实例分析：航丰园科技大厦设计要点

　　航丰园科技大厦A座工程是由北京航丰园科技有限公司建设的写字楼，该建筑座落在北京西南四环外丰台科技园区九号地，建筑面积104300㎡，其中：地上75402㎡、地下部分28898㎡，地下三层、地上二十六层（其中裙楼三层、主楼十三层），建筑檐高99.75m ，绝对标高48.90m，框架剪力墙结构，一类建筑，一级耐火等级，八度抗震设防，建筑耐久年限为100年，合理使用年限50年。

　　航丰园科技大厦A座工程建筑是由具有甲级设计资质的北京新纪元建筑设计有限公司进行的建筑设计，设计理念欲意为一艘正在远航的航空母舰乘风破浪，勇往直前，更加预示企业在这里腾飞，发展。三层的裙房黑灰色的石材幕墙构成航空母舰巨大的船舱，透明落地玻璃幕墙正是船舱上的点点舷窗，裙房屋面似飞机起飞的甲板，将有一群群的雄鹰在这理起飞，也预示企业在这里腾飞，主楼银灰色的铝塑板和隐形带形窗，配上点窗，构成航空母舰的主楼，挑檐装饰的铝板装饰带洽似两侧船舷，空中花园明框玻璃幕墙和玻璃栏板装扮着航空母舰，两侧面的隐框玻璃幕墙构成航空母舰的操纵室，操纵航母乘风破浪前进，也预示企业不断前进发展，楼顶最高处标高115m的钢结构装饰架和134m高的桅杆，构成航空母舰的雷达及天线，在不断接收各种信息，引导航母正确航行，更预示企业在信息的海洋中不惧险阻永远前进。

　　航丰园科技大厦A座工程建筑幕墙及外装饰的深化设计和施工是由具有专业设计甲级资质和施工一级资质的北京嘉寓门窗幕墙股份有限公司进行设计和施工的，该公司建立于1986年，总部位于北京市顺义区，公司占地面积11万平方米，现有精干的员工队伍850人，其中中高级专业技术人员200多人，总资产4.2亿元,年销售额五亿元,旗下拥有6家全资子公司及重庆分公司，主要从事建筑幕墙、门窗的研发、设计、生产、施工，并且在同行业中率先通过了ISO9001质量管理体系、ISO14001环境管理体系、OHSMS18000职业安全健康管理体系的三合一国际认证和国家整合认证，是北京市“重合同守信用单位”和“AAA级信用单位”，并获得北京市高新技术企业认定证书，公司从德国、意大利等国引进了先进的生产设备建成了幕墙门窗生产线五条、钢化玻璃、中空玻璃生产线二条，具有单元式幕墙、构件式幕墙、全玻幕墙、点支撑幕墙、铝合金门窗、PVC塑料窗等生产许可证，并与国际知名的澳洲拓弗、美国巴特勒、德国旭格、诺托等达成了战略合作伙伴，组织技术人员赴德、意培训，生产和施工很多工程，深受用户的好评和赞誉，为社会和企业赢得了效益。

　　航丰园科技大厦A座整个外墙表面全部经过外装饰，除了楼顶的钢装饰架和钢结构檐杆以外的外装饰工程全部由北京嘉寓门窗幕墙股份有限公司进行二次深化设计和施工的，装饰工程面积为34212平方米，工程造价1851万元，其外装饰工程的主要内容是：

　　1、主楼空中花园处明框玻璃幕墙和裙楼后入口的明框玻璃幕墙
　　2、主楼两侧面隐框玻璃幕墙
　　3、主楼隐框弧形带形窗
　　4、主楼铝合金隐形上悬窗
　　5、裙房花岗岩石材幕墙
　　6、裙楼落地玻璃幕墙
　　7、主楼大面铝塑板幕墙和铝单板装饰带
　　8、钢结构玻璃雨棚
　　9、裙楼主入口单索式点式玻璃幕墙
　　10、其它：首层辅助入口门、室内不锈钢护栏、空中花园不锈钢玻璃护栏、平开断热铝合金门等。
　　航丰园科技大厦A座外装饰经过二次深化设计所对原创设计进行了更改，更加充实了原创设计的主题，起到画龙点晴的作用，在二次深化设计中进行了如下的更改：

　　1、主楼原设计为明框带形窗和点窗，为了保证与主体铝塑板幕墙的协调性，将其更改为隐框带形窗和点窗，从而使主楼显得更加挺拔高大。

　　2、裙楼主入口原设计为内弧形钢结构点式玻璃幕墙，为了增加室内使用面积，提高其通透性和协调性，将其更改为单索式点式玻璃幕墙，使主入口显得通透又具有现代气息。

　　3、裙楼后入口原设计的明框玻璃幕墙，为了保证与原建筑的统一协调，将原幕墙宽度尺寸从三空缩小为中间一空，另外二空采用转角落地式玻璃幕墙，层间用石材进行分割，这样既保证明框玻璃幕墙的整体性和左右建筑的统一协调性。

　　4、裙楼原设计的落地式明框包不锈钢玻璃幕墙，为了保证其通透性与石材幕墙的协调性，将其改为玻璃肋落地式玻璃幕墙，室外部分不包不锈钢，直接用石材外包，达到了通透、减少了装饰的层次和跳跃造成的视觉差异。

　　5、裙楼主入口原设计的钢结构点式雨蓬，为了保证其装饰效果，将其改为三个周边用拉丝不锈钢板包成弧形，有钢梁处用镜面不锈钢板包成装饰带造形，中间网格安装夹层玻璃，后排水，并将雨蓬由标高5.1米提高到6.6米，加宽到5米，从而达到了美观通透性，减少了压抑感，与单索式点式玻璃幕墙达到了统一协调，使主入口显得宽阔，壮观。

　　航丰园科技大厦A座外装饰工程施工的主要技术难点，并采用新技术一是折线铝塑板和弧形带形窗组合幕墙；二是单索式点式玻璃幕墙；三是SE小单元式石材干挂幕墙。


　　一、折线铝塑板和弧形带形窗组合幕墙
　　主楼为椭圆形建筑，在正面和背面分别有四块用折线铝塑板幕墙，弧形带形隐形窗、平面点窗、弧形铝板装饰带组成的弧形与折线相交的异型组合幕墙。其施工的难点是在弧形带形隐形窗处铝塑板做为折线幕墙外表面高出弧形带形隐形窗，而弧形铝板装饰带又与弧形带形隐形窗不是一个半径，与其距离逐渐加大，并要保持胶缝在一个位置；平面点窗与折线铝塑板幕墙进行平折相交，用铝塑板窗套进行分割；整个弧形与折线又要保持在统一进出位的半径上，不能在弧线和折线上出现凸凹不平现象。

　　放线则是折线铝塑板和弧形带形窗组合幕墙的关键。

　　首先、用模板放线是为了保证弧形玻璃安装准确，保证其曲率效果而采取的一种精确放线方法，故模板加工的准确是保证该种放线方法准确的前提，模板加工的具体方法是：根据图纸及工地测量情况确定弧形玻璃或折线玻璃幕墙半径为R，取大于5mm厚夹板放于一块平地，沿夹板长边方向找出夹板中心线并固定好夹板，在中心线上确定圆心，按原定半径在夹板上画圆，两圆所夹圆环为所制作的圆模（必要时按弧加长），用电动曲绞锯将夹板锯成100mm宽圆弧形析，将板内边修饰平滑，将加工成的短料拼接成工地实际需要的长度，拼料的方法是：将所加工成的一块块模板按照顺次拼接，第1块与第2块拼接用第3块作为控制板以调整圆弧准确性，连接时用一块弧形衬板，衬住交接处然后将一块一块板进行临时固定，临时固定时可用自收紧螺栓或铁线、铁钉等固定。

　　其次、要初步固定模板检查准确性：用圆弧法，将模板放在设计半径画好的圆上对照检查其误差，并用弦长法，通过计算将数个点间的弦计算出来再对实际模板进行调整。

　　再次、分割确定定位轴线：模板加工调整准确完成后，要根据图纸分割，分割采用弦长法分割，按竖龙骨定位的实际半径处理然后再计算弦长，根据弦长进行尺寸分割；分割时采用正反双向分割的方法，对分割出的正反误差，都要找出原因进行调整，在分割完成后，随后确定定位轴线在模板上的位置。

　　其四、确定水平面：对照施工工作面，在关键层打水平线，同时安装模板支架。在关键层打一水平线，用水准仪抄平，抄平采用固定竿抄平，然后通过固定竿再定水平面，同时安装一个模板支架，以便安放模板。在四个辅助层，分别进行模板支架的安装。

　　其五、模板位置及调整：在关键层进行模板支架安装好后，将连接好的模板预置到模板支架，要注意在预置过程中要小心，要多安排几个人手以防止模板折断，同时放置时要考虑到柱网的影响，要求从一端将模板推进，然后顺圆弧慢慢将模板预置到位。模板预置到位后先进行临时固定，再进行调整，调整仍采用弦长法调整至误差最小。将经过调整的模板进行固定，模板固定时要用铅丝将其与支架紧紧固定在一起，同时要注意，千万不能移动模板或损坏模板。

　　其六、吊垂线：模板固定后要进行吊垂线，吊线时先吊定位轴线的线，然后再吊各分割点的竖龙骨定位线，
　　最后、复检准确性：所有线放好后要对所有的工作利用水准仪和经纬仪进行一次复检。

　　按所放线及施工工艺进行正确的安装，保证其立面效果。


　　二、单索式点式玻璃幕墙
　　做为一种新技术、新工艺、新材料，将单索式点式玻璃幕墙应用于航丰园科技大厦A座外装饰工程。

　　单层索结构体系点支式玻璃幕墙是一种全新的幕墙支撑结构体系，它的构造简单,索的工作效率大大提高，幕墙的体形更加薄、透、轻盈, 大大节省了支撑结构所用的空间，对于玻璃幕墙支撑结构来说，是一种全新的受力体系。

　　单层索网结构的工作原理，在玻璃幕墙平面受外部荷载后通过玻璃的连接机构将外部荷载转化成节点荷载P，节点荷载P作用在索网结构上，只要在索网中有足够的预应力N0和挠度F，就可以满足力学的平衡条件。当P为某一确定值时，挠度F和预应力N0成反比。即预应力N0值越大，挠度F就越小。F=P/N0。因此挠度F和预应力N0是单层平面索网的两个关键参数，必须经过试验和计算分析后才能确定。

　　本工程的应用原理，利用建筑顶部钢筋混凝土梁、底部钢筋混凝土地梁 、两侧面的钢筋混凝土柱为索网边缘固定结构，索网结构通过钢支座用化学螺栓与边缘主体结构的钢筋混凝土进行连接，采取对每根水平、竖向高强钢索施加预应力，按设计受力状态、形成单层平面预应力索网作为点式幕墙的支承体系。整个结构通过在钢索中施加预应力使结构体系保持人们可以接受的变形，另一方面以通过允许索网结构在最大理论荷载下产生较大的柔性变形面减少边缘结构构件尺度，从而达到建筑设计通透，美观的效果。              

　　索网本身受力必须控制在180KN以内， 主体结构与索网结构的等强连接件满足索网受力要求（大于索网受力、小于主体受力）， 水平索施加预应力60KN，竖向索施加预应力100KN，水平索与竖向索在交汇处位置应错开外皮相距30mm以上。

　　单索结构玻璃幕墙的施工：

　　1、支座的安装依据土建的建筑轴线和幕墙分格尺寸，用经纬仪和水准仪将水平分格线和垂直分格线在梁和立柱上弹出墨线，按图纸尺寸和支座尺寸划出支座安装的十字中心线和化学螺栓安装的十字线，在支座安装位置用钢线和角钢挂出玻璃安装的外控制线，按照化学螺栓的十字线将化学螺栓依照说明书的规定将化学螺栓固定在建筑结构上，待化学螺栓完全固定后将钢支座固定在建筑结构上，将化学螺栓与钢支座点焊，并涂防腐、防火涂料。                 

　　2、拉索的安装，索结构玻璃幕墙所使用的钢索的工作状态是处于持续永久受力状态，为保证钢索稳定工作性能，对每条钢索在使用前都必须进行预张拉处理，消除索内非弹性变形因素，使其在工作状态中应力与应变呈线性关系，在弹性变形状态下工作，预张拉的拉力取用钢索破断力的50%，经3次反复张拉历时1.5h（如图3），在下料前对钢索施加一定的轴向拉应力使钢索拉直后进行切割，同一直径索在进行拉应力状态下料时，拉力应保持一致，单层悬索体系的挠度和预应力成正比，为确保幕墙的性能在幕墙受最大荷载时挠度不易大于L/50， 单索结构玻璃幕墙的索内预应力施加方案预应力分三个阶段进行施加。

　　在进行索预应力张拉前先将坚向索布设到位，采用专用工装将索拉直，并使用有拉力传感器的液压千斤顶进行第一级张拉（施加预应力（按最终预应力值的20%）。顺序是从中部向两端逐条张拉。当全部竖向索的第一级张拉完成后安装机横向索并逐要进行第一级张拉到位，此后对索的分布尺寸进行一次复合测量。

　　经调整达到索内力基本平衡，中部节点空间定位尺寸基本到位后进行第二级张拉（施加到最终预应力值的80%）。顺序与第一次张拉一致。张拉全部到位后按各节点总定位尺寸将玻璃连接机构调整到位并进行初期锁紧和初期固定，待24小时后检查各边部节点和中部节点以及边缘支承结构。

　　当确定各节点和边部支承结构无异常情况后，进行第三级张拉（拉到最终预应力值）之后进行尺寸精度测量调整（消除横、竖索的相互干扰）锁紧各节点的连接机构。待76小时后再进行一次尺寸复合采用高精度的索内力测定仪对索内应力进行检测，确认内力均衡后方可进行下一道安装工序。

　　在施加预应力过程中必须注意以下几个方面：

　　施工时预应力的确定要按施工过程中的气温变化调整预应力，确保索内应力在温度变化过程中的均衡状态和安全性。

　　在节点定位时应考虑到钢索的长度是随着拉应力的增力面伸长，不论是在一端施加预应力还是在两端同时施加预应力都要按索的弹性模量E和索的金属有效面积A计算出伸长量来保证节点定位的准确度，减少调整量.

　　张拉设备的拉力传感器和索内应力测定仪在使用前应进行标定，保证测出应力指标的可靠性。

　　在施加预应力的过程中要同时观查边部支承结构的变形情况和稳定性，看是否符合设计要求，发现异常情况要及时处理。

　　3、现场配重检测与玻璃安装，配重检测在预应力施加后，玻璃安装之前应取一个单元对索网结构进行配重检测，用配重的方法类似在玻璃安装后玻璃的自重对索网结构的影响，确保玻璃安装后节点尺寸和变形在设计允许的范围内。配重物尽可能的安装在玻璃重力线上，配重的重量应为玻璃重力荷载的1.2倍。配重应逐级进行，当配重全部施加结束24小时后，对节点位置进行尺寸精度测量，配重的节点位移量不应大于2mm，同时对索内力进行检测，并详细记录各节点的索内应力情况，和边缘节点的变形量，并在配重物卸载后测量变形复位情况。确保在设计允许范围内。

　　4、玻璃安装， 竖向及水平拉索预应力施加完毕后，在十字交汇处安装压块，用螺丝压紧既可。 用专用吊具和专用布带捆绑玻璃，下面用二根拉绳保持吊装的稳定性，将玻璃至下向上安装到位置，将玻璃外扣件用六角搬手将螺栓固定，玻璃与驳接件之间用弹性垫片隔离开，玻璃与扣件之间用少量硅硐耐候胶进行密封防渗漏，玻璃之间用硅硐胶进行密封，清洁。

　　三、SE小单元式石材干挂幕墙

　　航丰园科技大厦A座外装饰工程裙楼石材幕墙选用了先进的SE小单元石材干挂幕墙，主次龙骨采用了热浸镀锌槽钢和角钢螺栓连接， SE小单元组件和石材构成。

　　SE小单元组件，采用经过挤压成型的铝矽镁合金材料，由一个主件和S型、E型两个副件组成。主件与副件在滑槽内为滑动配合，槽内设有贴在侧壁（一般在主件的右壁）上的橡胶条，以避免主件和副件的硬性接触。主件的平板上设有安装孔，与次龙骨上的角钢用螺栓连接。副件嵌板槽开口向上的为S型副件，嵌板槽开口向下的副件为E型副件。主件的滑槽是一个时，安装在最上层或最下层。主件的滑槽为两个时，两滑槽应上下排列，安装在中间各层。S型副件与主件位于上面的滑槽配合，E型副件与主件位于下面的滑槽配合。当主件设有一个滑槽时，其平板与右壁的连接部位可以在右壁的中部，或在下部，使其底面同滑槽底面形成一个平面，也可以根据制造和使用上的便利选择其他任意部位。当主件设有两个滑槽时，其平板与右壁的连接部位可以在右壁的中部，或与上、下滑槽的底面位于同一平面，或根据制造和使用上的便利选择其他任意部位。

　　在矩形石材装饰板的上、下两边定位切槽，可保证整个幕墙垂直度的平整。该件为组合式挂件，其强度大，牢固性强，提高了抗震性能。以角钢作为次龙骨，可增加其承载荷重，同时可满足板材尺寸加大的要求。此种挂件上、下板与板之间没有联系，不会产生相应连接造成的不可确定性应力集中。受力简洁明确，在正常使用状态下能充分利用板材抗弯强度，当主体结构产生较大位移或温差较大时，不会在板材内部有附加应力，因而特别适用于高层建筑和抗震建筑幕墙，是真正意义上可拆装，可移动的石材幕墙。

　　S型或E型副件的嵌板槽内分别与插入的石材装饰板，采用石材干挂胶各自粘接成小单元式组件。先将主件分层固定在幕墙次龙骨上，再将小单元式组件S型、E型两副件的滑槽相配合，就可形成可拆卸的石材幕墙。这种小单元式组件允许采用工业方式生产，简化了石材幕墙的安装方式，提高了安装质量，石材装饰板与副件采用干挂胶粘接，提高了粘接强度和可靠性，小单元式组件安装拆卸简单，方便了幕墙的保养和维修。

　　SE小单元石材干挂幕墙的主要特点：拆装简单、可靠，为维修保养提供了便利；可左右移动，为拼装创造了发展空间，直接区分了石材幕墙与干挂石材长期被混淆的概念；由角钢作为次龙骨，为增加板材厚度和宽度所造成的荷载加大提供了保障，提高了安全系数；石材装饰板与板之间没有联系，确立了完全的独立承载，不会产生因相互连接造成不可确定性应力集中和应力积累；生产小单元式组件，成为在工厂中加工程度最高的一种石材幕墙，将石材装饰板和挂件中的S、E副件在工厂加工好，组装成小单元式组件，运往工地直接固定在主件上，最终完成整幅幕墙。采用这种小单元式组件安装石材幕墙最大的特点是工程工期短，同时由于在工厂组装，可以采用各种结构图来组合，拼装成形形色色的单元组件，这就为了建筑师们发挥想象力提供了广阔的空间；因为SE挂件与石材装饰板的开槽处，完全可以采用石材干挂胶粘结，其强度高于大力士胶好多倍，同时也符合行业标准《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》（JC887—2001）的规范要求。改变了长期以来在石材幕墙的施工过程中错误采用大力士胶替代石材干挂胶的一种做法；采用新型SE石材幕墙挂件克服了现有技术的缺陷。这种干挂件在施工现场中不需要进行石材装饰板和挂件之间的连接。

　　SE小单元石材干挂幕墙通过使用显著效果是：简化了石材幕墙安装方式，提高了安装质量和安装速度；小单元式组件可以在工厂中通过工业方式生产，提高了生产效率；石材装饰板和副件之间可以使用固化时间较长的石材干挂胶粘接，提高了粘接强度和可靠性；通过主件和副件的滑动配合方式，实现了石材幕墙可移动和可拆卸，方便了幕墙的保养和维修。新型的SE干挂件使石材装饰板简便的移动起来，真正展现了其“幕”墙的作用和意义。