为金属屋面幕墙、塔楼幕墙、裙楼幕墙三部分，中建深装负责裙楼幕墙的施工，其占本工程幕墙总面积的34%。裙楼幕墙主要分为UHPC幕墙、吊顶铝板幕墙、檐口铝板幕墙、钢制玻璃幕墙系统、小R角钢制玻璃幕墙。

△ 裙楼幕墙各幕墙系统面积占比

　　2.1阳极氧化铝板系统

　　项目檐口和吊顶位置为阳极氧化铝板，标准板块为1061mm×1062mm的菱形板块，裙楼檐口及吊顶铝板采用挂式安装，立面多为外倒、内倒、圆弧曲面交接，造型复杂。檐口铝板最大高度为22米，最小高度为3米，无法采用常规架设吊篮方式安装。本项目采用整体吊装方式安装，即首先在地面完成钢骨架安装，采用T型组合挂件安装铝板，能够实现XYZ三轴方向调节，同时铝板横向采用对插型材，能够更好的保证大面安装平整度。

△ 阳极氧化铝板分布图

△ 吊装铝板横剖节点

△ 吊装铝板竖剖节点

△ 吊装铝板装配示意图

△ 吊装铝板安装完成图

　　檐口铝板单元板块整体框架长约5-13米，宽约3米，由主龙骨120×60和次龙骨80×60两种规格的镀锌方管焊接而成，框架外侧首层覆装防水铝背板，板间搭接处满灌硅酮耐候密封胶，并搭配防腐垫片组成重要防水体系，最后通过铝合金挂码将阳极氧化铝板逐片安装在框架之上，形成完整的檐口铝板单元板块。施工过程中实时检查框架焊接及铝板安装质量，确保了单元板块的整体质量。测量放线点位准确，吊装全程使用全站仪校核面板安装位置，确保无误差，吊装一气呵成；吊装采用汽车吊，且由专人统一指挥，确保整体提升过程有序进行。本项目阳极氧化铝板和钛板均为甲供材料，材料价格高需要从国外进口，甲方要求材料利用率达到97%以上，通过“Open Nest”插件应用，最终完成甲方的要求。

△ 阳极氧化铝板套裁

△ 铝板安装完成图

　　2.2钢制幕墙系统

　　就应用范围来讲，该钢制玻璃幕墙属于新工艺，属于钢制玻璃幕墙在国内的首次大面积应用（共约 8200 ㎡），集中分布在下图所示位置，以西、南、东立面居多。采用4片不等壁厚钢板焊接成形，可根据不同跨度、不同受力形式确定钢立柱的截面。

△ 钢制幕墙系统分布图

　　钢质型材及定制设计加强钢型材是一个整体玻璃装配系统，包括钢型材立柱及横梁、胶条、玻璃固定件、连接件等。钢质型材需要遵照 EN13830 技术标准进行制造。钢型材材质需符合欧标EN/S250GD（对应国标 GB/Q235）。钢质型材框架幕墙系统应为成熟的、经国内外众多工程实际应用的、通过国际权威检测机构检测的进口钢框架幕墙系统。钢质型材框架系统密封应采用三元乙丙橡胶条干装密封，玻璃紧固连接件采用断热绝缘设计。玻璃紧固系统须利用横竖钢型材的槽口锁紧，严禁直接在钢型材上打孔或以攻丝形式连接。隐框部分采用特殊设计的 T 型或 L 型不锈钢压块机械式安装固定玻璃，而非结构胶直接粘接玻璃，隐框部分采用密封胶密封。钢质幕墙系统主要有：1、装饰扣盖+压板；2、玻璃；3、横梁立柱龙骨；4、胶条等密封件组成。

△ 钢质幕墙横竖剖节点

　　本工程钢质幕墙主要集中在裙楼1到5层区域，主要采用的定制激光焊接直角型钢，部分区域采用热挤压直角型钢与前端薄壁型钢组成立柱。系统跨度大，截面尺寸多为变截面钢材。且部分系统为倾斜幕墙。

△ 钢制幕墙小样

△ 钢制幕墙跨度及截面表

　　由于钢制幕墙跨度大，立柱截面种类多，自重大，单根立柱重量可达到1吨多，如何通过设计深化及施工方案解决大跨度倾斜幕墙在层间变截面龙骨的安装是本项目的重难点。现场主体结构为钢结构，且屋面钢架无法承受幕墙自重荷载，幕墙的受力形式设计成座立式。层间位置为上部龙骨固定，下部龙骨释放重力。

　　不同跨度导致立柱龙骨截面大小不同，且幕墙与地面水平夹角多为75°为倾斜幕墙。现场多专业施工，导致荷载不稳定，产生不可控沉降。如何避免因不可控沉降和变形导致的施工风险是本项目的又一施工重难点。

　　考虑到现场施工工况，可能出现滑动的情况，需要考虑伸缩量，避免位移干涉，建议加大龙骨与插芯间的缝隙，保证龙骨与插芯的总间隙在3.5mm至5mm之间，保证变形余量（按5mm间隙控制，有接近19mm变形量）。通过控制插芯的加工以及安装精度，保证龙骨与插芯的精密配合，同时在插芯与龙骨间包裹柔性垫片，防止受力过程中龙骨与插芯间的摩擦和振动，形成噪音。通过对结构进行建模分析，发现竖框变形后，在距边缘部位50mm范围内出现应力集中现象。重点检查边缘位置的焊接质量。

△ 插芯变形量模拟示意图

△ 立柱应力分布图

　　钢制幕墙系统另一重难点为屋面的伸缩缝位置和二层结构伸缩缝不在同一位置，导致幕墙横跨伸缩缝两端。

△ 屋面伸缩缝和二层结构伸缩缝位置

　　为了保证幕墙能够有效地适应主体结构的变形，需要一个转换装置将屋面伸缩缝转换到与二层伸缩缝同一位置。通过借鉴桥梁的构造，在盖梁与桥墩之间有个支座，该支座能够将桥梁的上部荷载传递至桥墩上，同时又能很好地吸收上部结构的变形。当幕墙上下结构发生伸缩变形时，幕墙可随滑动主梁进行定向移动，与屋顶钢结构发生相对位移，防止玻璃遭受挤压导致破碎。通过该滑移支座的运用，实现了幕墙伸缩缝的转移，保证了幕墙安全性。

△ 滑移支座构造示意图

△ 滑移支座构安装完毕效果图

　　2.3UHPC—超高强度水泥混凝土纤维板

　　UHPC是一种超高性能混凝土，具有强度高、耐久性好、可塑性好等优点，UHPC最高抗压强度可以达到810Mpa，抗剪力达到25Mpa以上，且高隔热、高防水，质地细腻，基本可以隔绝一切有害介质。可谓是擎天白玉柱，架海紫金梁，独立扛起一片天。

　　本项目的UHPC位于首层位置，多为倾斜立面，且有多种角度，最大外倾角为45度。标准板块为2400×1200，带R角，板块的造型多，板块与板块之间错缝布置。UHPC材料具有强度高，形状、规格、尺寸均可定制，表面抗污能力强，损坏可现场修补，材料基本无色差等优点。

△ UHPC节点

△ UHPC细部构造做法

　　本项目的UHPC固定方式采用预埋套筒加不锈钢挂件安装，最大板块尺寸为2400mm×1200mm，主龙骨采用160×80×6mm热浸镀锌钢管，次龙骨采用L50×5mm热浸镀锌角钢，每块面板均通过模具一次浇筑成形。

△ UHPC面板加工图

△ UHPC龙骨建模及套筒点位布置

△ UHPC现场完工照片

　　建筑主体结构为钢结构模型，钢结构卸载后变形较大，为了不影响现场施工精度，进行现场采用BIM技术一比一建模，完全还原现场钢结构。在 Navisworks软件中导入钢结构及幕墙表皮模型，进行碰撞分析，在项目施工前将碰撞干涉位置提交总包，同时在未发生干涉但安装距离比较小位置，通过调整施工措施、施工工艺等来规避后期施工过程中的一系列问题。

△ 钢结构BIM模型

△ 现场钢结构施工完照片

　　幕墙作为一个精度要求高的施工专业，大跨度钢结构，存在卸载变形，需借助测量放线监测沉降变形量，以作为 BIM 深化效果的保证。现场采用3D扫描+全站仪观测技术对钢结构进行变形观测，还原了现场卸载变形后的实际情况。3D扫描+全站仪观测技术产生了大量的数据，采用CAD处理起来效率低，因此采用BIM参数化批量处理数据提高工作效率。

△ 现场测得点位

　　BIM技术辅助二次钢结构设计及创建模型，因幕墙生根钢构缺失严重，导致幕墙整体工序不得不调整为先完成钢构施工，再进行幕墙作业，采用BIM技术辅助二次钢结构设计并创建二次钢结构模型。

　　裙楼不含屋顶共45910㎡，办公、会展区域造型复杂，涉及较多曲面造型，施工难度大，工期紧。项目采用模型深化，对BIM设计要求很高，所有的深化设计都是基于BIM模型进行的。因此对整个外立面表皮分析是第一步也是最重要的一步工作。根据BIM技术分析表皮模型后，对模型整个分格进行优化，提高施工的便捷性和经济性，帮助项目缩短工期，节省费用。

　　整个下料过程总时间为3个月,总共7620个双曲面板，15685个单曲面，53200个直板，BIM出CAD展开图和每个板块的Excel料单表（共3人）剩下的时间就是CAD加工图整理排版（1人）极大地提高下单效率及准确率。                           

△ BIM提取面板加工数据

　　针对本项目施工作业范围广、工期紧张、交叉施工多的特点，领导同事积极听取相关工程技术及BIM技术人员意见，拟采用传统框架式安装与装配式安装相结合的施工方案。现场单元板块拼装、定位采用的是相对坐标系。在输出拼装相对坐标系定位点前BIM设计师需与现场测量师、施工班组、项目驻场设计师以及工长进行深入的沟通，共同商定相对坐标系如何设定才能方便现场工人对面板进行拼装以及便于拼装时的质量控制。板块拼装定位时，共分三个部分，分别为单元龙骨拼装数据输出、面板拼装数据输出以及角码定位数据输出等,在进行角码定位时，由于角码与面板和龙骨之间存在一定的位置关系，在面板拼装时，和班组商定只提供角码在其所对应横向龙骨上的相对距离。此外，在整个项目实施过程中并没有对角码进行建模，而是直接通过BIM参数化算出!

　　为保证面板拼装的准确性，对面板拼装进行质量控制除输出龙骨及面板拼装相对定位点数据外，还输出了拼装校核数据。由于长度数据在施工现场容易获取，因此校核数据一般为能固定形状的“边长数据” 校核数据如图所示：

（责任编辑/唐  琦）