連廊類建筑幕墻設(shè)計要點研究

周 旋 石教碧 肖 維 黨江博

1 連廊類建筑項目特點

連廊是建筑和建筑之間的連接構(gòu)筑物，根據(jù)所在位置可分為地面連廊和高空連廊。連廊既能滿足建筑功能上的要求，比如消防和連通要求，提供不受地面車輛和行人干擾的通行空間，也可以作為遮風(fēng)擋雨的場所和觀景平臺[1]。連廊主要設(shè)置于超高層建筑之間、路面擁擠的市區(qū)或樓棟之間，對外立面裝飾要求較高，因此以建筑幕墻為主。

連廊類建筑以豎向剖面輪廓為基礎(chǔ)，在平面水平方向延伸，依次連通各個建筑物，往往會橫跨馬路、綠化帶、設(shè)備管道和其他建筑構(gòu)造物等，幕墻施工時與周邊環(huán)境有著較大的相互干擾和影響。故而連廊類建筑幕墻在設(shè)計理念和技術(shù)上與傳統(tǒng)建筑有著明顯的不同。

同濟醫(yī)院主院區(qū)連廊工程總承包（EPC）項目，為同濟醫(yī)院既有建筑之間的連通工程，連廊總長度約750 m，外立面以玻璃幕墻、鋁板幕墻和玻璃采光頂為主。本文結(jié)合該項目連廊幕墻工程，對連廊類建筑幕墻的設(shè)計和施工進行系統(tǒng)的思考、分析和總結(jié)。

2 連廊類建筑幕墻設(shè)計要點

2.1 連廊類建筑幕墻設(shè)計整體要求

為了滿足建筑連廊的功能性、美觀性和舒適性，建筑連廊幕墻在面板選擇上，層間位置以玻璃幕墻為主，包梁、壓頂和底部則是以金屬幕墻或石材幕墻為主，整體效果如圖1。

圖1 典型連廊建筑外立面效果圖（來源：作者自攝）

連廊類建筑的幕墻設(shè)計要滿足快速建造、經(jīng)濟合理和美觀大方的基本要求，同時，由于連廊類建筑主體結(jié)構(gòu)以鋼結(jié)構(gòu)為主，相對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)偏差更大，幕墻的方案設(shè)計還需要能較好地適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)的偏差。根據(jù)玻璃幕墻與連廊結(jié)構(gòu)輪廓的進出位置關(guān)系，連廊類建筑玻璃幕墻可分為頂天立地式、懸掛落地式和外懸掛式。外懸掛式幕墻只用考慮結(jié)構(gòu)輪廓進出誤差，從消化結(jié)構(gòu)誤差的角度來說更為適用，在建筑設(shè)計階段，應(yīng)盡量采用外懸掛式。

2.2 連廊類建筑幕墻方案設(shè)計

連廊建筑幕墻按空間部位可分為壓頂幕墻、層間幕墻、包梁幕墻和底部幕墻。示意如圖2。

圖2 建筑連廊幕墻空間分布（來源：作者自繪）

結(jié)合同濟醫(yī)院主院區(qū)連廊工程總承包（EPC）項目介紹這四個部位的幕墻設(shè)計要點。

（1）壓頂幕墻設(shè)計。壓頂幕墻指從層間幕墻上部到屋面女兒墻收口的幕墻，以金屬幕墻或石材幕墻為主，伴隨整個連廊存在。壓頂幕墻設(shè)計的要點是避免漏水隱患、利于快捷安裝和方便專業(yè)間穿插作業(yè)。

首先，壓頂鋁板由于為迎水面，漏水隱患較大，需要從設(shè)計方案上進行規(guī)避。主要可從4 個途徑進行控制。一是按規(guī)范要求進行往內(nèi)放坡，避免雨水在壓頂幕墻頂部積累；二是盡量避免設(shè)置朝天縫，若必須設(shè)置朝天縫時應(yīng)設(shè)置在女兒墻內(nèi)側(cè)；三是在壓頂幕墻和龍骨之間宜設(shè)置一道批水鋼板[2]；四是避免在壓頂鋁板上進行開洞，連廊頂部的防雷均壓環(huán)或欄桿立柱應(yīng)通過幕墻膠縫位置伸出。

此外，壓頂幕墻在設(shè)計時還需考慮大面快捷安裝和女兒墻的收口。為減少壓頂幕墻龍骨的安裝工程量，可以在壓頂幕墻與層間幕墻連接處，直接將幕墻面板固定于層間幕墻橫向龍骨之上。固定壓頂幕墻的龍骨一端通過螺栓固定于層間幕墻主龍骨，另一端通過膨脹螺栓固定于女兒墻頂部位置。整個壓頂幕墻的龍骨可以不依賴任何措施，在連廊屋面上便可完成安裝，可以極大的提升施工效率。

最后，壓頂幕墻與其他專業(yè)存在交叉界面，除了防雷構(gòu)造外，壓頂幕墻還與女兒墻內(nèi)側(cè)的保溫和防水構(gòu)造連接，在方案設(shè)計時需要提前考慮成熟，厘清工藝穿插施工順序。尤其是屋面有幕墻施工措施（如吊籃）時，宜在女兒墻內(nèi)側(cè)設(shè)置壓頂幕墻分縫，吊籃拆除完成前完成外側(cè)面壓頂幕墻的施工，然后拆除施工吊籃，再進行屋面防水保溫的施工，最后完成壓頂收口幕墻的安裝。

（2）層間幕墻設(shè)計。層間幕墻指結(jié)構(gòu)樓板頂?shù)浇Y(jié)構(gòu)梁底部位的幕墻構(gòu)造，以框支撐玻璃幕墻為主。層間幕墻在連廊類建筑幕墻中工程量最大，對立面效果影響也最大，設(shè)計要點為幕墻系統(tǒng)選擇、節(jié)點構(gòu)造比選和專業(yè)間協(xié)調(diào)設(shè)計。

框支撐玻璃幕墻按構(gòu)造可分為單元式幕墻和構(gòu)件式幕墻。單元式玻璃幕墻的優(yōu)點是提前插入、安裝高效、質(zhì)量優(yōu)良且安全風(fēng)險較小，缺點是造價高，正常情況下必須有序安裝；構(gòu)件式玻璃幕墻的優(yōu)點是系統(tǒng)靈活多變、成本較低、可無序安裝，缺點是現(xiàn)場安裝工程量大、質(zhì)量控制難度大，安裝安全風(fēng)險高。可結(jié)合不同的項目特點和連廊類型選擇不同的幕墻系統(tǒng)，比如對于施工難度大、安全風(fēng)險高、技術(shù)條件成熟、工作面可一次性移交的高空連廊項目，應(yīng)盡量采用單元式玻璃幕墻系統(tǒng)，對于周邊環(huán)境復(fù)雜、工作面連續(xù)性較差和施工難度較小的地面連廊項目，應(yīng)盡量采用構(gòu)件式玻璃幕墻系統(tǒng)。

在層間幕墻的構(gòu)造設(shè)計上，需從模型設(shè)計、支座設(shè)計和襯板設(shè)計幾方面考慮。首先連廊類建筑層高比一般建筑要高，構(gòu)件式幕墻在考慮立柱受力模型時，面臨加大型材立柱截面尺寸及壁厚（方案一）、鋁包鋼（方案二）和雙跨設(shè)計（方案三）三種基本思路。從成本考慮自低到高依次為方案三、方案二和方案一，從安裝的便捷性來說自易到難為方案一、方案三和方案二，結(jié)合不同的項目特征和考慮的首要因素選擇合適的模型方案。支座設(shè)計即埋件方案設(shè)計，埋件應(yīng)優(yōu)先考慮固定于鋼筋混凝土之上，且以預(yù)埋件優(yōu)先，盡量避免安裝于工字鋼梁之上，以避免加大焊接作業(yè)。層間幕墻背面有結(jié)構(gòu)位置，為了美觀性需要進行遮擋。傳統(tǒng)做法有鋁板襯板、噴涂鋼板襯板和水泥板襯板。以上做法不僅成本高昂，安裝亦較為繁瑣，可考慮采用深色彩釉玻璃，彩釉位于玻璃第3 面或第4 面，不僅降低成本，還減少了襯板施工的步驟，進而壓縮施工周期。

層間幕墻還與地面裝飾、吊頂（窗簾盒）裝飾和護窗欄桿存在界面接觸。從整體美觀性和玻璃的防炸裂措施考慮，吊頂（窗簾盒）和室內(nèi)地面裝飾（如窗臺）不能與幕墻玻璃發(fā)生直接接觸[3]，因此進行幕墻高度分格設(shè)計時，需提前與室內(nèi)裝飾裝修專業(yè)復(fù)核好地面（窗臺）和吊頂（窗簾盒）完成標(biāo)高，盡量在標(biāo)高處設(shè)置幕墻橫梁以便收口。對于無法設(shè)置橫梁部位，宜在玻璃背面設(shè)置鋁方通，鋁方通與玻璃之間通過雙面貼和硅酮耐候密封膠連接并與兩側(cè)立柱固定。為提升連廊美觀性和觀景功能，層間玻璃幕墻一般為落地式設(shè)計，無窗間墻，按照規(guī)范要求，必須設(shè)置護窗欄桿。為保證美觀性和觀景功能，同時節(jié)省連廊凈寬，可將護窗欄桿于幕墻結(jié)合設(shè)計，利用不銹鋼或鋁合金夾具將鋼化夾膠玻璃固定于幕墻立柱之上，替代傳統(tǒng)的不銹鋼護窗欄桿。

（3）包梁幕墻設(shè)計。包梁幕墻指層間幕墻以下到結(jié)構(gòu)梁的外裝飾幕墻，在剖面上起于層間幕墻下端，止于主體結(jié)構(gòu)梁內(nèi)側(cè)或底部幕墻。其設(shè)計要點是便于消化吸收結(jié)構(gòu)誤差和快捷施工。包梁幕墻部位的結(jié)構(gòu)誤差主要來源于結(jié)構(gòu)梁的底標(biāo)高和結(jié)構(gòu)梁內(nèi)側(cè)的平直度，尤其是連廊很長時偏差會較大，因此在設(shè)計時要充分考慮結(jié)構(gòu)梁面到幕墻完成面的距離，預(yù)留足夠的可調(diào)誤差。同時包梁幕墻在設(shè)計時要兼顧快捷施工，可以從優(yōu)化龍骨做法和合理設(shè)置分縫兩方面進行考慮。首先是優(yōu)化龍骨做法，可以與壓頂幕墻構(gòu)造一樣，將包梁幕墻面板一端固定于層間幕墻底部橫梁之上，減少龍骨安裝工程量，還可以通過整體裝配式或者龍骨裝配式，減少環(huán)境因素制約和高空作業(yè)。其次是合理設(shè)置分縫。當(dāng)幕墻與主體結(jié)構(gòu)連接時，結(jié)構(gòu)的偏差必然導(dǎo)致面板不能都為標(biāo)準(zhǔn)分格，為避免結(jié)構(gòu)誤差和非標(biāo)分格對大面幕墻施工造成影響。可在隱蔽部位設(shè)置分縫，既保證大面幕墻快速組織設(shè)計，又可以在不影響美觀的情況下消化結(jié)構(gòu)誤差。

（4）底部幕墻設(shè)計。連廊建筑底部的常規(guī)做法有涂黑處理、鋁格柵和鋁板幕墻，可結(jié)合不同連廊項目的特點和定位進行選擇。涂黑處理和鋁格柵屬于開放式外裝飾，特點是成本較低、施工難度較小，其缺點是觀感一般且沒有保溫構(gòu)造，需要建筑主體考慮自保溫，適用于沒有保溫要求或內(nèi)保溫設(shè)計、對整體觀感要求不高的地面連廊建筑。鋁板幕墻屬于封閉式外裝飾，優(yōu)點是觀感較好，能設(shè)計保溫構(gòu)造，適用于對整體觀感要求高的項目；缺點是成本較高，施工難度較大，尤其是對于高空連廊項目，離地幾十米甚至幾百米，此時幕墻的方案設(shè)計就尤為關(guān)鍵。當(dāng)前比較可行的思路是將連廊底部幕墻設(shè)計按照裝配式進行設(shè)計[4]。先沿著連廊方向?qū)⒌撞磕粔澐譃槿舾裳b配式單元，裝配式單元在地面上將龍骨和面板拼裝完畢，龍骨上預(yù)留掛件，在連廊底部結(jié)構(gòu)位置設(shè)置掛點支座，然后將裝配式單元從地面起吊至連廊底部，將掛件固定在掛點支座之上并擰固，如此按照一定順序完成所有裝配式單元的安裝。裝配式單元之間采用插接或?qū)釉O(shè)計，并通過三元乙丙膠條進行密封。

2.3 連廊類建筑幕墻的功能設(shè)計

（1）節(jié)能設(shè)計。幕墻的節(jié)能按照透光幕墻和非透光幕墻分別設(shè)計，是建筑整體節(jié)能的一部分。透光幕墻節(jié)能主要根據(jù)建筑節(jié)能設(shè)計的相關(guān)參數(shù)，驗算玻璃的遮陽系數(shù)及傳熱系數(shù)。非透光幕墻主要以墻體保溫為主，保溫做法有外墻外保溫和外墻內(nèi)保溫兩種主要形式。由于連廊幕墻底部施工措施布置難度較大，連廊主體以鋼結(jié)構(gòu)為主，常規(guī)巖棉材料附墻安裝極為困難，因此連廊類建筑宜優(yōu)選采取室內(nèi)地面內(nèi)保溫和屋面外保溫相結(jié)合的形式以方便施工。若底部幕墻為鋁板幕墻，連廊地面也可采用外墻外保溫，在包梁鋁板和底部鋁板背面設(shè)置巖棉襯板以方便安裝，但需在幕墻構(gòu)造和主體結(jié)構(gòu)之間做好保溫封堵。

（2）消防設(shè)計。幕墻與消防相關(guān)的地方主要有消防救援窗、消防電動排煙窗和防火隔熱幕墻，多層連廊時還涉及層間防火隔斷。

幕墻消防救援窗按照建筑消防要求設(shè)計，窗口的凈高度和凈寬度均不應(yīng)小于1.0 m，下沿距室內(nèi)地面不大于1.2 m，間距不宜大于20 m 且每個防火分區(qū)不應(yīng)少于2 個，設(shè)置位置應(yīng)與消防車登高操作場地相對應(yīng)，窗口的玻璃應(yīng)易于破碎，并且應(yīng)設(shè)置可在室外易于識別的明顯標(biāo)志[5]。幕墻消防電動排煙窗根據(jù)排煙分區(qū)設(shè)計，幕墻消防排煙窗的數(shù)量、面積和開啟角度需滿足整體消防設(shè)計要求，且需要與消防控制箱聯(lián)動。需要注意的是，消防電動排煙窗一般設(shè)置在室內(nèi)頂部，需要提前梳理消防排煙窗和室內(nèi)吊頂標(biāo)高的位置關(guān)系，若消防排煙窗在室內(nèi)吊頂室標(biāo)高之上，吊頂則只能采用鋁方通格柵裝飾。

此外，當(dāng)連廊與周邊建筑主體距離過近及連廊與建筑主體連接部位，需要設(shè)置一定耐火極限的防火墻。玻璃幕墻本身作為一種不耐火的產(chǎn)品，若讓玻璃幕墻主要構(gòu)件均滿足防火和隔熱要求，其代價過于高昂且立面效果無法與大面保持一致。因此同濟項目采用的是常規(guī)玻璃幕墻背面設(shè)置砌體防火墻的形式，既滿足了規(guī)范要求，又保證了整體效果的一致性，還極大地降低了成本。

3 總結(jié)

連廊類建筑在形態(tài)上與傳統(tǒng)建筑有根本性的差異，幕墻的施工組織、面臨的環(huán)境條件和重難點有所不同，導(dǎo)致幕墻的設(shè)計基本思路和技術(shù)要點與傳統(tǒng)建筑幕墻有所差異。本文對連廊類建筑的幕墻設(shè)計要點進行思考和分析，并通過同濟醫(yī)院主院區(qū)建筑連廊項目的實踐總結(jié)，為后續(xù)類似連廊項目的幕墻設(shè)計提供一定的借鑒和參考。