菱形板块幕墙设计浅析

刘超阳 深圳市特区建设发展集团有限公司，深圳 518000

1 引言

对于菱形板块的幕墙来说，立柱并不垂直于楼面，横梁与立柱之间夹角也不是90°；因此在幕墙设计时存在着一定的难度，如何保证幕墙结构的安全及方便施工，值得进行探讨。

2 工程概况

本项目为一高档写字楼，地上40 层，建筑高度为170.15 米，平面图为正六边形，外立面幕墙由菱形板块构成。

建筑图立面见图1，平面图见图2，局部大样图见图3。

图1

图2

图3

3 菱形板块设计

3.1 菱形板块分析

整体立面由菱形板块构成，板块尺寸（宽）2560mm×（高）4000mm，每四个菱形板块组成一个大的菱形，大菱形板块的四个角设置了一个铝板四棱锥体，锥体顶为一个穿孔铝板的锥尖，内置LED 灯具，每个大菱形板块内设置一个开启扇。

幕墙与横梁的关系不是垂直的，使得两者的连接也需采用特殊构造。

由于开启扇板块不是矩形，开启方式也不同于普通幕墙。

3.2 立柱设计

3.2.1 立柱与主体结构的连接设计

由于菱形板块幕墙立柱与楼面在幕墙平面内不是互相垂直的，立柱与主体结构的连接就不同于普通幕墙，在设计中需综合考虑，使连接构造既便于施工又能保证质量。

主体结构梁为高430mm 的工字钢梁，为了避免安装立柱时在主体钢梁上进行焊接，在主体钢梁上预先设置了加筋钢板。

图4

支座转接件采用钢板制作，为了保证其刚度，在其背面加焊二条加强筋板。

支座连接件通过角码用螺栓固定在主体钢梁的加筋钢板上，运用水平与垂直方向的腰形长孔，在安装时可实现前后、左右及上下方向的三维调节。

热镀锌角钢支座用螺栓固定在支座转接件上，通过设置的腰形长孔，可实现左右及上下方向的调节，保证了立柱的安装精度。

3.2.2 立柱的计算

普通幕墙立柱为单向受弯构件，菱形板块幕墙立柱则为双向（风荷载、自重）受弯构件。在进行计算时应注意这一点。

3.3 立柱与横梁的连接设计

为了保证幕墙的内视效果，在横梁的后端增加一扣盖，使其在外形上与立柱相同。

图5

幕墙与横梁的关系不是垂直的，使得两者的连接也需采用特殊构造。见图5，在横梁上设置两扣槽，使横梁与角码能方便可靠地连接。

如果采用普通角码，对穿螺栓无法紧固，为此专门设计两种特制连接角码，解决了立柱与横梁的连接问题。

3.4 开启扇的设计

由于开启扇板块不是矩形，开启方式也不同于普通幕墙。开启扇为一倒置梯形，上底宽1890mm，下底宽586mm，高1020mm，面积为1.26m2；自重约500N。

由于开启扇左右边不平行，无法采用传统的上悬窗的开启方式，所以采用平推窗的开启方式。

3.5 四棱铝板锥体的设计

四棱锥体的结构复杂，锥体底部的四根铝合金型材需与立柱、横梁可靠地连接，构成一矩形框架来安装玻璃板块及铝板锥体；为此专门设计了多种连接角码，保证了这些铝合金型材能用螺栓方便、可靠地连接起来。