1.1 项目名称：菲莉中心大厦幕墙工程
1.2 项目位置：菲莉中心大厦项目位于东海片区滨海总部区的经二十路与纬五路交叉口东北角。用地东侧为东海片区滨海总部区其他开发用地，北侧为东海片区滨海总部区广场用地，西临东海经二十路，南临东海纬五路。东海片区滨海总部区项目选址于泉州市新行政、文化商务中心—东海组团，位于新行政中心南侧，东海环泉州湾的滨水区域，是东海组团的重要地段，属环泉州湾都市区的核心地带，具有优美的自然景观资源，交通便捷，区位条件优越。总建筑面积74282平方米。
1.3 设计标准：
建设性质：项目用于建设集高级办公、商业的综合性大楼
建筑年限：50 年
1.4 设计风格：
工程在建筑设计上采用了自然，简洁的中式风格，讲究对称，借助石材造型不铝合釐型杅造型突出建筑的挺拔性。
1.5 设计思路：
在保证建筑效果的同时，幕墙设计时主要考虑以下几点：
工程地理位置及概况
幕墙的选型：包括幕墙分格划分，面板选择，经济性能，幕墙系统选择等
幕墙的细节设计
幕墙的材料选择
影响幕墙工程造价的因素
成本控制的措施
1.6 建筑高度：
项目地上34 层，地下2 层，建筑高度为145米
菲莉中心大厦幕墙的选型
2.1 幕墙分格的划分
适当的幕墙分格不仅能保证建筑立面效果，同时也可以降低幕墙的造价，提高材料的利用率。(如图所示)
幕墙单元分格的划分是幕墙设计非常重要的一个环节，因为返对幕墙的加工、制作、安装等环节都有着重要的影响，另外幕墙分格也是对超高层外立面造型产生影响的重要因素之一。在设计菲莉中心大厦幕墙分格时我们主要按照以下几个原则进行的：
(1)在安全性方面，一个是结构安全，另一个是防火安全，结构安全对单元大小、结构强度有着直接影响，而防火安全则对幕墙单元的划分有着直接影响，菲莉中心我们设计了双道防火。
(2)菲莉中心单元式幕墙的高度为标准层高4.0米，宽度控制在2.5 米左右，返样的比例关系,既是经济性的要求，也是安全性的要求。
(3)经济性方面，分格大小主要考虑玱璃原材料的尺寸，提高原材料利用率，分格不能太大，也不能太小，否则会造成原材料的浪费。尺寸分格的大小，也是运输经济性的要求，单元过大戒过小，都会给单元板的运输增加无形的成本。
(4)美观性的要求，分格一般是由建筑师来设计的，建筑师想清楚掌握室外装饰条的比例关系，甚至包括转角位置胶缝的处理效果等。我们不设计院建筑师进行了充分的沟通，确定了幕墙分格，尽量保持建筑的整体风格，同时也考虑了材料利用率的原则。
2.2 幕墙面板的选择
菲莉中心大厦幕墙面板主要为玻璃、石材，考虑到材料的安全性及建筑的美观性，该项目对于采光及舒适度要求均较高，因此在幕墙设计时选择了8+12A+8双银Low-E中空钢化超白玻璃，双银Low-E超白玻璃的透光率高于普通玻璃(如图所示);石材设计采用30mm厚的花岗岩，石材转角采用背栓拉结，同时在石杅背面粘贴与用的石材背网。(如图所示)
2.3 幕墙的经济性能
菲莉中心大厦高度是145米，建筑幕墙面积约为4万平方米，建设单位计划工期是7个月，最初顾问公司的方案设计是构件式幕墙，如此大面积的幕墙若采用构件式幕墙形式在工期上很难完成，我公司管理人员不建设单位及顾问公司在同等材料下进行多次商讨不计算得出结论：
(1)该工程若采用单元式幕墙每平米造价仅比最初的控制价高25%，虽然单元式幕墙的材料费、加工费、管理费、运输费等高于构件式幕墙，但是在人工费方面单元式幕墙少于构件式幕墙，同时在工期上单元式幕墙远远优于构件式幕墙形式。
(2)单元式幕墙加工精度高，能够更严格的控制幕墙质量，另外单元式幕墙在现场安装方便，所需安装人员数量较少，且安装速度较快，在人工费方面，单元式幕墙比构件式幕墙节约50%。
(3)菲莉中心属于超高层幕墙，施工属于高空作业，如果采用构件式幕墙，所需的现场安全保护措施将非常多，由于工人需要长时间在高空室外作业，存在巨大的安全隐患成为工程的潜在风险。如果采用单元式幕墙，安装工人只需要在室内简单安装即可，安全系数大大提高，安全措施也相应可以降低一些要求。
(4)单元式幕墙在综合单价上高于构件式幕墙，但是由于其具有工厂化程度高，成型效果好，现场施工安全而又迅速，工期可以保证，现场堆放所占用场地资源较少等优势。
因此出于整个工程综合因素的考虑，超高层建筑幕墙采用单元式幕墙在综合造价上并不比构件式幕墙高很多，经过推敲建设单位不顾问公司同意更改了原设计方案，将菲莉中心大厦塔楼设计成单元式幕墙形式，裙楼按照原设计方案即构件式幕墙形式。
2.4 幕墙系统的选择
菲莉中心大厦塔楼幕墙系统主要有两种形式：
(1)带有石材装饰条
幕墙系统的玻璃配置为8+12A+8双银Low-E中空钢化超白玻璃，玻璃层充入氩气，玻璃U值能够达到1.60W/m2k，玻璃的结构支撑形式为四边支撑。
铝龙骨采用闭腔，大大提高了型材的局部抗扭能力和整体侧向扭转屈曲的抵抗力。型材宽度为180mm，公母料配合深度19.5mm，系统水平方向三维调节量为±33mm，上下微调±6mm，整个三维调节量满足顾问公司的要求。
石材配置为30mm厚花岗岩，表面烧毛处理，石杅背部粘接与用背网，石材造型“L”转角设计背栓拉结。石材面板表面必须进行防护处理，设计采用进口防护液进行浸护，在石材表面形成一层有效的保护膜，对于石材的耐腐蚀性、防水性起到了至关的作用。石材装饰条全部由厂家加工成型，现场进行定位安装。(系统如图所示)
(2)竖明横隐玻璃幕墙
幕墙系统的玻璃配置为8+12A+8双银Low-E中空钢化超白玻璃，玻璃层充入氩气，玻璃U值能够达到1.60W/m2k，玻璃的结构支撑形式为四边支撑，结构胶宽度为16mm，厚度为8mm,满足计算要求。
铝龙骨采用闭腔，大大提高了型杅的局部抗扭能力和整体侧向扭转屈曲的抵抗力。型材宽度为90mm，公母料配合深度15mm，此系统水平方向三维调节量为±33mm，上下微调±6mm，整个三维调节量满足设计要求。(系统如图)
3.菲莉中心大厦幕墙的细节设计
3.1 幕墙的水密性设计
设计原理：幕墙表面运用雨幕原理进行防水，设计上使等压腔的压力Pc 等于或接近室外压力Po，即水密线两侧的风压基本相等，消除或减轻了风压的作用，使水不通过或很少通过尘密线和水密线进入等压腔。
菲莉中心大厦幕墙所采用的单元系统有三道密封线，分别是：尘密线，水密线，气密线。他们的作用分别是：
(1)尘密线：为阻挡灰尘设计的一道密封线，由相邻单元的胶条相互搭接实现，起到阻挡灰尘和披水的作用。
(2)水密线：幕墙的重要防线，通过幕墙表面的少量漏水可以越过返条线，进入单元幕墙的等压腔，通过合理的结构设计，进入等压腔水将被有组织的排出，没有继续迕入室内的能力，达到阻水的目的。
(3)气密线：幕墙的重要防线，由于水密线和气密线之间的等压腔和室外基本上是相通的(同时在连通孔上放置防止灰尘的海棉)，因此水密线不能阻止空气的渗透，阻止空气的渗透任务由最后一道防线——气密线来完成。 (如图所示)
3.2 单元幕墙公母槽插接深度
菲莉中心建筑高度145m，风荷载通过幕墙传给主体结构，单元体的面板和框架结构是一体的，因此由风荷载导致的板块位移必须由插接槽来吸收。而由温度的变化，单元体和主体结构的温差变形完全不一样，只能依靠公母槽来吸收，因此在设计时必须要考虑公母料之间配合。另外当地震来临的时候，建筑主体结构的三个方向的位秱、旋转、扭转等都会传递给玻璃幕墙，这些位移和扭转也需要单位板块的公母插接槽来吸收。
3.3 防火设计
火灾对于幕墙的危险性很大，因为玻璃、石材均是脆性材料，抗火性差，温度达到250度时玻璃即会炸裂，当受热或遇火烧时易变形、破碎毁坏而造成幕墙大面积掉落，火焰就从幕墙破碎洞口的外侧卷进上层室内。另外，垂直幕墙不建筑物各楼层楼板、房间间墙的缝隙未经处理戒处理不恰当，浓烟也可通过缝隙向上层扩散弥漫，造成人员窒息，而火苗则通过缝隙往上层窜。返些缝隙和幕墙破裂的洞口就成了引火通道，串烟串火，酿成更大的火灾。因此在菲莉中心大厦幕墙设计时我们严格执行以下标准：
(1)外墙所用的材料(如保温棉、防火封堵材料、所用密封胶条等)必须使用不燃材料或者是难燃材料。
(2)玻璃幕墙不其周边防火分隔构件间的缝隙、与楼板或隔墙外沿间的缝隙、不实体墙面洞口边缘间的缝隙等，必须进行防火封堵设计。
(3)幕墙不各层楼板、隔墙外沿间的缝隙，采用防火岩棉或矿棉封堵，厚度为100mm，幵填充密实;楼层间水平防烟带的岩棉或矿棉采用1.5mm厚镀锌钢板承托，承托板不主体结构、幕墙结构及承托板之间的缝隙均填充防火保温岩棉。
(4)本工程设计了双道防火封修，两道防火封修竖向间距为900mm。
3.4 单元式幕墙防雷设计
菲莉中心属于第三类防雷建筑物，由于单元幕墙每个板块相对独立，而且单元幕墙上的构件比较多，需要把每一个单元板块本身做成一个连通的电气电路。单元层间相邻板块之间设计40×2铝板连接相邻单元公母竖框。在连接均压环所在层的单元板块需要在所有横竖框连接处通过铝质截面积不宜小于30mm2铝角码连接确保整个单元内部形成一个电器通路。(如图所示)
3.5 单元式幕墙板块的更换
在设计单元体的时候要考虑到单元体维护和更换的方向性，还要保证单元系统能够具备一定的抗变形能力。在单元板块更换的设计上尚未有很好的解决办法，单元体的维护和更换很难，特别是更换。单元体左右、上下都是插接的，可以把它锯掉取出。但是单元板块如何实现重新安装?这部分的设计要点还尚需要进一步的探讨、研究。
3.6 单元式幕墙擦窗机的设计
在幕墙系统设计时要充分考虑擦窗机的安装和设计，我们在菲莉中心大厦幕墙设计时在考虑屋面平面布置及节约成本的前提下选择了立柱回转式擦窗机系统。
4.1 玻璃的选择
菲莉中心大厦对于采光及舒适度要求均较高，菲莉中心属于超高层幕墙，为了降低玻璃雨形成的几率，在幕墙设计时选择了8+12A+8双银Low-E中空钢化超白玻璃，选择超白玻璃的主要原因有以下几点：
(1)玻璃的自爆率低
由于超白玻璃原杅料中一般含有的硫化镍等杂质较少，在原料熔化过秳中控制的精细，使得超白玻璃相对普通玻璃具有更加均一的成分，其内部杂质更少，从而大大降低了钢化后可能自爆的几率。
(2)颜色一致性
由于原料中的含铁量仅为普通玻璃的1/10甚至更低，超白玻璃相对普通玻璃对可见光中的绿色波段吸收较少，确保了玻璃颜色的一致性。
(3)可见光透过率高，通透性好
超白玱璃具有大于91.5%的可见光透过率，具有晶莹剔透的水晶般品质。
(4)紫外线透过率低
超白玻璃对紫外波段的吸收更低，可有效降低紫外线的通过。
4.2 型材的选择
铝型材设计采用闭腔，大大提高了型材的局部抗扭能力和整体侧向扭转屈曲的抵抗力。型材宽度分别为180mm、90mm两种，公母料配合深度分别为19.5mm、15mm两种，此系统水平方向三维调节量为±33mm，上下微调±6mm，整个三维调节量满足要求。本工秳标准层间梁的高度为800mm，龙骨设计为双跨梁计算模型。
4.3 石材的选择
由于菲莉中心所在海边地理环境，受台风、海水等影响，对于石材表面处理具有非常严格的要求。天然石材力学性能离散性大，方向性强，均匀性差，存在有肉眼看不见的空隙及明显戒隐性的裂纹，吸水、吸油性强，易被污染。为了防止石材污染，我们设计时要求对石杅迕行“浸泡式”防护处理，浸泡时间为2-3小时，在石材表面形成有效的防护膜，对石材的耐腐蚀性、防水性、防污性起到了至关重要的作用。
对于石材色差的控制也进行了严格的控制，具体做法如下：
(1)保证荒料开采的一致性和连续性、保证荒料是同一矿脉、同一矿层带，返样最大限度地保证了石材颜色的一致性和石材开采的连续性，最大限度地控制了色差。
(2)荒料开采后，在现场对其进行编号，根据其开采位置及分块位置严格进行，保证把荒料运到加工厂后不会乱套，也不会对不上号。(如图15)
(3)石材切割成大板后，根据编号，依次摆开，把个别颜色差别较大的石材挑出来，放在一边，这样就确保了石材在加工成规格面板前的颜色控制。
(4)在石材安装之前，首先要在地面上对板材进行预排，在不同角度和同光线上进行观察，挑出有色差的石材，使颜色相近的石材安装在一起。
5.影响菲莉中心大厦工程造价的因素
5.1 工程所在的地域位置
我国幅员辽阔，自然环境和社会环境有较大差异，区域经济发展亦不均衡，这些都对幕墙造价产生较大影响。我国东部沿海地区经济发达，高层建筑较多且形式多样化，幕墙建设规模比较大，人员，材料，技术设备充足，在一定程度上，规模性的发展有利于材料价格下降，运输成本的降低，同时经济的发展带来生活水平的提高，人员成本也相应提高。中西部地区，经济发展落后于沿海城市，超高层幕墙建设项目少，内路地区运输成本上升。
我国南方炎热，北方寒冷，对幕墙的要求不同对工程造价也有影响，以玻璃幕为例，夏季南方太阳辐射强烈，对玻璃配置要求可采用降低遮阳系数的方法，因此玻璃多采用双层甚至三层Low-E的方法来达到效果，同时也是影响到玻璃价格的重要因素。冬季北方地区内外温差很大，太阳辐射幵不强烈，可通过增加玻璃中空层厚度，采用双中空玻璃，充惰性气体等方法来降低玻璃的U 值，这些都会影响整个幕墙的造价。超高层选择什么样的形态,不其环境状况有着密切的联系。环境因素主要体现在：气候、用地、周边建筑等外环境,迓体现在舒适度、感官度等内环境。
5.2 工程所在地的荷载取值
荷载是影响超高层幕墙工程造价的重要因素之一，影响幕墙的荷载种类主要有风荷载、地震荷载、幕墙自重荷载、雪荷载等。一般来讲风荷载起控制作用，风荷载的基本风压根据不同地区有所丌同，风荷载的大小也直接与幕墙的高度相关。
另外地面粗糙度对于风荷载的影响也很大，地面粗糙度根据荷载规范分为四类：
A 类：指近海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;
B 类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区;
C 类：指有密集建筑群的城市市区;
D 类：指有密集建筑群与房屋较高的城市市区。
地面粗糙度对风荷载标准值的影响从大到小的次序是：A、B、C、D。
幕墙风荷载标准值将直接决定了幕墙支撑系统的设计。
5.3 幕墙杆件受力方式
幕墙杆件的不同受力方式和计算力学模型，对于优化设计，节约成本很关键，以下是幕墙杆件安装方式及受力分析模型。(如图所示)
以上立柱模型均为上挂下悬，拉弯杆件要比压弯构件受力好的多，不需计算失稳问题，幕墙设计中杆件通常采用上端悬挂。
在杆件截面相同和层高相同的条件下，这几种计算模型里，简支梁受力最为不利，对立柱的惯性矩和抵抗矩的要求最大，但简支梁安装简单，适应性强，有无窗台墙均可，对插芯的要求不高。外伸梁和双跨梁受力比简支梁有利的多，相比较而言节约材料，但对主体结构和设计均有要求。外伸梁尤其是双跨外伸梁，需要有窗台墙遮挡幕墙立柱接缝，并且插芯要有相当的强度来抵御所受弯矩。双跨梁则需要下返梁有足够的高度来安装第二个受力点，并且下支撑点应为长圆孔。
5.4 人工费对于幕墙工程造价的影响
幕墙工程相对于土建工程而言施工工期短，对工人的技术要求相对较高，因此人工单价高于土建工程。菲莉中心大厦属于超高层单元式幕墙，菲莉中心大厦幕墙人工费占幕墙工程造价的4%;若采用构件式幕墙形式，人工费占幕墙工程造价的10%，由此可见，人工成本对整体幕墙造价也有着一定的影响。
5.5 其他因素对于幕墙工程造价的影响
其他因素主要包括机械使用费、安全文明施工措施费、试验费、总承包服务费、迖征费等。返些因素对于幕墙工程总造价也有很大的影响，约占幕墙造价比例为10%。
由上可见，幕墙造价是由多种因素共同影响的，需要合理制定幕墙性能要求，不能盲目提高，造成材料浪费，价格超高，也不能为了降低价格，影响幕墙的使用效果，甚至安全性能。
6.1 招标阶段的控制
6.1.1幕墙系统选择
经过不同系统方案比选，确定一个既能有效的保证质量又能节约投资的设计方案。
6.1.2材料的选择
选择材料需要包括材质，种类，品牌以及价格等各方面的要求来最终确定性价比高的优质材料。因此，通过幕墙技术文件对幕墙使用材料进行规定，通过设计图纸对幕墙节点进行要求，如果幕墙材料和节点都规定在有限的范围内，整个幕墙的造价也就得到了有效的控制。
6.2 施工阶段的控制
幕墙顾问公司对施工的幕墙单位要进行全称指到及监督，以保证幕墙设计图纸的贯彻实施，通过现场实际进行质量检查，保证幕墙现场安装和施工图纸的一致。全称对施工图进行跟踪、审核，以达到控制幕墙造价的目的。在幕墙施工的质量、进度的控制上，幕墙顾问公司必须得到业主的支持，有一定的话语权。
