连廊类建筑幕墙设计要点研究

2023-02-27石教碧党江博

中国建筑装饰装修 2023年3期

周旋石教碧肖维党江博

1 连廊类建筑项目特点

连廊是建筑和建筑之间的连接构筑物，根据所在位置可分为地面连廊和高空连廊。连廊既能满足建筑功能上的要求，比如消防和连通要求，提供不受地面车辆和行人干扰的通行空间，也可以作为遮风挡雨的场所和观景平台[1]。连廊主要设置于超高层建筑之间、路面拥挤的市区或楼栋之间，对外立面装饰要求较高，因此以建筑幕墙为主。

连廊类建筑以竖向剖面轮廓为基础，在平面水平方向延伸，依次连通各个建筑物，往往会横跨马路、绿化带、设备管道和其他建筑构造物等，幕墙施工时与周边环境有着较大的相互干扰和影响。故而连廊类建筑幕墙在设计理念和技术上与传统建筑有着明显的不同。

同济医院主院区连廊工程总承包（EPC）项目，为同济医院既有建筑之间的连通工程，连廊总长度约750 m，外立面以玻璃幕墙、铝板幕墙和玻璃采光顶为主。本文结合该项目连廊幕墙工程，对连廊类建筑幕墙的设计和施工进行系统的思考、分析和总结。

2 连廊类建筑幕墙设计要点

2.1 连廊类建筑幕墙设计整体要求

为了满足建筑连廊的功能性、美观性和舒适性，建筑连廊幕墙在面板选择上，层间位置以玻璃幕墙为主，包梁、压顶和底部则是以金属幕墙或石材幕墙为主，整体效果如图1。

图1 典型连廊建筑外立面效果图（来源：作者自摄）

连廊类建筑的幕墙设计要满足快速建造、经济合理和美观大方的基本要求，同时，由于连廊类建筑主体结构以钢结构为主，相对于钢筋混凝土结构偏差更大，幕墙的方案设计还需要能较好地适应主体结构的偏差。根据玻璃幕墙与连廊结构轮廓的进出位置关系，连廊类建筑玻璃幕墙可分为顶天立地式、悬挂落地式和外悬挂式。外悬挂式幕墙只用考虑结构轮廓进出误差，从消化结构误差的角度来说更为适用，在建筑设计阶段，应尽量采用外悬挂式。

2.2 连廊类建筑幕墙方案设计

连廊建筑幕墙按空间部位可分为压顶幕墙、层间幕墙、包梁幕墙和底部幕墙。示意如图2。

图2 建筑连廊幕墙空间分布（来源：作者自绘）

结合同济医院主院区连廊工程总承包（EPC）项目介绍这四个部位的幕墙设计要点。

（1）压顶幕墙设计。压顶幕墙指从层间幕墙上部到屋面女儿墙收口的幕墙，以金属幕墙或石材幕墙为主，伴随整个连廊存在。压顶幕墙设计的要点是避免漏水隐患、利于快捷安装和方便专业间穿插作业。

首先，压顶铝板由于为迎水面，漏水隐患较大，需要从设计方案上进行规避。主要可从4 个途径进行控制。一是按规范要求进行往内放坡，避免雨水在压顶幕墙顶部积累；二是尽量避免设置朝天缝，若必须设置朝天缝时应设置在女儿墙内侧；三是在压顶幕墙和龙骨之间宜设置一道批水钢板[2]；四是避免在压顶铝板上进行开洞，连廊顶部的防雷均压环或栏杆立柱应通过幕墙胶缝位置伸出。

此外，压顶幕墙在设计时还需考虑大面快捷安装和女儿墙的收口。为减少压顶幕墙龙骨的安装工程量，可以在压顶幕墙与层间幕墙连接处，直接将幕墙面板固定于层间幕墙横向龙骨之上。固定压顶幕墙的龙骨一端通过螺栓固定于层间幕墙主龙骨，另一端通过膨胀螺栓固定于女儿墙顶部位置。整个压顶幕墙的龙骨可以不依赖任何措施，在连廊屋面上便可完成安装，可以极大的提升施工效率。

最后，压顶幕墙与其他专业存在交叉界面，除了防雷构造外，压顶幕墙还与女儿墙内侧的保温和防水构造连接，在方案设计时需要提前考虑成熟，厘清工艺穿插施工顺序。尤其是屋面有幕墙施工措施（如吊篮）时，宜在女儿墙内侧设置压顶幕墙分缝，吊篮拆除完成前完成外侧面压顶幕墙的施工，然后拆除施工吊篮，再进行屋面防水保温的施工，最后完成压顶收口幕墙的安装。

（2）层间幕墙设计。层间幕墙指结构楼板顶到结构梁底部位的幕墙构造，以框支撑玻璃幕墙为主。层间幕墙在连廊类建筑幕墙中工程量最大，对立面效果影响也最大，设计要点为幕墙系统选择、节点构造比选和专业间协调设计。

框支撑玻璃幕墙按构造可分为单元式幕墙和构件式幕墙。单元式玻璃幕墙的优点是提前插入、安装高效、质量优良且安全风险较小，缺点是造价高，正常情况下必须有序安装；构件式玻璃幕墙的优点是系统灵活多变、成本较低、可无序安装，缺点是现场安装工程量大、质量控制难度大，安装安全风险高。可结合不同的项目特点和连廊类型选择不同的幕墙系统，比如对于施工难度大、安全风险高、技术条件成熟、工作面可一次性移交的高空连廊项目，应尽量采用单元式玻璃幕墙系统，对于周边环境复杂、工作面连续性较差和施工难度较小的地面连廊项目，应尽量采用构件式玻璃幕墙系统。

在层间幕墙的构造设计上，需从模型设计、支座设计和衬板设计几方面考虑。首先连廊类建筑层高比一般建筑要高，构件式幕墙在考虑立柱受力模型时，面临加大型材立柱截面尺寸及壁厚（方案一）、铝包钢（方案二）和双跨设计（方案三）三种基本思路。从成本考虑自低到高依次为方案三、方案二和方案一，从安装的便捷性来说自易到难为方案一、方案三和方案二，结合不同的项目特征和考虑的首要因素选择合适的模型方案。支座设计即埋件方案设计，埋件应优先考虑固定于钢筋混凝土之上，且以预埋件优先，尽量避免安装于工字钢梁之上，以避免加大焊接作业。层间幕墙背面有结构位置，为了美观性需要进行遮挡。传统做法有铝板衬板、喷涂钢板衬板和水泥板衬板。以上做法不仅成本高昂，安装亦较为繁琐，可考虑采用深色彩釉玻璃，彩釉位于玻璃第3 面或第4 面，不仅降低成本，还减少了衬板施工的步骤，进而压缩施工周期。

层间幕墙还与地面装饰、吊顶（窗帘盒）装饰和护窗栏杆存在界面接触。从整体美观性和玻璃的防炸裂措施考虑，吊顶（窗帘盒）和室内地面装饰（如窗台）不能与幕墙玻璃发生直接接触[3]，因此进行幕墙高度分格设计时，需提前与室内装饰装修专业复核好地面（窗台）和吊顶（窗帘盒）完成标高，尽量在标高处设置幕墙横梁以便收口。对于无法设置横梁部位，宜在玻璃背面设置铝方通，铝方通与玻璃之间通过双面贴和硅酮耐候密封胶连接并与两侧立柱固定。为提升连廊美观性和观景功能，层间玻璃幕墙一般为落地式设计，无窗间墙，按照规范要求，必须设置护窗栏杆。为保证美观性和观景功能，同时节省连廊净宽，可将护窗栏杆于幕墙结合设计，利用不锈钢或铝合金夹具将钢化夹胶玻璃固定于幕墙立柱之上，替代传统的不锈钢护窗栏杆。

（3）包梁幕墙设计。包梁幕墙指层间幕墙以下到结构梁的外装饰幕墙，在剖面上起于层间幕墙下端，止于主体结构梁内侧或底部幕墙。其设计要点是便于消化吸收结构误差和快捷施工。包梁幕墙部位的结构误差主要来源于结构梁的底标高和结构梁内侧的平直度，尤其是连廊很长时偏差会较大，因此在设计时要充分考虑结构梁面到幕墙完成面的距离，预留足够的可调误差。同时包梁幕墙在设计时要兼顾快捷施工，可以从优化龙骨做法和合理设置分缝两方面进行考虑。首先是优化龙骨做法，可以与压顶幕墙构造一样，将包梁幕墙面板一端固定于层间幕墙底部横梁之上，减少龙骨安装工程量，还可以通过整体装配式或者龙骨装配式，减少环境因素制约和高空作业。其次是合理设置分缝。当幕墙与主体结构连接时，结构的偏差必然导致面板不能都为标准分格，为避免结构误差和非标分格对大面幕墙施工造成影响。可在隐蔽部位设置分缝，既保证大面幕墙快速组织设计，又可以在不影响美观的情况下消化结构误差。

（4）底部幕墙设计。连廊建筑底部的常规做法有涂黑处理、铝格栅和铝板幕墙，可结合不同连廊项目的特点和定位进行选择。涂黑处理和铝格栅属于开放式外装饰，特点是成本较低、施工难度较小，其缺点是观感一般且没有保温构造，需要建筑主体考虑自保温，适用于没有保温要求或内保温设计、对整体观感要求不高的地面连廊建筑。铝板幕墙属于封闭式外装饰，优点是观感较好，能设计保温构造，适用于对整体观感要求高的项目；缺点是成本较高，施工难度较大，尤其是对于高空连廊项目，离地几十米甚至几百米，此时幕墙的方案设计就尤为关键。当前比较可行的思路是将连廊底部幕墙设计按照装配式进行设计[4]。先沿着连廊方向将底部幕墙划分为若干装配式单元，装配式单元在地面上将龙骨和面板拼装完毕，龙骨上预留挂件，在连廊底部结构位置设置挂点支座，然后将装配式单元从地面起吊至连廊底部，将挂件固定在挂点支座之上并拧固，如此按照一定顺序完成所有装配式单元的安装。装配式单元之间采用插接或对接设计，并通过三元乙丙胶条进行密封。

2.3 连廊类建筑幕墙的功能设计

（1）节能设计。幕墙的节能按照透光幕墙和非透光幕墙分别设计，是建筑整体节能的一部分。透光幕墙节能主要根据建筑节能设计的相关参数，验算玻璃的遮阳系数及传热系数。非透光幕墙主要以墙体保温为主，保温做法有外墙外保温和外墙内保温两种主要形式。由于连廊幕墙底部施工措施布置难度较大，连廊主体以钢结构为主，常规岩棉材料附墙安装极为困难，因此连廊类建筑宜优选采取室内地面内保温和屋面外保温相结合的形式以方便施工。若底部幕墙为铝板幕墙，连廊地面也可采用外墙外保温，在包梁铝板和底部铝板背面设置岩棉衬板以方便安装，但需在幕墙构造和主体结构之间做好保温封堵。

（2）消防设计。幕墙与消防相关的地方主要有消防救援窗、消防电动排烟窗和防火隔热幕墙，多层连廊时还涉及层间防火隔断。

幕墙消防救援窗按照建筑消防要求设计，窗口的净高度和净宽度均不应小于1.0 m，下沿距室内地面不大于1.2 m，间距不宜大于20 m 且每个防火分区不应少于2 个，设置位置应与消防车登高操作场地相对应，窗口的玻璃应易于破碎，并且应设置可在室外易于识别的明显标志[5]。幕墙消防电动排烟窗根据排烟分区设计，幕墙消防排烟窗的数量、面积和开启角度需满足整体消防设计要求，且需要与消防控制箱联动。需要注意的是，消防电动排烟窗一般设置在室内顶部，需要提前梳理消防排烟窗和室内吊顶标高的位置关系，若消防排烟窗在室内吊顶室标高之上，吊顶则只能采用铝方通格栅装饰。

此外，当连廊与周边建筑主体距离过近及连廊与建筑主体连接部位，需要设置一定耐火极限的防火墙。玻璃幕墙本身作为一种不耐火的产品，若让玻璃幕墙主要构件均满足防火和隔热要求，其代价过于高昂且立面效果无法与大面保持一致。因此同济项目采用的是常规玻璃幕墙背面设置砌体防火墙的形式，既满足了规范要求，又保证了整体效果的一致性，还极大地降低了成本。