超高层建筑空间曲面幕墙工程设计分析——珠海中心幕墙设计案例

1 引言

　　建筑设计在全球各地掀起创新高潮，建筑外表皮不断尝试突破极限，空间异形的建筑外观越来越普遍、流行。幕墙作为建筑的外维护结构，直接影响到建筑视觉效果的表达。为实现空间异形的建筑外观，同时满足幕墙系统结构安全、各项性能可靠，对幕墙设计提出了越来越高的要求。

　　单元式幕墙在超高层建筑中应用越来越广泛，对于造型方正的建筑外观，幕墙设计很容易实现，对于有规律变化的曲面造型建筑外观，幕墙采用以折代曲、异形板块等处理方式来实现。但是对于空间异形、没有任何规律变化的建筑外观，仅采用以前传统的设计思路，是难以实现的。

　　本文通过珠海中心幕墙工程设计案例，对空间扭曲、相邻楼层无任何规律的错层幕墙进行设计探讨分析。

　　2 工程概述

　　珠海中心项目座落于珠海市香洲区湾仔十字门中央商务区，与澳门及珠海横琴自贸区隔海相望，建筑面积146836平方米，幕墙面积5.7万平方米，地上65层，建筑高度328.8m，主体结构为钢筋混凝土框架-核心筒结构（词条“核心筒结构”由行业大百科提供），为珠海第一高楼、珠海地标性建筑。首层为入口大堂，2-34层为办公区，35-65层酒店客房区及酒店配套区，并设有8、16、35、51层四层避难层。

　　项目幕墙类型有单元式玻璃幕墙系统、拉索单元式幕墙系统、拉索点玻幕墙系统、石材陶土板幕墙系统、雨篷幕墙系统等，其主要系统为单元式玻璃幕墙系统，约占90%的幕墙工程量，也是项目设计的重点与难点。单元式玻璃幕墙系统为横隐竖明幕墙类型，采用铝合金立柱和横梁（词条“横梁”由行业大百科提供），玻璃采用8+1.52PVB+8+12A+12mm钢化中空夹胶Low-E超白玻璃，其他材料均采用绿色环保材料，整个玻璃幕墙系统满足国家节能环保相关规范要求。

　　3 单元式幕墙设计分析

　　3.1建筑体态特征

　　该建筑外皮由两个没有任何规律的空间弧形体相交而成，A弧线旋转而成A弧体，详见图一、图二，B弧线旋转而成B弧体，详见图三、图四，两弧体相交，详见图五，形成的建筑幕墙外皮，详见图六。

　　该建筑为没有任何规律的自由空间扭曲体，每一个标高位置平面的圆心不在同一铅垂线上且圆半径都不相同，外形极其复杂，无任何规律可循。

　　3.2幕墙外形优化分析

　　对于空间扭曲幕墙设计，首先对建筑外皮进行模型优化分析，既能满足幕墙安装的可行性，同时尽量接近原建筑外形，进而再对幕墙系统进行设计分析。

　　对建筑外皮模型进行优化分析，先逐层对外皮进行修正分析，从经济适用、加工和安装的可行性方面考虑，应采用以折代曲的方式处理。由于该立面形成过程中，平面圆心不在同一铅垂线上，随着层高的变化，半径也在变化，因此，幕墙单元板块(平板)为适应立面造型，会出现四点不共面情况，如图七所示。

　　本工程单元板块总数量为7658块，板块翘曲（词条“翘曲”由行业大百科提供）值从0变化到25mm，且没有任何规律地变化，板块翘曲值分布比例图详见图八。为解决板块翘曲的问题，既能满足幕墙安装的可行性，同时尽量接近原建筑外形，每个楼层优化处理为折线形状，相邻上下楼层进行错层分离的方法来处理，详见图九。

　　由于立面造型的特殊性，相邻楼层是没有任何规律的错层，如图十所示。

　　3.3幕墙设计分析

　　对于相邻楼层无任何规律的错层幕墙设计，我们设计了一种分离式水槽方法，即将单元板块的顶横梁拆分为顶横料和水槽料，通过螺栓连接，顶横料适应本层幕墙边线，水槽料适应上层幕墙边线，顶横梁和水槽料之间的位置关系可以不断的调整，从而可以解决错层无规律的幕墙设计问题，如图十一。

　　这种设计方法很好地解决了空间自由扭曲幕墙的问题。

　　本工程项目典型大样图，详见图十二。幕墙主要横向分格约1.6米，层高有4.6米、5.0米，幕墙板块之间的水平夹角、竖向夹角均为变值，且没有规律。

　　节点设计详见图十三、图十四，三维示意图详见图十五。

　　现场施工图片，如图十六、十七。