只針對超高層建筑幕墻在設(shè)計、材料、生產(chǎn)、組裝、工藝、測試、運(yùn)輸、安裝、使用、維護(hù)等環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的疑難問題進(jìn)行分析與解惑，不對建筑物的其它相關(guān)常識問題進(jìn)行闡述。

　　一、概述：

　　未來建筑正朝著個性化、集成化和智能化的方向發(fā)展，建筑形態(tài)也越來越藝術(shù)化、多元化，造型日趨復(fù)雜，也不斷創(chuàng)造新的高度。如下工程均為近年來完成的超高層建筑典范。

　　根據(jù)《民用建筑設(shè)計通則》GB50352—2005規(guī)定：建筑高度超過100m時，不論住宅及公共建筑均為超高層建筑。而按照國際慣例，超過150m的建筑為超高層建筑，顧本文重點討論150m以上的超高層建筑。

　　超高層建筑的顯著特點是高度超高、特超高。高度本身就是一種標(biāo)志、一種形象、一種特殊的意義。超高層建筑除了太陽的光照和輻射沒有變化之外，所有的建筑環(huán)境參數(shù)都有變化，因而必須針對外圍護(hù)“高”帶來的優(yōu)勢和劣勢以及建筑自身參數(shù)的相關(guān)變化來進(jìn)行設(shè)計。在安全、防災(zāi)、質(zhì)量方面要針對性地考慮。

　　超高層建筑主要結(jié)構(gòu)形式：超高層建筑多設(shè)計為框架核心筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒為鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)+外筒巨柱，巨柱與核心筒之間鋼梁連接或者鋼筋混凝土梁連接，樓板為組合樓板或者普通的鋼筋混凝土樓板。

　　超高層建筑一般選用幕墻裝飾，富于變化，工程量大，技術(shù)含量高、精度要求高。超高層建筑的幕墻工程的安全性功能尤其重要，抗風(fēng)壓，風(fēng)、水、氣的密閉性等使用功能要求高。請詳見以下內(nèi)容。

　　二、超高層建筑幕墻設(shè)計中的疑難問題解惑

　　目前超高層建筑幕墻工程，基本上都屬于地標(biāo)建筑及高端幕墻，在要求方面會非常的嚴(yán)格，甚至苛刻，所以在設(shè)計的初始階段，需要全面掌握及了解目標(biāo)工程的主要指標(biāo)，對設(shè)計中會出現(xiàn)的疑難問題進(jìn)行分析，尤其是幕墻的使用功能要求，應(yīng)編制《某超高層幕墻工程技術(shù)條件》作為設(shè)計依據(jù)，提高效率，避免漏項。本文將圍繞設(shè)計依據(jù)對實現(xiàn)各功能要求的難點與解惑分析如下。

　　1、超高建筑主體結(jié)構(gòu)變形及板塊間縫隙設(shè)計

　　1.1 超高層建筑主體結(jié)構(gòu)變形與幕墻自身變形

　　從施工開始到建筑物使用壽命期結(jié)束,建筑結(jié)構(gòu)的變形始終影響著建筑的效果和使用功能。幕墻作為建筑的外皮，受主體結(jié)構(gòu)的變化影響大，從而波及建筑幕墻的實用功能甚至是安全性。超高層建筑的結(jié)構(gòu)變形主要有下幾部分構(gòu)成：框架核心筒的剪切和彎曲變形以及混凝土收縮變形等形式。主要有以下幾部分構(gòu)成：

　　如左圖所示，變形均隨著建筑高度的增高而變形增加。因為高度的增加同時建筑的自重也隨之增加，剛度下降，從而增加了側(cè)向的變形。

　　除此之外，建筑結(jié)構(gòu)本身構(gòu)造如鋼結(jié)構(gòu)的溫度變形、混凝土的收縮變形、框架結(jié)構(gòu)的剪切變形和彎曲變形等均會對整個建筑產(chǎn)生不利的影響。這些變形均會對外幕墻的構(gòu)造、功能產(chǎn)生不利影響。除了受建筑主體結(jié)構(gòu)變化的影響外，幕墻本身的各種材料受熱變形系數(shù)不同和幕墻構(gòu)件的加工誤差也會造成幕墻功能下降以致影響安全。

　　1.2 超高層建筑幕墻抵消結(jié)構(gòu)變形和吸收為變形采取的措施

　　1.2.1 做好設(shè)計前的準(zhǔn)備工作

　　在幕墻設(shè)計工作開始前，幕墻設(shè)計者需要與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師溝通，整理好建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)信息及設(shè)計參數(shù)。如因混凝土收縮和蠕變造成柱子縮短值，經(jīng)實踐表明一般0.5-2mm毫米。

　　1.2.2 選擇合理的幕墻結(jié)構(gòu)

　　根據(jù)結(jié)構(gòu)師提供的參數(shù)，選擇合理的幕墻系統(tǒng)進(jìn)行深化設(shè)計可有效地吸收結(jié)構(gòu)變形和誤差。超高層建筑多選用單元式幕墻，將整個建筑外皮劃分成若干個小板塊，橫向分格以建筑效果為參考，豎向風(fēng)格以層間高為單位，這樣每個單元板塊的上、下、左、右均可設(shè)計構(gòu)造有足夠的間隙，來吸收變形和誤差。以上海中心工程為例，經(jīng)過各種方案的對比后，將分體掛式單元優(yōu)化成整體單元。

　　1.2.2 幕墻自身系統(tǒng)構(gòu)造吸收變形

　　幕墻設(shè)計過程中，通過單元幕墻公母框的插接設(shè)計，能夠很好的吸收建筑平面內(nèi)和平面外變形。

　　單元板塊間的插接變位量的確定應(yīng)考慮建筑主體結(jié)構(gòu)的變位量、環(huán)境溫度變化引起的溫差變形、自重變形、地震影響及生產(chǎn)加工、組裝誤差、安裝的精度偏差等多方面因素的影響。幕墻設(shè)計時確定的板塊間插接預(yù)留尺寸應(yīng)大于單元板塊間的插接變位量至少1mm，并取整數(shù)。

　　橫框插接量限制尺寸設(shè)計 H1~H5尺寸均應(yīng)大于或等于H。其中，H1、H2、H4為預(yù)留的單元變位空間，避免上下兩單元因變位而相互擠壓變形破壞;H3、H5為單元插接量，保證單元在產(chǎn)生變位時不會相互脫離，破壞插接。位而相互擠壓變形破壞;H3、H5為單元插接量，保證單元在產(chǎn)生變位時不會相互脫離，破壞插接。

　　豎框插接量包括上述各種變形因素，但由于單元板塊的橫向變位較豎向輕微，一般取H≥10mm。H1~H4尺寸均應(yīng)大于或等于H。其中，H2、H4為預(yù)留的單元變位空間，避免左右兩單元因變位而相互擠壓變形破壞;H1、H3為單元插接量，保證單元在產(chǎn)生變位時不會相互脫離，破壞插接。

　　單元體幕墻在安裝過程中，單元一側(cè)掛件與轉(zhuǎn)接件固定，另一側(cè)的豎框底部用插芯或者連接件做側(cè)向約束，這樣，發(fā)生形變的時候單元體通過框材變成平行四邊形來吸收變形。如上圖所示。

　　另外，因樓體在風(fēng)荷載和地震荷載作用下產(chǎn)生擺動，每個區(qū)最下端幕墻開口部位將產(chǎn)生+80/-180mm的位移，幕墻通過滑移滾軸的機(jī)械裝置來吸收 。

　　1.2.3 參數(shù)化設(shè)計

　　應(yīng)用BIM技術(shù)，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，再將建筑的真實信息傳遞到構(gòu)件的生產(chǎn)加工當(dāng)中。使整個設(shè)計、加工、安裝的過程變成一個不斷發(fā)現(xiàn)問題解決問題的優(yōu)化過程，這樣碰撞檢查所反映出來的誤差問題可提前得到解決，避免了幕墻加工完成后因誤差致使無法安裝或者無法滿足使用功能要求的現(xiàn)象發(fā)生。

　　1.3 構(gòu)造縫的設(shè)計要求

　　建筑結(jié)構(gòu)的施工縫分為沉降變形縫和地震縫兩種，他們的區(qū)別是前者基礎(chǔ)可以不分開，而地震縫必須貫穿整個建筑，基礎(chǔ)與主體的地震縫必須是一體的。對于超高層建筑由于變形大，施工縫的要求更加嚴(yán)格。無論是哪一種施工縫，幕墻均可以通過構(gòu)造節(jié)點滿足與主體同步的要求。

幕墻 單元 高層建筑

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