超高层直纹渐变扭曲玻璃幕墙设计与施工技术
超高层直纹渐变扭曲玻璃幕墙设计与施工技术
广东金刚幕墙工程有限公司 高树鹏
〔摘要〕本文介绍广交会酒店超高层直纹渐变扭曲玻璃幕墙立面设计及施工实践，通过平板玻璃面板逐层释放旋转法来实现直纹渐变扭曲立面造型技术，以及装饰肋造型及装饰管总成安装工艺，解决超高层建筑造型立面玻璃幕墙技术和工期的难题。
〔关键词〕直纹渐变扭曲 逐层释放旋转法 装饰肋造型及装饰管总成
中国对外贸易中心投资兴建的广交会酒店位于广州市海珠区新港东路以南、华南路以东、琶洲塔以西南，琶洲一、二期展馆对面；工程地下2层，地上43层，其中裙楼5层，总建筑面积304921平方米，建筑总高度为198.800m，是一座饮食、娱乐及会议为一体的综合性高级酒店。
酒店玻璃幕墙南、北立面为直面，东、西立面为直纹渐变扭曲造型。玻璃幕墙外面配以竖向采用装饰板肋及装饰管线条，装饰板肋线条突大突小变化，在立面上呈“V”字形，使渐变扭曲立面彰显出动态、多变、流畅、飘逸。
酒店玻璃幕墙东、西立面5层到42层整体尺寸变化总幅度3480mm，每层之间逐渐变化，渐变扭曲。
5层与42层平面轮廓对比
1 直纹渐变扭曲玻璃幕墙的设计
广交会酒店5-42层采用铝包钢的竖明横隐玻璃幕墙形式，南、北立面为直面，东、西立面为渐变扭曲立面，渐变扭曲立面与直面幕墙相结合，使整个建筑造型在刚毅中透出柔顺。
1.1 玻璃面板选择
工程东、西渐变扭曲立面如果按通常采用热弯中空LOW-E钢化玻璃，不能准确地表达扭曲立面的造型要求。同时热弯钢化玻璃由于面板的四角不共面，且带有斜扭，在太阳光的照射下，由于折射的角度不同，容易造成反射光无序发散，即光污染；而且异性双曲面玻璃加工必须每片玻璃对应一个钢模具，玻璃规格多、加工周期长、成本高，严重制约施工工期。
1.2 逐层释放旋转法
直纹渐变扭曲立面每分格处采用装饰条分格开来，有效地缓解横向渐变的曲度。竖向则采用逐层释放旋转法，立柱与每层主体结构采用的单支点连接方式，通过对层间伸缩处的套芯作出调整，采用了两段特制加工的168mm*168mm*4mm钢方通，利用6mm厚的钢板进行错位，使得上下立柱满足放线要求，逐渐释放达到扭曲的立面效果。
直纹渐变扭曲立面既有内扭又有外扭，设计采用上立柱突出或收缩，玻璃相应也错位，立面双曲竖向跨37层，变化最大幅度3480mm，每次横向错位的大小在0~94.5mm渐变，逐层释放旋转，通过平板玻璃实现扭曲立面的目标。
外扭、内扭竖剖节点对比
2 直纹渐变扭曲玻璃幕墙的施工技术
建筑立面造型给人们带来视觉冲击和享受，却给施工增加了难度。如何控制好渐变扭曲的造型，实现建筑师的梦想，是施工的关键。
2.1施工测量放线
对于直纹渐变扭曲立面造型，根据深化设计的特点，利用AutoCAD软件建模结合测量仪器进行快速准确地进行定位放线。
2.1.1 主控线与主控点确定
施工前期须对主体结构进行校核、弹线，检查能否满足幕墙的安装要求，并在每个楼层找出主体结构的轴线，施工中我们将Bc、Bh、B1、B4轴线作为立柱定位的主控线；B1轴线-Bh轴线的交点、B4线轴-Bh轴线的交点、B1轴线-Bc轴线的交点、B4轴线-Bc轴线的交点为主控制点。
主控点、主控线布置及座标示意图
工程东西立面为对称结构，直纹渐变扭曲立面又相对于中轴线Be-1对称，施工中把每层划分为四部分。如在东北平面，以Bh、B4两轴线的交点作为相对坐标的原点O，以Bh轴线作为X方向，B4轴线作为Y方向，把每个立柱的坐标（同一标高处）通过3D模型导出各立柱的定位坐标，确定每层钢立柱的中心。通过坐标数据，利用经纬仪等测量工具逐层放线，确定出每根钢结构立柱定位点。
2.2 玻璃面板校核
利用放线中所发现主体结构是否与原有结构图纸相符，根据放线所得的数据，对3D模型进行调整、校核完成后，对玻璃面板进行分层分部编号并下单，有效地提高了的精度，且方便快捷。
2.3 逐层释放旋转安装技术
建筑物的直纹渐变扭曲立面是通过逐层释放旋转来实现，建筑物东、西立面层与层之间的立柱龙骨前后、左右错位，立柱龙骨的方向随着主体结构逐层变化，东、西立面的渐变扭曲立面与南、北直面幕墙四个角部的弧形部位相切自然过渡一个整体，形成逐层旋转的立面装饰效果。
如何保证渐变部位的龙骨准确定位是保证立面整体旋转效果的关键。渐变部位位于每层立柱龙骨上下端连接部位的伸缩缝处，每层幕墙立柱与主体结构采用单支点连接方式。伸缩套芯由两段168mm*168mm*4mm的钢方通错位连接而成，套芯的上下段钢管在左右、前后以及偏心角度共三个变量发生改变，且每层不同部位龙骨的三个错位变量各不相同，通过深化设计定位图的坐标值确定，在立柱定位后，将两截钢方通套芯之间用6mm厚钢板焊接成整体，上下两端在实现上下两层立柱龙骨横截面变化之后，将二者连接固定成一体。
2.3.1 龙骨安装
工程的特殊结构及东、西立面幕墙的渐变特点，决定了东、西立面幕墙立柱定位点每层各不相同，各层幕墙立柱在左右、前后及立柱中心方向均发生变化，同一层的立柱虽然方向性相同，但是前后、左右定位坐标均发生了变化，变化坐标值按照各楼层的立柱定位图上标注的坐标值确定。龙骨安装时，按照测量放线所确定的定位控制线及坐标点、中心位置确定位置。四个圆弧部位的龙骨定位，由于圆弧半径较小，立柱龙骨采用180*180钢方通，必须保证立柱龙骨的中心线通过圆弧中心。
幕墙立柱安装由下而上进行，带芯套的一端朝上；第一根立柱按悬垂构件先固定上端，调正后固定下端；第二根立柱将下端芯套线套进后第一根立柱上端将立柱龙骨竖起，拉水平线控制水平高低及进深尺寸，下端保留15mm的伸缩缝，再将上端临时固定，对立柱上端进行三维方向的位置调整固定，吊线确定龙骨的垂直度并固定下端，依此往上安装。
立柱就位后，对照上步工序测量定位线，对三维方向调整后将转接件的连接螺栓固定，保持误差小于1mm，在立柱龙骨的前后和左右方向分别吊垂线调整两个方向的垂直度，其偏差必须小于2mm，然后将立柱下端的上半部分芯套与下半部分芯套上端的连接钢板焊接固定。
幕墙系统面板外采用铝板装饰肋加装饰圆管总成造型的结构形式，装饰肋及装饰圆管总成造型比较复杂，且体积大。铝板装饰肋造型侧面方向呈上宽下窄的倒梯形，最宽位置凸出玻璃面700mm，单个高度达到3200mm，在立面上呈“V”字形布置。
2.3.2.1铝板装饰肋造型安装
为了确保该系统装饰效果及安装进度，将铝板装饰肋造型构件采取在工厂组装，现场总成安装的方法，确保了装配质量及施工工期。
装饰肋造型竖向剖节点图
本工程施工周期短，外幕墙及装饰造型安装必须一次性完成，外脚手架从上而下逐层拆除。现有脚手架的离主体结构宽度约450mm，装饰肋造型总成最大尺寸700mm，单个高度达到3200mm，跨过三步脚手架大横杆，安装装饰肋造型前将现有脚手架进行改造。施工中在楼层玻璃大部分安装到位后，安排专业架子工将影响装饰肋造型安装的脚手架立杆拆除，内侧大横杆拆除三步，同步加固，缺口端部加装小横杆及拉接杆，在脚手架改造完成后履行交接验收手续后进行装饰肋造型安装。
装饰肋造型吊装到位后焊接在幕墙的钢立柱上，装饰肋造型总成体积较大，安装时必须严格控制平整度、垂直度及突出角部安装精度，将上下端的安装间距及高度误差控制在误差范围内。
为了保证装饰肋的结构安全及幕墙性能，装饰肋与角钢骨架的固定螺钉必须安全齐全，整体造型与幕墙之间的缝隙以及整体造型本身的铝板缝隙全部打胶。
2.3.2.2装饰管总成安装
幕墙系统面板外装饰圆管总成造型由多个铝合金的机械零部件构成，加工、组装及安装精度要求高，外表面极易划伤，单个装饰管总长3200mm，最宽位置凸出玻璃面600mm。
装饰管总成同样在工厂组装运到现场安装，装饰管总成采用T型不锈钢支座固定，支座在幕墙扣板安装时同步安装，装饰管总成利用螺栓与其固定即可。
装饰管总成装配节点图
3 施工质量管理
3.1施工准备
3.1.1熟悉施工图纸，透彻理解幕墙的结构及构造特点，严格按设计要求进行施工。
3.1.2根据轴线位置、建筑物的实际尺寸，调整幕墙立面分格尺寸。
3.1.3根据调整的尺寸，准确提出所需材料的规格及各种配套材料的数量。
3.2 施工控制
本建筑幕墙包含幕墙框架安装、防火及保温层安装、玻璃板材安装、装饰铝扣板安装、装饰肋造型及装饰管总成安装、成品保护等关键工序，对每一道工序都要对照设计或规范的要求执行严格的检查验收制度，对检查不合格的工序要进行整改或返工，直到合格时方可进行下一工序的施工。
3.3安装质量要求
3.3.1幕墙构件横平竖直，标高准确，表面没有机械损伤（如划伤、擦伤、压痕）和缺陷（如斑点、污迹、条纹等）。
3.3.2幕墙外露装饰铝扣板、铝板装饰肋造型及装饰管，从任何角度看外表平整，没有变形、波纹、紧固件的凹进或突出。
3.3.3铁件固定后焊接牢固，与主体结构混凝土接触面的间隙小于1mm。施工现场焊接的钢件焊缝，涂二道防锈漆。
3.3.4玻璃边缘与龙骨保持间隙，上、下、左、右各边空隙均有保证，安装后玻璃表面平整，没有翘曲等现象。
3.3.5橡胶条和胶条的嵌塞密实、全面，两根橡胶条的接口处用密封胶填充严实。胶缝饱满、均匀一致，平整光滑。
3.3.6层间防火、保温矿棉材料填塞严实，没遗漏。
4 施工安全管理
本建筑幕墙施工作业点多、分散、高空作业特点，项目负责人和管理人员经常深入作业现场，对既定的安全技术措施、现场安全管理制度的执行情况以及对照《建筑施工安全检查标准》对施工现场人的不安全行为和物的不安全状态进行检查，发现隐患，弄清原因和责任人，限时整改。同时发动班组作业人员进行自检查和互检，尽早发现事故隐患，消灭或降低损失。
广交会酒店工程作为目前国内最高的直纹渐变扭曲造型玻璃幕墙，采用逐层释放旋转法通过平板玻璃面板来实现渐变扭曲立面造型，解决了超高层建筑造型立面玻璃幕墙的技术难题，并采用装饰肋造型及装饰管总成安装工艺，取得了良好的经济效益和社会效益，缩短项目施工工期，该项技术值得推广。
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