對於一個複雜的、非（fēi）常規的幕牆體係，從設計階段開始就需（xū）要仔細研（yán）究其建造和（hé）使用的的可行性。上海西康路189弄（nòng），一個極具特色的幕牆項目。它獨特的（de）外立麵造型和複雜（zá）的幾何變化需要幕牆的設計師在傳統的幕（mù）牆體係上研發出一套獨特的鋁板幕牆體係。而在整個的設計過程中，所（suǒ）有的細節的出發（fā）點都（dōu）是建立在在如何將外觀、性能（néng）和安裝三者有機地結合在（zài）一起。
本文將介紹本項目的幕牆的設計，展示了構造和設（shè）計方麵與（yǔ）眾（zhòng）不同的（de）特點，特別是這個項目中所特（tè）有的固定鋁板的方式以及該（gāi）鋁（lǚ）板後側的玻璃幕牆體係。
關鍵詞 :鋁板幕牆，異形幕牆（qiáng），不鏽（xiù）鋼，單元式
項目（mù）介紹：
由中信資本開發（fā）的（de）西康路189弄項目位於上（shàng）海普（pǔ）陀區的西康路與長壽路的交匯口。該項目主要的業態為商業和辦公，建築麵（miàn）積（jī）為37276平方米（mǐ）。在上海眾多（duō）的商業項目中，該項（xiàng）目雖然體量不算（suàn）大，但是卻因為其獨特（tè）的設計和優質的工藝成為市中（zhōng）心（xīn）的地標性建築。本項目的方案建築師為來自荷蘭的UN Studio，幕牆顧問是英海特工程谘詢（北京）有限公司上海分公司。因為其******的設計與施工，該項（xiàng）目曾被《AD》雜誌評（píng）為世界***美（měi）購物中心，亦獲評為2017年MIPIM Asia Awards***佳零售項目金獎。
本項目的幕牆***大的特點是（shì）外側由一層到三層漸變的裝飾鋁板（bǎn）與內（nèi）側的單元式玻（bō）璃幕牆組成的雙層外牆體係。利用（yòng）參數化設計的由鋁板構件組成的單元共有9種，設（shè）計師通過層數和大小的（de）變化，讓它們在（zài）建築上生動的展示出一個若隱若現的靈動立麵。另外位於大（dà）樓兩個轉角位（wèi）置的異形鋁板與玻璃幕牆組成的城市之眼也在設計和施工上也是（shì）極具難度的。
項目實景照片
鋁板幕牆實景照片
鋁板幕牆的立麵展開圖
建築立麵圖（tú）
單層幕牆模塊
雙層幕牆模塊
三層幕牆模塊
幕牆係統的設計（jì）和施工介（jiè）紹（shào）
特殊（shū）鋁板的固定方式
作為本項目***有特色的菱形鋁板係統，在固定（dìng）、安裝和受力方麵都有許多非常規的做法。首先，在玻璃幕牆外（wài）側的鋁板體係由於承受了較大（dà）的風荷載和自重（chóng）荷載，在設計時，我們有意地將（jiāng）鋁板體係的龍骨與玻璃幕牆的龍（lóng）骨脫開，采用T型的鋼立柱與（yǔ）樓板處的混凝土梁固定。這樣玻璃幕（mù）牆的龍骨不（bú）會因為鋁板所傳遞（dì）過來的風（fēng）荷載（zǎi）和自（zì）重而產生額外的應力和變形，在受（shòu）力體係上更為簡便也更加可靠。
所有（yǒu）二層至四層鏤空位置的（de）鋁板均采用焊接成型鋁板盒子，這些鋁板盒子有平行於牆麵和垂直於牆麵兩種擺設方式。並且隨著建築立麵的（de）變（biàn）化，鋁板（bǎn）盒子（zǐ）的層（céng）數由一（yī）層逐漸過渡到三層。建築師希望這（zhè）些鋁板盒子的固定盡量（liàng）的小巧與（yǔ）美觀，為了達到建築效果的同（tóng）時保證結構的安全，我們設計出一種帶有多個連接角度的不鏽鋼轉（zhuǎn）接件（jiàn）。該（gāi）不鏽鋼轉接件通過內螺紋固定在一根不鏽鋼棒上（shàng）。在需要連接鋁板盒子的位置安（ān）裝一係（xì）列的可調節角度的套筒。鋁板盒子的角部在加工廠內安裝了一有內置的可以轉動（dòng）的接駁（bó）頭，套筒上固定件與鋁板（bǎn）盒子中的內置接駁頭通過帶有內六角的螺杆緊密的（de）連結。為了保證安裝（zhuāng）的精（jīng）度，所有的不鏽鋼連接件（jiàn）均采用機加（jiā）工而（ér）不是常規的鑄造件。
公司由一（yī）群才華橫溢經驗豐（fēng）富的熟練操作車、銑、磨、電火花、線切割、數控（kòng）設備操作人員和經驗豐富的模具設計、裝配高級工程師組成的員工隊伍，全（quán）麵實現計算機輔助設計（jì）（PRE/UG./SLIDWORK）及計算機製造加工係統（CAD/CAE/CAM），運用******的製造工藝和完善（shàn）的質量控製流程（chéng），北京鋁合金零件（jiàn）加工,北京軍工零件加工產品質（zhì）量嚴（yán）格按照ISO9000質量體係標準執行。
典型的（de）帶有三層鋁板盒子的節點圖
支撐鋁板盒（hé）子的不鏽鋼棒係統
機加工的不鏽鋼棒與套筒
裝飾鋁板的安（ān）裝（zhuāng）精（jīng）度要求非常高，幾乎每一塊裝飾鋁板都需要安裝（zhuāng）到理（lǐ）論的位置，整體偏差不應超過2mm，這就對整個係統的安裝精度提（tí）出了很高（gāo）的要求。在施工期間，施工單位首先按照1:1******建模，將（jiāng）T型鋼、不鏽鋼棒、裝飾鋁板全部（bù）建成三維模型（xíng），然後根據三維模型，生成T型鋼（gāng）的安裝定位圖和（hé）不鏽鋼棒（bàng）的安裝定位圖，保證（zhèng）T型鋼和不鏽鋼棒的整體安裝精度，其中T型鋼的左右偏（piān）差和上下偏差控製在（zài）2mm以內，不鏽鋼棒的（de）前（qián）端偏差，上下、左（zuǒ）右和（hé）前後偏差控製在2mm以（yǐ）內，遠高於常規鋁板幕牆的5mm偏差要求。這樣就保證了整個項目整體（tǐ）的偏差是可控的。而鋁板盒子的安裝可調節範圍在正負5mm，故T型鋼和不（bú）鏽鋼（gāng）棒的2mm誤（wù）差（chà）是完全可以（yǐ）消化的。鋁板盒子的安裝遵循整體布控（kòng），局部（bù）可調的原則進（jìn）行。整體布控即（jí）按照一定的距離（3個T型鋼（gāng）間的距離）進行控製，保證誤差不累計，所有的（de）誤差在此控製距離內消化；局部可調即在此控製距離內主（zhǔ）要通過T型（xíng）鋼和不（bú）鏽鋼棒（bàng）的安裝精（jīng）度來控製（zhì）裝飾鋁板的（de）安裝精度。
典型（xíng）的帶有三層鋁板盒子的板塊（kuài）大（dà）樣圖
為了保證這些漸變和異形的鋁板在安裝過程中能滿足如此高的精度，技術手段包括：首先（xiān）所有的骨架全部在三（sān）維軟件中建模，並根據龍骨（gǔ）在空間的位置確定骨架的安（ān）裝定位點；其次所有（yǒu）的龍骨都需要生成三維（wéi）的加工圖（tú），因為每一個龍骨都是有可能不一樣的（de），對於曲麵部（bù）分（fèn）的龍骨每一根骨架的曲率都不一（yī）樣，單根骨架的曲率（lǜ）也是變化的，所以（yǐ）加工（gōng）過程中，每一根骨架都1:1放樣加工。在設計階（jiē）段，確定每一根龍骨以及每一個連接節（jiē）點的空間，這樣的做法對施工單位的要求非常高，但是卻是保證鋁板、玻璃都安裝在理論位置的關（guān）鍵。如果給與每一個（gè）連接節點過多的自由調節，雖然也能完成項目的（de）安裝，但（dàn）是精（jīng）度上以及接縫的大小可能會與（yǔ）理論值有較大的差距。
鋁板的結（jié）構分（fèn）析
對於這種特殊的（de）鋁板連接形式，必須經過仔細的結構計算和分析。因為本項（xiàng）目鋁板的變化非常多，我（wǒ）們使用通用有限元計算軟件Strand7進行對該係統進（jìn）行模擬，並選取了一個有代表性的區域進行有限元的分析（xī）。在有限元（yuán）的建模中，我們（men）采用帶有8個節點的板殼（ké）單元來模擬鋁板盒子，為（wéi）了保證建模的******，我們將鋁板盒子的（de）六個麵全（quán）部建模（mó）。不鏽鋼棒也同樣使用板殼單元進行建模。不鏽鋼棒（bàng）與鋁板盒子之間的連接采用link單元，用於傳遞（dì）位移和反力。
鋁板的（de）有限（xiàn）元分析模型
鋁板的應力分析結果
鋁板的變形分析結果
從結果中可以看出，采用這種（zhǒng）新穎的連（lián）接方式的鋁板盒子，在連（lián）接點位置的（de）受力（lì）為鉸接形式，剪應力和（hé）拉應力的均在合理的受力範圍內。同時因為鋁板體係中的不鏽鋼棒與橫向和縱向的鋁板盒子形成了一個空間體係，不鏽鋼棒在強度滿足風荷載（zǎi）和（hé）自重荷載的情況下，其側向的穩定性也由於多（duō）層鋁板盒子的支撐有（yǒu）了提升。有限元的結果分析（xī）顯示鋁（lǚ）板的變形值也（yě）在合理的範圍內。通過結構分析，我們對此係統（tǒng）的安全（quán）性也更加了解和有了充分的信心。
鋁板後側的（de）玻璃幕牆的設計
本項目（mù）二層（céng）以上的玻璃幕牆基本都是安裝在裝飾鋁板後的。如（rú）何解決玻璃幕牆與鋁板之間的構造和受力關係是設計過程中需（xū）要解決的主要問題。由於鋁板體係的構造和受力已經非（fēi）常複（fù）雜，如果將鋁板的連接件（jiàn）和不鏽鋼棒直接固（gù）定在玻璃幕牆的（de）龍（lóng）骨上，則在安裝時需（xū）要將連接件提前固定在（zài）玻璃幕牆（qiáng）的龍骨上，則（zé）玻璃幕（mù）牆的安裝精度會直接（jiē）影響到（dào）今後鋁板的安（ān）裝。如果玻璃幕牆的龍骨同時需要承受鋁板所傳遞的荷載，則玻璃幕牆的龍骨變形也會（huì）對鋁板的變形產生影響。所以本項目采用了鋁板體係（xì）與（yǔ）玻璃幕牆（qiáng）體係完全脫離的做（zuò）法。所有的（de）鋁板體（tǐ）係的龍（lóng）骨直接固定在結構梁上，而玻璃幕牆則采用頂底固定在上下樓板間的單元窗形式。
典型的單元窗頂底連接節點
可以允許單元窗豎向變形的頂部附框
單元窗（chuāng）的豎龍（lóng）骨采用與單元式幕牆相同（tóng）的公母立柱，而底橫梁才用坐地式的對插型材，其（qí）中水槽料直接固定在與樓板（bǎn）相連的鋼龍骨上，並通過橫滑料的連接形成一個（gè）連續的排水槽。頂橫梁與固定在吊（diào）頂位置的附框插接咬合（hé），該附框的後側可以（yǐ）通過螺釘直接拆（chāi）卸。在安裝時，所有的層（céng）間部分，包括水槽料、頂部的附框（kuàng）以及層間的（de）保溫和防水構造都先於單元窗之前安裝完畢。單元窗在安裝時可以先把板塊（kuài）傾向一個角度後將底橫梁與水槽料插接，再將單元窗（chuāng）豎直，直到（dào）其頂橫梁轉動到頂部附框位（wèi）置後把附框後部的（de）卡口（kǒu）型材用螺絲鎖定。
單元窗的（de）拆卸示意圖
固定好的單元窗不僅可以適應（yīng）建築物因層（céng）間變位引起的位移，而且可以做到在不拆除室外鋁板的情況下室（shì）內更換玻璃。由於公母立柱之間（jiān）相互插接，在拆卸（xiè）單元（yuán）窗時需要通過夾具讓單元窗的（de）板塊（kuài）移到一側直到公母立柱之間搭接的部分完全脫離後即可鬆開固（gù）定頂橫梁的附框卡口，將單元窗的板（bǎn）塊向內傾（qīng）斜後就能將其完全拆卸。
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編輯：Alex魏，Archlady，Leo程，leon，雪亮（liàng），飯困，十七，jason
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