广州国际金融中心幕墙工程技术难点与亮点解析

摘要：广州国际金融中心亦称广州西塔, 为广州城市一个最具魅力、最具商务能量的标志性建筑。笔者有幸投入广州国际金融中心幕墙工程的设计工作 ,并与大家共同努力荣幸夺得多项奖项。本着抛砖引玉想法 ,笔者将其幕墙系统主要特点、施工难点及质量控制作一简要介绍。

关键词：广州国际金融中心；幕墙系统；特点；施工难点；质量控制

中图分类号： O213文献标识码： A

一、工程概况

广州国际金融中心位于珠江新城的核心金融商务区，处于城市新中轴线上，项目东临珠江大道，西靠华夏路，南接华就路，北望花城大道，周边五星级酒店与高档写字楼林立，与广东省博物馆、广州大剧院、广州图书馆和广州市第二少年宫构成珠江新城5大标志性建筑，地上103层，地下4层，集超甲级写字楼、国际顶级豪华品牌酒店、酒店服务式公寓、高档购物商场和国际会议中心等功能于一体。

广州国际金融中心幕墙幕墙分主塔楼幕墙、裙楼及套间式办公楼两部分。幕墙面积约14万平方米，高度为434米，共103层。首先在平面上由隐框折线玻璃拼成圆弧半径分别为71m和10m的大小圆弧，大小圆弧圆滑连接组成圆润的三角。再在高度方向有规律的按5100m为半径的圆弧层叠起来，使建筑的整个体量由底部不断向上放大，在第31层处达到峰值后顺滑的内缩，直至最顶部103层。幕墙中标合同价为2.7192亿元人民币。

主要幕墙系统有：

主塔楼：

1.单元式隐框玻璃幕墙 2.单元式玻璃百叶幕墙

3.点玻拉索式幕墙（花边褶皱面）4.内庭单元式隐框玻璃幕墙（钻石面）

5.天窗（钻石面） 6.阶梯雨篷（等高线造型）

7.V型雨篷（等高线造型）

裙楼及套间式办公楼：

8.隐框玻璃幕墙 9.石材幕墙

10.铝板幕墙11.裙楼采光顶

12.裙楼游泳池屋盖12.推拉窗

主塔楼幕墙系统分布图

二、幕墙系统主要特点及施工难点

1.双曲面空间模型的构成

因建筑成双曲面造型，每层平面大小及任意上下相邻板块间的夹角均不相同，如采用均分处理将导致板块成梯形，且每层板块长度、宽度、夹角多样化，对板块设计、加工、安装及检修都会带来较大的工作量。

而采用71m和10m为半径，3.375m、4.500m为高度的大小圆柱面经过层叠、平移错位、旋转、搭接四个动作最终形成圆润的三角水晶体，在大小弧之间的梯形调整格板块起过渡作用。该方案可减少板块规格的95%，且由标准矩形板块构成，简化了设计、加工难度，提高了施工安装效率。

2.单元板以平代曲的实现

单元板以平代曲一定会存在单元板四点不共面的情况。根据模型的构成特点，大、小圆弧由标准矩形板块组成，起过渡作用的调整格由梯形板块组成。

2.1 大小弧标准矩形板块的玻璃面夹角固定为178.79度和174.27度，以两套不同的模具来适应两个不同的角度。

大弧位小弧位

2.2调整格部分通过三维模型优化，减少翘起幅度，同时为保证模具的对插角度不变，通过旋转横梁与玻璃来实现角度变化。

3.单元系统分层排水、错层排出

单元式幕墙的排水路径始终遵循“分层排水、错层排出”的原则，分成前腔雨水与后腔雨水两种不同情况。外界雨水通过批水胶条进入前腔后因自重而下落由单元板块的底部自然排出可称为前腔雨水。后腔雨水是指少量的前腔雨水进一步越过一次密封胶条进入后腔而形成的。后腔雨水本身数量已较少，并且在自重的作用下会沿着铝合金企料不断下落，直至在单元板块底部进入的下一个单元板块的接水槽中再由专门构造的排水小腔排出后腔进入前腔，沿着铝合金企料下落至下一单元的水平批水胶片处最后彻底排出。

单元式幕墙排水路径示意图

4.抛物线水槽的防水设计

由于整个单元板块的横梁呈现出一个抛物线型，在单元板块间设置挡水胶皮，完全切断了雨水汇集线路，使雨水能够按单元板块分块各自排出，大大减小了雨水由于长期汇集不断积聚而带来的渗漏可能。如上图所示。

5.单元玻璃百叶系统的后装设计

设备层和避难层单元板块的后装设计为整个幕墙单元板块的安装划分施工区段提供了可能。加大施工工作面，提高了安装效率，也为后期设备层的设备更换提供了足够操作空间。主塔楼12-13F、30-31F、48-49F、66-67F的全部以及73F、81F的局部为设备层和避难层。单元式百叶安装方式如下：

上层的玻璃百叶板块平推安装后，支座可在室内后装，采用分离式铝挂件，板块间角度由铝挂件调节。

6花边褶皱点玻拉索幕墙系统

点玻拉索幕墙由正立三角和倒立三角交替形成的弧形褶皱面，对拉索布置、张拉及接驳件构造设计有更高的要求。

6.1 根据整体外观曲度和主体结构的布置，把整个拉索共分为12个区，每个拉索分区横向拉索的两端与主体大圆钢柱相连接。创造出拉索幕墙实现复杂曲面造型的实例。

拉索分区布置图

6.2 为适应相邻玻璃板块空间角度变化多样，通过设计一种点式可多维调节的接驳件。该不锈钢连接杆相对不锈钢基座可以绕轴旋转，也可以在轴线方向前后调节；驳接爪的不锈钢后夹块相对不锈钢连接杆可以在水平面内旋转，也可以前后调节，同时由于它具有锁紧、定位等良好的机械性能，能够快速有效地实现不同空间角度玻璃板块的安装，提高工效。

不锈钢驳接件示意图

7.钻石面幕墙系统

内庭幕墙及天窗均为钻石面设计，所处位置不同，对其要求也不相同，室内部分侧重于外观要求及结构安全，而室外部分不但要满足以上要求，还要满足其防水、防风等性能要求。

7.1 内庭钻石面隐框玻璃幕墙

内庭室内幕墙位于主塔楼内庭93层-103层。采用单元式隐框玻璃幕墙，以三角形与梯形单元板块通过不同的角度组合形成钻石镜面效果,存在单个板块大支撑条件差、单点交接板块多且不共面等难点。经建模分析可通过以下方法解决：

7.1.1梯形板块4点支座支撑形式（上点悬挂，下点限位）；正三角3点支座支撑（上点悬挂，下点限位）；倒三角为两点坐立，两侧限位于梯形板块，可保证到八块玻璃板块相交的位置均有支撑点且不外露，同时确保单元板块的安全。

八块玻璃板块交接点

7.1.2 其杆件采用错位交接，达到八块玻璃板块相交的位置均有支撑点且交接杆件数量少，确保了幕墙的外观要求和单元板块安全。

7.2 天窗钻石面明框幕墙

内庭采光顶位于103层屋顶，由构件式明框幕墙形式组成三角形单个板块，其中每个三角形单元由三个玻璃板块组成，再由四个三角形板块组成一个四棱体单元。每个四棱体单元的四个端点不共面，整个中庭天窗玻璃幕墙是由多个四棱体组成。底部采用钢结构支撑，并设置擦窗轨道和吊挂点，用于清洗和节假日挂饰吊点。

天窗实景照片

由于天窗板块各个交点的标高、坡度不同。虽然脊线、谷线并存，但并不存在绝对的凹点，雨水无法在中间积存，而能够自然由高到低，向外排出。同时本系统使用了两道防水密封，体现了防水设计中“排”和“堵”的设计理念. 如在室内部分产生冷凝水，或局部的小渗漏都可已通过主梁及横梁的接水槽由脊线到谷线、中心向边部，最终通过排水软管排到室外。

通过弧形转接件来调节多变的角度，保证了主梁接水槽垂直向上，有利于天窗的接水和排水以及冷凝水的收集和防局部的渗漏问题。

天窗钢架整体吊装

支撑钢架采取整体起吊至400多米屋顶安装，施工安装难度大。

8.异形雨篷系统

雨篷造型复杂每个面板的相关尺寸均不相同，必须三维建模得出三维定位点和板块相关尺寸，施工定位和材料加工难度均较大。

阶梯雨篷位于附楼和主塔楼的连接部位，呈等高线造型。其采用3.0mm厚铝单板及中空夹胶玻璃作为饰面板,其内部由钢架支撑受力。

V型雨篷位于4F东面A2轴线上,采用3mm厚不锈钢面板作为饰面板,其内部由整体V型钢架支撑受力。

V型雨篷实景照片

三、幕墙工程的质量保证体系

1.幕墙系统性能检测――“全”、“严”

为了提高幕墙的安全性，广州西塔业主根据幕墙专家的建议，幕墙性能检测采用广州西塔“特有”的“中西合璧”的标准。所谓“中”是指国标《建筑幕墙》GB/T 21086-2007等国家标准；所谓“西”是指美标，在幕墙性能检测试验中大量运用了美国标准(ASTM E283 、AAMA 501.1-05等等)，两者穿行。一般而言，国标是偏难偏严，测试的指标值较高；而美标的要求重在模拟样板实际环境，因此特点非常鲜明。

1.1幕墙性能检测内容――“全”

本工程先后共完成了六次幕墙性能检测试验，主塔楼四次，裙楼及套间式办公楼两次。其中主塔楼单元式幕墙性能试验，分项多达21项（国标检测10项，美标检测11项）。

1.2检测过程及结果――“严”

1.2.1对结构变形的适应能力验证：

按照美标(AAMA 501.4-00)的要求，在幕墙试件的上下、左右、前后三个方向上均进行了位移测试，以模拟幕墙对百年一遇的风压作用下主体结构变形的适应能力；并且还按地震作用下主体结构位移三倍的位移量（JGJ 102-2003）来完全模拟幕墙变形适应情况，充分检测幕墙吸收变形和适应位移的能力。

按AAMA 501.4-00测试：左右（X轴）方向位移量达7.5mm前后（Y轴）方向位移量达7.5mm，竖向（Z轴）方向位移量达10.0mm。

按GB/T 18250-2000测试：左右水平（X轴）方向位移量达17.9mm，试件不出现危及人身安全的破损。

1.2.2对水密性能的高度关注：

幕墙性能检测试验内容包含有动态水密性能检测(AAMA 501.1-05)，即使用电动螺旋桨产生空气急速流动，吹袭幕墙表面，同时辅以喷淋系统不间断的喷水。这样就最大可能的模拟了真实环境下大风大雨的共同作用效应对幕墙的影响。

1.2.3 结构安全性检测：

按美标(ASTM E330-02)要求进行了150%的风荷载标准值作用下的结构安全性能检测。众所周知，在国标中风荷载的分项系数是1.4，即140%的风荷载标准值为风荷载设计值。而本次幕墙性能检测试验的检测值在达到150%的风荷载标准值（超过国标风荷载设计值）的情况下进行，这也是以往常规的试验从未经历的破坏性试验。抗风压性能最高达到-9.360kPa。

经检测单元式幕墙经过最不利工况与结构变形后仍能保持良好的幕墙性能状态。

四、质量过程控制及管理

因西塔幕墙工程的特殊性及高难度，对施工管理也提出了更高的要求，我司贯彻全面全过程质量管理的思想，运用动态控制原理，进行事前控制、事中控制和事后控制。

1、事前控制

施工之前：完成幕墙物理性能测试、材料品牌的选择及检测、制定质量计划和做好技术交底。

结构胶拉断试验结构胶剥离试验和蝴蝶试验

2、事中质量控制

施工过程：做好工序检测和隐蔽验收

防雷检测 现场抗拔力试验

3、事后质量控制

事后控制即成品完成后质量的把关，目的就是消除施工质量方面的缺陷：

淋水试验

该工程经过一年多的运行使用，没有发现任何使用功能和工程质量问题，监理、业主对工程质量非常满意。

五、工程质量基本情况

幕墙工程子分部工3个分项，分别是玻璃幕墙工程、石材幕墙工程及金属幕墙工程。167个检验批均一次验收合格。

1.幕墙工程子分部共编制工程技术资料26卷，竣工图3册。

2.幕墙工程均一次通过了以下试验：

进行了12次后置埋件的拉拔试验（化学锚栓抗拔力试验4次，预埋件抗拔力试验7次，穿墙螺杆抗拔力试验1次）、6次隐框玻璃幕墙结构胶相容性试验（SS622硅酮结构密封胶相容性试验2次，SS922超高性能结构胶相容性试验4次）、1次石材强度试验 ，6次四性试验（主塔楼办公层单元式玻璃幕墙性能检测、主塔楼酒店层单元式玻璃幕墙性能检测、主塔楼拉索体系点支承玻璃幕墙性能检测、主塔楼天窗性能检测、裙楼及套间式办公楼玻璃铝板幕墙性能检测、裙楼及套间式办公楼石材幕墙性能检测）。

以上试验和检测结果均合格，且符合设计及规范要求。

六、质量特色与亮点

1.性能测试通过了国家标准和美国标准

按国标大部分测试的指标值较高，美标采用动态测试模拟实际环境，两者参插测试，大幅提高了幕墙的质量要求。

2.幕墙玻璃选用半钢化夹胶玻璃

采用半钢化夹胶玻璃不会产生自爆，平整度好，既满足建筑安全玻璃的使用要求，也避免了因钢化玻璃自爆带来的一系列问题。

3.玻璃防护双保险

为确保超高层建筑单元式幕墙的安全性能，在玻璃边竖向增设了铝合金安全夹，与高性能结构密封胶一道形成双保险。即保证幕墙安全性，又满足了幕墙美观的需要，同时节省了胶和铝材的用量。

4.单元幕墙多重防水

“ 堵”“排”结合――根据单元板块的受力状况设置多道不同密封胶条，铝合金型材设置排水小腔，采用落差排水，分层排出。

七.结束语

广州国际金融中心工程采用了先进的复合幕墙系统，通过对其细部构造的深化设计，使幕墙充分体现了该工程建筑风格，提升了建筑设计效果， 其不仅具有良好的气密性、水密性、抗风压、平面内变形及安全性能， 而且达到了较高的节能环保要求。

施工过程中，通过采用先进的施工技术，精心组织严格质量控制，取得了良好的社会和经济效益，本工程幕墙分项申请了7项实用新型专利，并荣获以下奖项：①2012～2013年度中国建设工程鲁班奖；②二0一二年度全国建筑工程装饰奖；③广东省优秀建筑装饰工程奖；④全国建筑装饰优质工程奖。