對於一個複雜的、非常規的幕牆體係，從設計階段開始就需要仔細研究其建造和使用的的可行性。上海西康路189弄，一個極具特色的幕牆項目。它獨特的外立（lì）麵造型和複雜的幾何變化需（xū）要幕牆的設計師在傳統的幕牆（qiáng）體係上研發出一套獨特的（de）鋁板幕牆體係。而在整個（gè）的設（shè）計過程中，所有的細節的出發點都是建立在在如何將外觀、性能和安裝三者有機地結合（hé）在一起。
本文將（jiāng）介紹本項目的幕牆的設（shè）計（jì），展示了構造和設計方麵與眾不同（tóng）的特點，特別是這個項目中所特有的固定鋁板的方式以及該鋁板後側的玻璃幕牆體係。
關鍵（jiàn）詞 :鋁板幕（mù）牆，異形幕牆，不鏽鋼，單元式
項目介紹：
由中信資本開發的西康路（lù）189弄項目位於上海普陀（tuó）區的西康路與長壽路（lù）的交匯口（kǒu）。該項目主要的業態為商（shāng）業和辦公，建築麵積為37276平方米（mǐ）。在上（shàng）海（hǎi）眾多的商業項目中，該項目雖然體量不算大，但是卻因為（wéi）其獨特的設計和優質的工藝成為（wéi）市（shì）中心的地標性建築。本（běn）項目的方（fāng）案建築師為來自荷蘭的UN Studio，幕牆顧問（wèn）是英海特工程谘詢（北京）有限公司上海（hǎi）分公司。因（yīn）為其******的（de）設計與（yǔ）施工，該項（xiàng）目曾（céng）被《AD》雜誌評為世界***美購物中心，亦獲評為2017年MIPIM Asia Awards***佳零售項目金獎。
本項目的幕牆***大的特點是外側由一（yī）層到三層漸變的裝飾（shì）鋁板與內側的單元式玻璃幕牆組成的雙層外牆體係。利用參數化設計的由鋁板（bǎn）構件組（zǔ）成的單元共有9種（zhǒng），設計師通過層數和大小的（de）變化，讓它們在建築上生動的展示出一個若隱若（ruò）現的靈動立麵。另外位於大樓兩個轉（zhuǎn）角位置的異形（xíng）鋁板與玻璃幕牆組成的城市之眼也在設計和施工上也是極具難度的。
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
單層幕牆模塊
雙層幕牆模塊
三層幕牆模（mó）塊
幕牆係統的設（shè）計（jì）和施工介紹
特殊鋁板的固定方式
作為本（běn）項目***有特色的菱形鋁板係統，在固定、安裝和受力方麵都有許多（duō）非常規的做法。首先，在玻璃幕（mù）牆外側的鋁板體係由於承受了較大的風荷載和自重荷載，在設計時，我們有意地將（jiāng）鋁板體係的龍（lóng）骨與玻璃幕牆的龍（lóng）骨脫（tuō）開，采用T型的鋼（gāng）立柱與樓板處的混凝土梁固定。這樣玻璃幕牆的龍骨不會因為鋁板所傳遞過來的風荷載和自（zì）重而產（chǎn）生額外的應力和變（biàn）形，在受力體係上更為簡便也更加可靠。
所有二層至四層鏤空位置的鋁板均采用焊接成（chéng）型鋁板盒子，這些鋁板盒子（zǐ）有平行於牆麵和垂直於牆麵（miàn）兩種擺設方式。並且隨著建築（zhù）立麵的變化，鋁板盒子的（de）層數由一層逐漸過渡到三層。建築師希望這些（xiē）鋁板（bǎn）盒（hé）子的固定盡量的小巧與美觀，為了達到建築效果的同時保證結構的（de）安全（quán），我們設計出一種帶有多個連接（jiē）角度的不鏽鋼轉接件。該不鏽鋼轉接件通過內螺紋固（gù）定在一（yī）根不鏽鋼棒上。在需要連接鋁板盒子的位置安裝一係（xì）列的可調節角度的套筒。鋁（lǚ）板盒子的角部在加工（gōng）廠內安裝了一有內置的（de）可以轉動的接駁頭，套筒上固定件與鋁板盒子中的內置接（jiē）駁頭通過帶有內六角的螺杆緊密的連結。為了保證安裝（zhuāng）的精度（dù），所有的不鏽鋼連接件均采用機加工（gōng）而不是常規的鑄造（zào）件。
公司由一群才華（huá）橫溢經驗豐富的熟練操（cāo）作車、銑（xǐ）、磨、電火花、線切割、數控設備（bèi）操作人員和經驗豐富的模具設計、裝配高級工程師（shī）組成的員工隊伍，全（quán）麵實現（xiàn）計算機輔助設計（PRE/UG./SLIDWORK）及計算（suàn）機（jī）製造加工係統（CAD/CAE/CAM），運用******的製造工藝和完善的質量控製流程，北京鋁合金零件（jiàn）加工,北京軍（jun1）工零（líng）件加工產品質量嚴格按照ISO9000質量體係標準執行。
典型的帶有三層鋁板盒子的節點圖
支撐鋁板盒子的不鏽鋼棒係（xì）統
機加工的（de）不鏽鋼棒與套筒
裝飾鋁板的安裝精度要求（qiú）非常高，幾乎每一塊裝飾鋁板都需要安裝到理論的位置，整體偏差不應超過2mm，這就對整個係統（tǒng）的安（ān）裝精度提出了很高的要求。在施工（gōng）期間，施工單位（wèi）首先按照1:1******建模，將T型鋼、不鏽鋼棒、裝飾鋁（lǚ）板全（quán）部建成三維模型，然後根據三維（wéi）模型，生成T型鋼的安裝定位圖和不鏽（xiù）鋼棒的安（ān）裝定位圖，保證T型鋼和不鏽鋼棒的整體安裝精度，其中T型鋼（gāng）的左右偏差和上下偏差控製（zhì）在2mm以內，不鏽鋼棒的前（qián）端偏差，上下、左右和前後偏差（chà）控製在2mm以內，遠高於常規鋁板幕牆的5mm偏差要求。這樣就保證了整個項（xiàng）目整體的偏（piān）差（chà）是可控的。而鋁板盒子（zǐ）的安（ān）裝可調節範圍在（zài）正負（fù）5mm，故T型鋼和不鏽鋼棒的2mm誤差是完全可以消化的。鋁板盒子的（de）安裝遵（zūn）循整體布控（kòng），局部可調的原則進行。整體布控即按照一定的距離（3個T型（xíng）鋼間的距離（lí））進行（háng）控製（zhì），保證誤差不累計（jì），所有的誤差在此控製距離內消化；局（jú）部可調即在此控製距離內主要通過T型鋼和不（bú）鏽鋼棒的安裝精度來控製裝飾鋁板的安裝精度。
典型的帶有三層鋁板（bǎn）盒子的板塊大樣圖
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（jīng）度，技術手段包括：首先（xiān）所有的（de）骨架全部在三維軟件中建模，並（bìng）根據龍骨在空（kōng）間（jiān）的位（wèi）置確定骨（gǔ）架的安裝定位點；其次所有的龍骨都需要生成三維的（de）加工圖，因為每一（yī）個龍骨都是有（yǒu）可能不一樣的，對於曲麵部分的龍骨每一（yī）根骨架的曲率都不（bú）一樣（yàng），單根骨架的曲率也是變化的，所以加工過程中，每一根骨架都1:1放樣加工。在設計階段，確定每一根（gēn）龍骨以及每一個連接節點的空間，這樣的做法對施工單位的要求非常高，但是（shì）卻是（shì）保證鋁板、玻璃都（dōu）安（ān）裝在理論位置的關鍵。如果給與每一個連接節點（diǎn）過多（duō）的（de）自由調節，雖然也能完成項目的（de）安裝，但是精度上以及接縫的（de）大小可能會與理（lǐ）論值有較大的差距。
鋁板的結構分（fèn）析
對於這種特殊的鋁板連接形式，必須經（jīng）過仔細的結構計算（suàn）和分析。因（yīn）為本項目鋁板的變化非常多，我們使用通（tōng）用有限元計算軟件Strand7進（jìn）行對該係統進行模擬，並選取了一個有代表性的區域進行有限元的分析（xī）。在有限元的建模中，我們采用帶有8個節點的板（bǎn）殼單元來（lái）模擬鋁板盒子，為了保證建模的******，我們將鋁板盒子的六個麵全部建（jiàn）模。不鏽鋼棒也同樣使用板（bǎn）殼單元進行建（jiàn）模。不鏽鋼棒與鋁板盒子之間的連接采用link單元，用於傳遞位移和反力。
鋁板的有限（xiàn）元（yuán）分析（xī）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（yǐ）看出，采用這種新（xīn）穎的連接方式的鋁板盒子，在連接點位置的受力為鉸接形式，剪應力和拉應力（lì）的均在合理的受力範圍內。同時因為鋁板體係中（zhōng）的不鏽鋼棒與橫向和縱向的鋁（lǚ）板盒子形成了一個空間體係，不鏽鋼棒在強度滿足風荷載和自重荷（hé）載的情況下（xià），其（qí）側向的穩定性也由於（yú）多層鋁板盒子的支撐有了提升。有限（xiàn）元的結果分析（xī）顯（xiǎn）示鋁板的（de）變形值（zhí）也在合（hé）理的（de）範圍內。通（tōng）過結構分析，我們（men）對此係統的安全性也更加了解和有（yǒu）了充分的信心。
鋁板後側的玻璃幕牆的設（shè）計（jì）
本項目二層以上的玻璃幕牆基本都是安裝在裝飾鋁板後的。如何解（jiě）決玻璃幕牆與（yǔ）鋁（lǚ）板之（zhī）間（jiān）的（de）構造和受（shòu）力關係是設計過（guò）程中需要解決的主要問題。由於鋁板體係的構造和受力已（yǐ）經非常複雜，如（rú）果將鋁板的連接件和不鏽鋼（gāng）棒直接固定在（zài）玻璃幕牆的龍（lóng）骨上，則在安裝時需要將連接件提前固定（dìng）在玻（bō）璃幕牆的龍骨上，則玻璃幕牆的安裝精度會（huì）直接影響到今後鋁板的安裝。如果玻璃（lí）幕（mù）牆的（de）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對鋁板的變形（xíng）產生影響。所以本項目采用了鋁板體係與玻璃（lí）幕（mù）牆（qiáng）體係完全脫離的做法。所（suǒ）有的鋁板體係的龍骨直接固定在結構梁（liáng）上，而（ér）玻璃幕牆則采用頂底固（gù）定在（zài）上下樓板間的單元（yuán）窗形式。
典型的單（dān）元窗頂底連接節點
可以允許單元（yuán）窗豎向變形的頂（dǐng）部附框
單元窗（chuāng）的豎龍骨采用與單元式幕牆相同的公母立柱，而底橫梁才用（yòng）坐（zuò）地式的對插型材，其中水槽料直接固定在與樓板相連的鋼龍骨上（shàng），並通過橫滑料的連接形成一個連續的排水槽。頂橫梁與固定（dìng）在吊頂位置的附框插接咬（yǎo）合，該附框（kuàng）的後側可（kě）以通過螺釘直（zhí）接拆卸（xiè）。在安（ān）裝時，所有的層間部分，包（bāo）括水（shuǐ）槽料、頂部的附框以及（jí）層間的保溫（wēn）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（kě）以先把（bǎ）板塊傾向一個角度後將底橫（héng）梁與水槽料插接（jiē），再將單元窗豎直，直到（dào）其頂橫梁轉動到頂部附框位置後把附框後部的卡（kǎ）口型材用螺（luó）絲鎖定。
單元窗的拆卸示意圖
固定好的單（dān）元窗不（bú）僅可以適應建築（zhù）物因層間變位引起的位（wèi）移，而且可以做到在不拆除室外鋁板的情況下室內（nèi）更換玻璃。由於公母立柱之間相互插接，在（zài）拆卸單元窗時需（xū）要通過夾具讓單（dān）元窗的板（bǎn）塊移到一側直到公母立柱之（zhī）間搭（dā）接的部分完全脫離後即可鬆開（kāi）固定頂橫梁的附框卡口，將單元窗的板塊向內傾斜後就能將其完全拆卸。
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編輯（jí）：Alex魏，Archlady，Leo程，leon，雪亮，飯困，十七，jason
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