【论文原创精选0807】V字形单元板块设计思路分析与安装探讨
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作者：深圳市三鑫科技发展有限公司 彭斌芬、柏良群、蔡广剑
【摘 要】：近年来，建筑幕墙技术的不断发展，建筑物高度逐渐拔高，建筑外形越来越多样化，不再是单一的一通到顶的平面幕墙的造型。而高层建筑大多以单元式幕墙为主，本文拟对一个项目的塔冠空间双V字型单元式幕墙的板块设计思路与安装顺序等进行相关的探讨和设计总结。
【关键词】：高层建筑、单元式幕墙、V字型
1 引言
单元式幕墙应用在高层幕墙时，由于其施工方便简单,结构安全性高,越来越受到业主与建筑师的青睐。然而，受单元式自身特殊构造的影响，对施工的安装顺序，系统排水设计也提供了一定难度，再加上一些建筑的不规则外形的影响下，单元板块的设计与安装还是有很多的技术点值得探讨的，本文仅对某项目塔冠的空间的V字形(平面V形+立面V形)单元式幕墙进行板块划分与安装做出分析。
2 工程概况
本项目为一栋54层高临近海面的综合型办公楼，建筑高度为259米，外立面幕墙总面积约7.1万㎡。地上54层，包括1层~5层幕墙形式为大跨度框架式玻璃幕墙和渐变造型的石材幕墙；6层~53层是带渐变竖向装饰条的单元式玻璃幕墙，顶部54层~屋顶架构层为16.3m高的的V字型塔楼顶部皇冠造型的单元式幕墙。
项目整体效果图及V字型塔楼顶部皇冠(简称塔冠)造型效果图（图1）
图1
V字型塔冠平面图与立面图（图2与图3）：
图2
图3
3 V字形塔冠单元式幕墙设计原理
3.1 V字型塔冠的介绍
相对于本项目大面四方规则的造型，顶部V字型塔冠的设计思路是希望有一个空间丰富变化的造型，同时与裙楼1层~5层构件式幕墙V字型顶底呼应。项目塔楼大面采用的是单元式幕墙设计，延伸到V字型塔冠底部时是54层楼板（标高242米），对于此空间双V的外型，采用构件式幕墙理论上是比较好的施工方式，不用局限公母立柱与顶底横梁插接；但对于200多米的高空，对于施工措施以及施工安全系数考虑等因素，最终继续采用的单元式幕墙设计。
采用单元式幕墙设计，首要考虑的就是板块插接与排水的问题，此处塔冠有16.3米高，由3层平均4.8米高上下分格单元板块+1层1.9米高单块玻璃分格的单元板块组成。根据板块组装、安装顺序、顶底横梁排水要求以及公母立柱层间需要挂接要求等影响，此三层半内V字型板块（图4红色虚线框内）层与层之间板块划分不相同，详细划分如下图所示：
图4
3.2 塔冠V字形板块划分的原理（从下往上）
54层V字型单元板块组合方式是从左至右梯形板块->三角组合板块->梯形板块->三角组合板块依次排列；屋顶层与架构一层都是从左至右正梯形+倒梯形组合板块->正梯形+倒梯形组合板块依次排列；架构二层是三角形+倒梯形组合板块->三角形+倒梯形组合板块->依次排列。
3.3 板块按以上划分的原因有以下几个：
a. 54层V字型单元板块底部受底尖角外形影响，3组公母立柱会交汇插接，同时单元板块底部还需要与53层大面板块（平板面无V形）顶部的顶横梁水槽插接，设计时决定把（绿色填充内）两个小V字型板块合并成一个对称有折线的倒三角形板块，如下图5所示：
图5
b.54层往上两层的单元板块（屋顶层+架构一层）采用正梯形与倒梯形板块组合一起的方式安装，此两层有难度的地方是在正梯形与倒梯形的斜边，在安装的时候，受板块自重较大影响，导致单元板块吊装往下落的时候，此处相邻斜立柱之间摩擦力会比较大，板块往下落有障碍，鉴于此问题，单元板块设计时采取的措施是将两个单元板块在工厂组装在一起，即将正梯形板块与倒梯形板块的斜边立柱机械连接在一起，组成一个有对折线的矩形板块，使这两层单元板块在施工现场都是立柱铅锤的方式往下落，板块安装顺畅。
c.顶部1.9米高单元板块（架构二层）在V字顶部同样受到尖角外形影响，3组公母立柱会交汇插接，同时组合单元板块还需要与架构一层板块顶部的顶横梁水槽插接，相对于底部V字尖角位，顶部还新增多一个问题，此处直面立柱室外的装饰线条与分缝线需要直通到顶（立面外观要求），固定装饰条的立柱同样需要直通到顶，单元板块设计时决定（按下面两层分法类似）如下图所示划分：
图6
3.4 V字形塔冠单元式幕墙节点设计
V字形单元板块设计时，重点是立柱如何找到正确定位点以及立柱的各种尖角部位的碰口加工。
立柱的设计重点是幕墙直面与斜面交接处的立柱设计，如下图所示：
图7
此处既要左边的立柱能和直面的横梁组框，又要右边的立柱能和斜V面的横梁组框，直面和斜面又不在一个进出位的关系上，分格线所处的组合立柱难以定位；设计思路如下：
a.先找出平面内假定都在一个玻璃进出位的表皮面, 再做这个表皮面的角平分线,然后以角平分线与表皮的交点为基点复制，如下图8所示:
图8
b.复制到中心线在玻璃面立面斜分格线上，同时与此斜线垂直的面上，然后拉伸组合立柱得出角平分线所处的面，即组合立柱的中心线所处的面，也得出这组立柱的正确定位，如下图9所示。
图9
c.组合立柱定位后，便可以确定斜V面横梁的精确切角(双切角)（见下图10）：
图10
面对V字型单元板块的特殊性，不可避免的会出现立柱与立柱碰口，如下图所示：
图11
这种情况下，单元板块设计时将直面与斜V面连接位的组合立柱，以及V面内的组合立柱，全部设计为母立柱。如要拼接的时候，双母立柱在拼接口的位置是相同的截面，方面拼接口平整，施胶方便；如要插接的时候，在一边的母立柱上收上一条通长的转接料，使这个母立柱具有公立柱的插接功能，如下图所示：
图12（双母立柱拼接双V面）
图13（双母立柱插接直V面）
图14（双母立柱插接双V面）
图15（V字形塔冠单元板块尖角处底部节点）
V字型塔冠单元板块尖角处顶部拼接同样有这样的情况，原理相同，在此不做赘述。现场安装好的成品照片如下：
图16
4 结语
本文通过对某项目空间双V造型塔冠的单元式幕墙进行了简单设计分析和连接节点的介绍，对于此双V形式的单元板块设计，技术方面还有很多的细节值得研究，尤其是加工方面对于大截面型材的非标加工方式是否有更简便的方法等方面等值得更深入的研究。
（文章版权归作者所有）
本文刊发在《幕墙设计》杂志2020年第四期
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