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作者：中建东方装饰有限公司季建红、冯健、王文华、王进、王其兵、韩正
【概括】
随着建筑业的蓬勃发展，建筑幕墙得到广泛应用，同时对建筑围护结构和建筑幕墙的设计提出了更高的性能要求。 新开发的凯林广场幕墙项目主要包括：垂直外露、水平隐藏玻璃幕墙、蜂窝铝板幕墙、桥架玻璃幕墙、铝板幕墙、钢结构雨篷等系统。 其中，竖明横隐玻璃幕墙采用铝合金C型条，实现室内外分担应力的铝条型材的连接结构，不仅降低了材料成本，而且大大提高了建筑的整体性。幕墙结构。 同时，纵横隐藏式玻璃幕墙通过钢板与柱嵌件的加工相结合，实现了单曲倾斜玻璃幕墙可调节角度的接缝结构，解决了多个垂直倾斜角度的问题。 、部件加工难度大、安装精度低。 存在造价高等诸多工程问题，如何最大限度地发挥建筑方案的理想效果。
【关键词】
玻璃幕墙、插入角度调节、保温型材内外联合受力系统
一、项目简介
中原大地亘古常新； 这里人文荟萃，群星璀璨。 深厚的历史积淀和辉煌的古代科学技术为动力，不断催化河南的腾飞。 作为这一进程的缩影，新开发的凯林广场项目恰如其分地见证了中原的崛起。
该项目位于河南省郑州市郑东新区，紧邻郑州东站东广场。 周边有罕见的高层建筑和底层房屋。 “重点”建设项目，旨在打造“高铁东广场、中原新轴”标志性智慧广场。
图1 新开发凯林广场项目地理位置识别图
新开发的开林项目由郑东建投与开林共同开发，致力于智慧商业新标准，打造中国高端商业新标杆。 其中，建筑理念和外部装饰都表现出很强的科技特征。 将中原文化的浓郁与现代科技建筑的表达相结合，整体建筑既有历史文化之美，又有现代科技感。 整体立意高远，穿行其间令人深感感动。 整个外观设计紧紧遵循建筑设计理念。 从材料的选择、详细方案的确定，到现场的实际安装效果，都达到了很高的水平，做工细致、创新、灵活。
图2 新开发凯林广场项目整体效果图
作为郑东新区标志性建筑，总建筑面积62.57万平方米，其中地上面积42.82万平方米，地下19.75万平方米。 幕墙面积约12.4万平方米，合同金额13183.13万元。 主要幕墙系统包括：垂直外露、水平隐藏玻璃幕墙、蜂窝铝板幕墙、桥架玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙、屋面钢结构、入户门系统、钢结构雨棚等系统。
主要参考单位：
建设单位：河南信发开林实业有限公司
总承包商：上海宝业集团有限公司
监理单位：上海同济工程项目管理咨询有限公司
咨询单位：北京西易西工程技术咨询有限公司
图3 新开发凯林广场项目侧面效果图
中建东方装饰有限公司负责招标区域：塔楼纵横隐式玻璃幕墙、蜂窝铝板幕墙、钢廊玻璃幕墙系统、百叶格栅幕墙系统、入口不锈钢包柱系统、吊顶幕墙系统、门系统等深度设计、生产、运输及安装施工。
图4 新开发凯林广场项目现场效果图
2、幕墙设计
2.1. 垂直明水平隐式玻璃幕墙系统
垂直外露、水平隐藏的玻璃幕墙分布在六层以上的东、南、西、北建筑立面上。 幕墙总面积8万平方米，最大玻璃隔断尺寸：1350mm×3500mm。 采用铝合金龙骨方式，外侧大面积竖向装饰线条与内侧承受相同的受力。 表面喷氟碳。 面板玻璃材质：8+12A+8中空Low-E钢化玻璃、10+12A+8中空Low-E钢化玻璃、6+12A+6中空Low-E钢化玻璃、6+18A+6中空Low-E钢化玻璃-E钢化玻璃； 大竖条装饰条为250mm*100mm铝合金装饰条。
图5 FT-01竖明横隐玻璃幕墙标准节点图
2.2. 蜂窝铝板幕墙系统
本系统采用20mm厚氟碳滚涂铝蜂窝板。 标准层正面铝板厚度为1.0mm，背面铝板厚度为0.7mm。 第一层抗冲击能力提高，正面铝板厚度1.5mm，背面铝板厚度0.7mm； 铝蜂窝芯材尺寸为每边6mm，铝蜂窝芯材厚度不小于0.05mm。
图6 蜂窝铝板外立面效果图
图7 系统立面定位尺寸图
2.3. 钢廊玻璃幕墙系统
立柱主龙骨采用250*80*6钢管和120*360*12mm钢矩形管； 横梁采用120*100*4、200*100*12钢矩形管，钢材氟碳喷涂。 系统采用垂直暴露、水平隐藏的方式。 立式铝合金压板和卡扣盖通过自攻自钻螺钉固定在铝合金底座上。 铝合金型材室内可见表面采用粉末喷涂，室外可见表面采用氟碳喷涂，非可见部分采用阳极氧化处理。
图8 廊道标准断面节点图
图9 连廊标准竖向剖面节点图
图10 钢结构走廊立面效果图
2.4. 钢结构雨棚系统
大雨棚主龙骨采用300*200*14热镀锌钢管，副龙骨采用100*60*4热镀锌方钢、80*80*4热镀锌方钢、50*50*4热镀锌方钢。 ，50*50*4热镀锌角钢，表面玻璃采用10+1.52pvb+10钢化夹层彩色珐琅玻璃，铝板采用2.5mm厚氟碳喷涂铝单板。
图11 FT-04入口钢结构雨棚模型展示
图12 大遮阳篷俯视图
2.5. 大跨度玻璃幕墙系统
大跨度玻璃幕墙立柱采用200x80x6钢管、100x50x5钢管、60x30x4钢管焊接组合后用100mm宽铝合金型材包裹； 横梁由100x50x5钢管制成，并包裹70毫米宽的铝合金型材。 铝合金型材室内可视表面采用粉末喷涂，室外可视表面采用氟碳喷涂。 幕墙玻璃采用8+20A+8中空Low-E钢化玻璃、10+16A+10中空Low-E钢化玻璃、8+12A+8中空Low-E钢化玻璃、10+16A+10中空Low-E钢化玻璃钢化玻璃，6+18A+6中空Low-E钢化玻璃。
图13 跨层玻璃幕墙龙骨分布图
图14 大跨度玻璃幕墙剖面图
图15 大跨度玻璃幕墙标准断面节点图
图16 大跨度玻璃幕墙标准竖向剖面节点图
2.6。 屋顶虚拟高层玻璃幕墙系统
玻璃幕墙扎根钢结构竖龙骨采用200*200*8钢管； 横梁采用180*180*6钢管； 幕墙玻璃采用8+1.52PVB+8夹层半钢化镀膜玻璃和10mm厚单片钢化镀膜玻璃。 ，12mm厚单片钢化镀膜玻璃； 中间层和大玻璃后端靠墙位置垫有10mm厚的清水混凝土板。
图17 屋顶虚拟高层玻璃幕墙三维效果图
图18 屋顶虚拟高层玻璃幕墙节点图
3. 重点难点介绍
图19 难度分析
图20 关键分析
由于工程中幕墙系统较多，且不同幕墙系统的难点和特点也不同，因此幕墙的设计和施工难度很大。 因此，在项目前期，就梳理了项目的很多重难点。 设计团队面临的主要困难包括深入设计、测量定位、安装误差控制等，这给整个设计团队带来了巨大的挑战。 设计团队协同项目技术人员制定全方位后续措施，深化设计、施工、竣工等阶段，不仅保证了项目保质保量顺利完成，也确保了整体工程荣获“中州杯”并通过绿色中国建筑之星认证等。
4、技术创新
新开发的开林项目具有楼层高、结构复杂、施工难度大等特点。 整个项目设计和建设过程中，使用了两项创新发明专利和一项系统创新方法。
4.1. 采用铝合金C型杆分担隔热型材应力的节点结构。
建筑节能是幕墙设计的基本要求，保温型材就是在这种建筑设计要求下诞生的新型建筑材料。 在国内外，特别是在冬季寒冷的国家，保温型材已广泛应用于幕墙工程中。
FT-01竖明横隐玻璃幕墙系统中，常规穿条式隔热型材由铝型材和尼龙隔热条组成。 隔热条用于将铝合金型材分隔成两部分。 然而钢结构雨棚模型，在常规幕墙工程中，由于对隔热条的性能要求，隔热条无法参与结构应力分析。 因此，在一些跨度和分区较大的幕墙中，需要将铝型材断面设计成较大的断面以满足结构计算要求，这导致材料成本增加，影响幕墙的美观。 针对上述缺点，本系统采用在隔热条位置增加铝合金C型条的解决方案，实现整个型材的室内外一体化，避免了增加室内外的设计问题。由于计算要求的剖面截面。
图21 常规螺纹铝型材节点系统三维示意图
图22 节点系统二维图
图23 系统节点模型定位尺寸图
图24 系统龙骨现场安装示意图
4.1.1. 保温节点受力分析
(1)实现室内外保温型材的接缝受力，节省材料成本，满足结构要求。 通过在隔热条上增加铝合金C型条，使整个型材室内外一体化，满足结构计算要求。
(2)严格控制铝合金C型材的尺寸及其与型材之间的间隙，减少膨胀变形。 C型条的间歇排列，降低了施工安装难度，避免了长条的施工问题，保证C型条与型材的间隙满足0.25mm的设计要求。
(3)间断排列的C形条对整体型材的热影响很小。 通过间断布置C形条，局部冷桥在加权平均计算下不仅满足热工规范的要求，而且整体传热系数提高了不到10%。
图25 系统节点热分析图1
图26 系统节点热分析图2
4.1.2. 工艺流程及操作要点
(一)工艺流程
图27 加工工艺流程图
(2)常规带材型材加工
常规条型隔热铝是采用聚酰胺尼龙66加增强玻璃纤维制成的隔热条。 它被插入铝型材的特殊槽口中，并通过特殊的机床滚压，将其连接成一体。
(3)C型条加工及安装
以实际工程为例，根据结构计算C型条的分段加工长度，并按合理距离排列。
(4)玻璃安装
安装玻璃前应检查铝合金C型条连接件是否用螺钉固定，长度、间距是否符合计算要求。 确认型材平整后方可安装玻璃；
(5)玻璃胶清洗
玻璃施工安装后，板材与铝型材之间的缝隙必须用中性耐候胶填缝。 注胶前，被胶面的干燥度应符合要求，并保证胶水的连续性。
4.2. 钢板、嵌件加工与幕墙角度调节相结合的节点结构
随着建筑水平的不断提高，角度复杂、形状各异的立面日益增多。 随之而来的问题是幕墙构件加工成本和难度的增加。
该方案主要解决倾斜玻璃幕墙垂直倾斜角度多、加工难度大、安装精度低、成本高等工程问题。 通过节点优化，采用镀锌钢板与铝合金嵌件组合调节角度，解决了上下铝合金立柱不同角度的连接问题，降低了幕墙系统构件的加工安装难度，并节省施工成本。
该调节系统的特点是在铝合金插芯成型时，在外侧增加凸腿，以保证插芯与横梁之间有足够的空间来安装钢板。 套圈和立柱内腔靠近突出腿。 两块钢板夹在卡套腿之间，紧密连接。 下插芯外侧各侧壁上各有一个开槽。 开槽内对应配置有钢板。 钢板与套圈开槽由螺栓形成。 通过有限配合，短螺栓将钢板和卡套连接在一起钢结构雨棚模型，通过加工不同尺寸和角度的钢板，可以调节倾斜幕墙的各种角度。
本发明技术方案的系统安装说明为：
(1)垂直龙骨的上下龙骨呈非垂直倾斜角度；
(2)按立龙骨上下角度加工镀锌钢板；
(3)用机器螺钉将镀锌钢板固定在铝合金立龙骨配套嵌件凸腿形成的凹槽内；
(4)将铝合金立龙骨插入铝合金立龙骨的配套嵌件中。
该调节系统的组合流程图、原理框图及系统结构图如图28、图29、图30所示。
图28 节点系统3D图
图29 节点系统二维图
图30 节点系统分解图
1-铝合金立式龙骨； 2-铝合金立龙骨配套卡套； 3-镀锌钢板； 4-机螺钉； 5-铝合金插芯凸腿；
4.3. 大跨度钢柱-装饰条组合格构断面设计分析
大跨度钢柱搭配较大的装饰条系统是当前幕墙系统中常见的形式。 将钢柱、侧向支撑和装饰条柱组合形成格构结构体系，是一种充分利用此类结构的空间优势、有效发挥材料力学性能的设计方案。 当弯矩作用在装饰材料的平行主平面上时，如图29所示，部件将产生绕虚轴的弯曲不稳定性。 当受压侧肢（装饰条柱）腹板发生屈曲时，构件将失去整体稳定性。 由于装饰条柱一般无侧向支撑，但内柱惯性矩较大，装饰条会对外部装饰柱产生约束，装饰条柱的计算长度无法根据规范确定。 因此，此类结构的设计相对复杂，需要考虑以下两个方面。
图31 点阵计算简化图
首先，此类组合的受力构件多为薄壁钢格构件。 根据幕墙及装饰条的受力形式，此类结构承受平面内外横向均布荷载。 校核柱时，不仅要校核其面内稳定性，还要校核其面外稳定性。
其次，侧柱肢的计算长度难以确定。 在进行钢结构构件稳定性验证时，计算长度是一个关键的几何参数，其取值是否合理直接关系到结构的安全性。 如果计算长度值太大，则设计会保守、不经济；如果计算长度值太小，结构就会存在安全隐患。 与传统建筑结构中的弯曲构件不同，幕墙立面和装饰条的侧向风荷载可能同时作用于结构，使得该类结构的设计更加复杂。
综合以上设计要点分析，在设计格构柱时，参照《钢结构设计标准》和《空间网格技术规程》。 如图30所示，首先对结构进行特征屈曲分析，然后将结构的一阶特征屈曲模态作为结构的初始缺陷。 缺陷的最大计算值取跨度的1/300，应用于结构进行荷载-位移分析。 全过程分析。 如图31所示，根据荷载-位移曲线分析结果，曲线在10.5处突变，即结构在此变得不稳定。 结构安全系数为10.5，大于规范要求的安全系数4.2。 整体结构满足设计要求。
图 32 特征屈曲分析结果
图 33 非线性载荷-位移曲线
5. 总结
创新是现代工作中经常提到的工作理念，也是拉近人们与世界距离的链条。 但“勇于挑战、善于创新”却是该项目施工质量控制和工程卓越的重要管理方法。 通过对不同幕墙系统的针对性分析，总结整个项目的关键问题，并重点在每个问题上实现有效突破。 这不仅为有效解决该项目的问题提供了最佳的总体策略，也为整个建筑行业提供了更好的总体策略。 升级指明了方向。
