摘要：本文主要介绍了深圳天音大厦单元幕墙系统设计的重点和要点，特别是针对圆弧转角整体外框、圆弧转角通风格栅、防水构造设计等做了重点介绍，并简单陈述了其结构体系的连接设计。
关键词：单元幕墙；圆弧转角整体装饰框；圆弧转角通风格栅；内平开窗;连接设计；防水构造

1、工程概述
天音大厦位于深圳湾超级总部基地的北部门户位置，毗邻白石二道与深湾二路，是集办公、商业、通信机楼等多种业态为一体的综合体，总建筑面积13.43万平方米。
天音大厦“世界之树”的建筑设计理念来自于人与自然的和谐一体，项目主要由南北两栋高155.76m和104.76m的A、B塔楼，中部57.28m高的文化中心C楼，以及位于同一基座上面的独栋商业裙楼组成。(图1.1~1.2)
本工程外立面体型较为复杂，由错落、悬浮的立方体堆叠而成，每个立方体与建筑功能相对应，建筑幕墙灵感来自于智能手机的屏幕设计。
塔楼幕墙形式为单元式玻璃幕墙，一个幕墙单元仅由一块玻璃与四周型材组合而成，视觉上干净整洁，立面完整性高，下面笔者对天音大厦单元幕墙系统的设计要点进行介绍和分析。

2、单元式幕墙系统设计介绍
2.1 单元构造组成
标准单元板块分格尺寸2250mm(宽)x4500mm(高)，厚度尺寸为400mm，板块重量约1000kg(图2)。单元中部为一整块完整玻璃，配置为10半钢化+2.28PVB+10半钢化+12A+12钢化夹胶中空超白玻璃，玻璃四周为带圆弧转角的装饰整体内框和装饰整体外框，内外框之间为内嵌式的带圆弧转角通风格栅，内平开窗隐藏于两侧竖向通风格栅后方室内侧，除平开窗外其余位置为固定铝单板，一个单元体共设有4扇内平开窗(图3.1~3.2)。
标准单元水平横剖节点做法见图4.1~4.2，垂直竖剖节点做法见图5.1~5.2。
单元装饰外框建筑设计要求为无拼缝整框设计，保持立面的整体性和简洁。原设计为铝板外框，在样板制作过程中出现了如框架整体变形严重、平整度低、铝板折角R角明显、铝板表面不光滑等等问题，经过反复的技术研判，深化设计调整为铝型材整体装饰框，有效解决了铝板外框存在的诸多问题。
型材整框无拼缝设计，亦面临着拼接位置的焊接处理问题，考虑到焊接可能存在变形，焊缝位置打磨平整度的控制，专门用库存材料进行了型材焊接工艺样品的试制(图6.1~6.2)。
前两次型材焊接样品不同程度存在焊接位置局部变形，焊缝打磨不够平整的问题，针对前两次工艺样品试制过程出现的问题进行总结研讨，创新性的提出了型材整框低能耗激光焊接技术，并组织了第三次焊接样品的制作，强度及效果完全达到了设计的要求。(图7.1~7.2)
本单元体装饰框由四部分组成，为别为装饰外侧外框、外侧内框、内侧外框、内侧内框(图8)，从材料可焊性、构造稳定性、色泽匹配度等角度出发，包括转角在内所有装饰框均采用铝型材设计，整框采用相同的基材材质，避免喷涂色差，同时观感上没有铝板明显的R角，提高了幕墙的品质。
由于型材本身刚度大，焊接过程变形小，结合胎架平台精准定位，焊接整框平整度好，精度高。激光焊接采用专用焊机和焊条，通过前期样品的测试，确定焊机输出电流大小，保证型材间的可熔透焊接，确保连接位置牢靠。
(1)外侧外装饰框设计
外侧外装饰框的整体设计构造如下图所示(图9.1~9.4)。转角内侧带圆弧边，采用型材开模可以很好的控制弧边的半径大小，同时开模时与直线段拼接位置考虑插接筋卡接配合，从而保证拼接精度。
直线段型材与转角型材采用激光焊接，在内侧不可视位置打钉加强，转角位置最后焊接封堵型材面板，型材面板在加工中心通过激光切割，弧度与转角型材可完美匹配，焊接后打磨平整，在进行整体喷涂，大大提升了整框的平整度及安装精度。
(2)外侧内装饰框设计 封口型材
外侧内装饰框的整体设计构造如下图所示(图10.1~10.4)。与外侧外装饰框类似，内框转角同样存在弧边设计，采取带卡接定位配合的型材开模解决精度问题。正面封堵板同样采取开模型材通过激光切割，匹配转角型材的弧度。
(3)内侧外装饰框设计
内侧外装饰框的整体设计构造如下图所示(图11.1~11.3)。内侧装饰框整体设计思路与外侧装饰框类似，不同的是内侧装饰框正面尺寸相对较小，封堵面板可不单独开模，利用单边的直线型材通过加工实现弧边封堵效果。
(4)内侧内装饰框设计
内侧内装饰框的整体设计构造如下图所示(图12.1~12.3)。内框转角同样为开模型材设计，与直线段型材激光满焊，无需设置封堵面板。
型材整框焊接呈现出来的实际效果获得了建筑师和业主的高度认可。(图13.1~13.2)
2.3圆弧转角格栅设计
单元体在内外装饰框间设置内嵌式的格栅整框，内退尺寸为200mm。格栅截面为80x6mm的扁通，整体由5片格栅组合环绕而成，格栅四个转角位置为弧形造型(图14)。
原设计转角位置格栅片为单独的拉弯型材(图15.1~15.2)，且存在不同拉弯半径(R=78、102、128、154、180)，需多次单独拉弯，本项目约9万片需拉弯格栅，成品率极低，标准化程度低，同时拉弯还会存在回弹、变形大与直线段衔接不顺畅等问题。
鉴于型材拉弯存在的诸多不利，格栅转角深化设计调整为整体开模型材(图16.1~16.2)。整体型材开模可以实现工厂标准化批量生产，数控加工，拼接精度高，有效缩短工期。同时整体型材开模有加强板连接，整体刚度大，提高了整体平整度。带圆弧转角格栅整框的整体设计构造如图所示(图17.1~17.4)。
2.4内平开窗设计
单元体内平开窗隐藏于通风格栅后侧，室内分上下两扇，上扇设隐藏式执手，下扇不常开，因此不设执手，需要打开上扇后通过隐藏点式拨杆开启下扇。
窗扇为型材扇，由于室内外颜色不一样，采用分离式型材设计。上下扇之间只保留一道5mm面板间拼缝，窗五金均进行隐藏式设计，整体简洁美观。窗下窗框的设计增加排水构造，多道排水设计(图18)。
开启扇采用硬度较小的复合发泡胶条，转角位置采用成品转角胶膜，保证平整度同时提高防水性能。(图19.1~19.2)
2.5板块连接设计
设计时为了提高连接的刚度和稳定性，单元板块上下横梁与阴阳立柱间采用组角连接，组角与板块挂件通过螺栓连接到一起(图20)，传力更直接也更有利，同时上下横梁与立柱保留部分自攻钉连接，避免运输和吊装过程中横梁与立柱间隼口胶开裂情况。(图21)
考虑到板块超大超重，且玻璃面板荷载通过中立柱进行传递，设计时创新性的采用U型加强连接挂件把单元立柱与中立柱在支座位置进行捆绑，整体受力，同时挂接位置采用闭腔双截面，大大提高板块安全性能(图22)。鉴于挂件的重要性，采取公式校对同时进行有限元仿真模拟分析，剔除几何模型直角部位的应力集中后，挂件整体应力情况均处于较低水平，变形也很小。(图23.1~23.2)
2.6板块防排水设计
单元板块整体设计为有组织排水，内侧的内外装饰框上方分别往中间找坡，避免带灰尘杂质的水流污染玻璃面，水往两侧排，沿着格栅处凹槽往下排，外框灯槽处开有排水通道，可以排到下一层，内侧装饰框底部均设置有第二道排水措施(图24~27)。本工程整体水密性能达到规范中分级指标的最高级别5级。

3、结语
建筑的外装饰效果通过幕墙工程的精心设计，完美地展现在人们的视野里。现代建筑的发展历程中，建筑造型的求新求异给建筑幕墙带来了挑战和机遇。天音大厦作为深圳湾超级总部基地的北面门户，我们能参与建设倍感荣幸。
本文所介绍的单元式幕墙设计内容以及一些创新的设计思路，是我们整个设计团队在设计和实践中的一点经验总结，受制于篇幅所限无法详述，仅简要阐述标准单元系统的设计要点，供幕墙设计师参考。

参考文献：
[1] 《建筑幕墙》，中华人民共和国国家标准，GB/T 21086-2007
[2] 《玻璃幕墙工程技术规范》，中华人民共和国行业标准，JGJ102-2003
[3] 《建筑结构荷载规范》，中华人民共和国国家标准，GB50009-2012
[4] 《广东省建筑结构荷载规范》，中华人民共和国广东省标准，DBJ 15-101-2014
  
作者单位：深圳市方大建科集团有限公司
作者：谭伟业　文林
来源：2024论文集