试论商业建筑幕墙单元体设计与加工工艺

摘要:随着社会的发展，商业建筑不断矗立于城市之间，中部的崛起也给长沙增添了许多现代建筑的风采。运达中央广场作为长沙商业中心新区的一个标杆，完成了一个历史阶段并迈向另一个时代的标志。运达中央广场象征着对外成熟建设与生活品质的繁荣。错落有致的高楼分别代表着“过去”、“现在”、“将来”，同时也暗示出了运达中央广场的愿景：“运达，长沙未来的标杆”。近年来，单元幕墙越来越多地应用到现代高层建筑上，本文针对长沙运达W酒店建筑幕墙特点进行设计与加工分析。在方案确立与加工生产上，做了比较性的建议。重点解析了幕墙设计过程中应注意的问题与设计特点及幕墙加工的工艺流程。对其基本设计思想进行剖析，以及设计中要注意的问题进行归纳，为日后在同类型的项目提供参考，为打造精品工程、提升国内外用户眼中的中建幕墙的产品形象。

关键词：商业建筑；单元式幕墙；插件方式；加工工艺；节能

中图分类号：TE08 文献标识码：A

一、商业建筑设计与幕墙形式的联系

随着建筑业新技术、新材料的运用，建筑立面不在以单一形式体现，随之而来的是各种玻璃、金属、石材等材料根据建筑结构组成的建筑外立面形式，而这种形式也正是如今多数的建筑幕墙。中国每年都有200栋的高层建筑拔地而起，这些高楼都将与幕墙密不可分，幕墙给建筑生命也给了这栋建筑时代的标签与文化。

（一） 商业建筑形式的影响

1、商业建筑形式体现区域经济文化

城市是人类文化的长期积淀，并以一定的物质空间形式表达其文化特征。现代城市追求的是适于居住的空间环境，主张比例适宜的积极空间，有效的渲染出不同的环境气氛和空间特色。建筑在其中也是一种重要的构成要素，其表现力和感染力是丰富、深刻的，建筑的形式正向多功能、多元素综合性方向发展,它已经从单一的居住、办公衍生到人们对形式美的要求。

2、幕墙制作品质对建筑设计效果的影响

当我们提及到一个区域的商业发展的时候。必然会提及这个商业区域的建筑,建筑给我们提供的不仅是空间也是竖向交通。而建筑幕墙却是建筑展现给人们最直观最根本的东西，它反应的不仅是建筑本身的文化，也反应了这个城市的经济发展，这个城市的特色，这个城市的生命力，以及这座城市对追求者的胸怀。更能体现建筑的时代感。所以建筑幕墙的质量好坏必然会对建筑本身产生效应。国内的华润万象城就是个很好的例证，在追求商业综合体的同时，追求建筑细节，保证各方面达到的要求，从而影响建筑整体感观与商业文化。

二、W酒店幕墙单元设计与加工分析

长沙运达中央广场不仅领先于长沙市的建筑之高，也代表了长沙快速融入现代化发展的进程，体现出现代城市建筑之美。伴随着国内劳动力成本的上涨，单元式幕墙的应用越来越多，从世界第一高楼，到国内的省会城市的地标项目几乎都采用了单元式幕墙。各种设计方法，从图纸表面上看似乎相近，但仔细剖析后却有不同，与常规单元作法有异。如长沙泊富国际、上海中心、迪拜哈里法塔等也都采用了类似的设计方法。此类设计有流行趋势，那么此类作法的特点在哪，性能如何。我们在此对长沙运达中央广场做了一些设计形式的解析。

长沙运达工程的幕墙主要以玻璃幕墙为主，而又分为几种玻璃幕墙形式，主楼主要以单元式为主，裙楼主要以框架形式与点玻形式。

W酒店方案设计特点分析

W酒店单元幕墙方案分析

此次w酒店采用的单元式幕墙主要配置为：玻璃为双银low-e夹胶中空玻璃、型材为6063-T6材质。玻璃幕墙作为高层建筑的围护结构, 既应具有严格的水密、气密与防寒隔热等性能的要求, 又必须防止它因风力、地震温度变化以及由于安装或加工工艺不当而造成破裂掉落等安全事故。所以本次对于玻璃型材的选择达到了相当高的标准。尽管本次所用体系归类于横滑式单元系统；但为了该系统更加合理，也对此套系统进行了分析。本次分析分别从以下几个方面来阐述：组成材料、单元挂接方式、吊装方式、防水系统、插接方式、隔热系统、以及整体效果。首先本次单元系统主要由双挂与单挂两部分，公母立柱都为闭腔铝型材。以带明框装饰型材为主。（图1-1）为本次单元体形式。以方案节点为基础在对整个系统进行分析，主要包括:公母立柱、上横型材、下横型材等型材。对于单元式玻璃幕墙区别于构件式幕墙的专属构造共性也参照方法进行分析。单元式幕墙与主体结构的连接构造是单元式幕墙构造设计的重要组成部分，根据连接件与立柱及与支座的连接方式的不同，本次采用如下方式（图1-2）进行连接，主要是主体楼层施工在前，无法做槽型埋件。以化学螺栓在楼板两面进行连接。在配以挂座和挂轴进行调节。在挂码上我们采用精度高，难加工的铝材作为此次挂件，既能保证该工程本身因为施工间隙小需要精度高的特点，也能保证此次工程的档次。本次单元式玻璃板块在现场吊装，在挂码上设置吊装孔。在现场使用u型环软带进行连接吊装即可保证安装也可避免硬质刮伤。本次横滑式单元的上下单元板块间传力常依靠顶、底横型材构造和立柱加工构造配合传力，当水平风震作用较大时才加设传力小构件；本次以150mm插芯传力，且上下立柱间应留不小于12mm的缝隙。如今一般幕墙企业似乎对单元式玻璃幕墙的构造和防水原理耳熟能详，但由于单元

式玻璃幕墙的技术含量相对较复杂、幕墙系统的形式千变万化、各工程又各具特色，尤其是在水密性设计应用方面，在实验室至少有多达半数的单元式玻璃幕墙样品需经修复才能通过试验，实际工程中因严重漏水而不得不将单元缝注胶密封的案例也时有耳闻，本次单元式玻璃在防水上也做了充分的准备与合理的设计，在试验过程中雨水渗透达到4级都保质过关。主要依赖与各个结构的合理连接与注胶细节的把握。而我们的单元板块间依靠空间构造关系封缝，不需要也不应该用硅酮耐候密封胶封缝，而构件式幕墙在高层建筑中不论隐框还是明框均应用硅酮密封胶封缝。所以在防水上是一个单元系统是否成功的关键。（图1-3）中，我们在此次两个单元板块插接时在横滑插芯处两头分别用密封胶填实，在上横前端，有一段EPDM胶皮用来盖住公料的插芯需要的避位口，同时也会在前端同样密封。在单元插接原理上板块间的插接部位同时也是幕墙的密封部位，要保证插接部位在整个幕墙上的连续密闭性，即在单元横竖框交接的部位不得存在密封间断点。在单元板块安装时避免了与上横框的插芯发生干涉，保证了竖向插接的完整性；同时，上横框插芯上的胶条可直接压在母料的腔体内。保证了单元内横向插接密封的完整性；在竖向变位缝位置，单元左竖框的前道插芯与上横框插芯上的胶条之间存在一定的空隙，在单元左竖框的前道插芯的内壁粘接防水闭合海绵进行填充。此次在整个上中下横处都在等压腔开有气孔有效的控制因为室内外的温差与压力导致结露与玻璃破裂。在整个单元体设计效果上遵循方案设计理论，做好细节处理，处理好外装饰型材与内部型材隔热，运用pa66隔热尼龙材质阻断内部与外部型材直接的热能专递，如图（图1-4）中装饰型材与公立柱连接时靠3段连接型材固定在型材与型材中用每段长200的u型材料阻隔，同时立柱两侧的玻璃挡胶线也运用隔热材料保证室外与室内型材的导热性能。在玻璃的配置方面也能有效的防止因光造成的热能传递。真正做到节能环保于一体的设计，与相应的国家号召。

施工方案设计与机加工之间的联系

一套完成整单元幕墙设计图纸即包括相应的施工图纸，也包括后期大量的组装、加工图纸。所以我们的图纸要注意方方面面的细节。方案设计与机械加工之间的联系主要有三点。

方案图纸如何生成组装加工图纸。在我们整个工程的施工图确认后，相关的设计人员会对整个单元工程进行有序的编号，编号主要是为了后期板块相对应的位置安装。编完号在对每种板块进行面材编号。在整个板块编号的过程中我们要注意一下几点：1、注意面材、高度、型材的类型。2、注意板块编号是否重复。3、编号整体的数量核对。然后对大样节点进行拆分，分析相关节点之间的构成关系，各种材料的搭接特点，进行初步的组装模拟，最终敲定零件加工图。

按图加工应具备条件。在设计人员对整个工程的图纸、料单进行下发之前，相关的工艺人员会对当前的图纸，任务单，料单进行检查，使最终加工无问题，在进行首样的加工下发。在整体的加工前期，应该具备以下条件：1、整个需要加工板块图纸完整无缺失。2、符合相关规范。3、整个材料无露项。4、尺寸、标注、导向、材料对应编号、玻璃对应编号等细节无误。5、来料正确。 6、项目有具体的板块生产排期。此项涉及到生产是按面生产还是按层，也涉及到加工周期问题。所以要有效的完成一个工程的单元板块安装必须要做到各方面配合到位。

设计规范与加工规范。建筑幕墙是一个建筑最外层的一部分，对建筑安全至关重要。一个好的单元幕墙不仅需要在施工方面做足相关要求，在前期加工生产上也需要对设计规范坚定不移的实行。单元式幕墙不同于框架或其他幕墙形式，一个板块的质量就决定整个工程的质量。做到了按图加工，按规范设计才能保质保量的完成一个合格的产品。要具体到材料的厚度、力学的计算、五金件的质量、各种加工尺寸是否符合规范。

（二）W酒店单元板块加工过程分析

1、前期材料准备与机加工部分

在加工厂生产部接到设计方发放单元幕墙板块零件加工图、组装图、材料单及综合目录明细表，生产部负责详细核对各表单上数据是否一致。约在加工前15个工作日熟悉以上图纸。后期待材料依次入库之后进行材料领用。本次W酒店材料主要分为：铝材、面材（玻璃、铁皮、防火岩棉、装饰盖）、胶条、胶、以及紧固件和辅材。

在对材料清点与核实后，生产部按明细表开材料领用单到仓库领取材料。要求型材代号与规格准确、表面涂层或氧化层无划伤。在检查材料的时候可以根据设计方给的技术交底，也可以参照该公司的企业标准。

材料领取之后，对铝型材进行开料，按照图纸长度尺寸进行切割，对应不同板块编号进行分类放置，待下一步型材加工用。

在加工时应严格按加工图纸尺寸（对照细目表、套材表）要求加工,各项检查严格执行。在加工过程中对型材表面注意保护，避免划伤。每道工序之后必须把铝屑清理干净，清理毛刺。按类存放，相似型材不能混淆，以便对应任务清单。此次公母立柱上方，对于切角型材更应注意，切角角度更需准确，时常抽检对铣豁口的地方要复核尺寸。

加工完成型材加工后，下一步就是对部分型材与辅材进行局部调整，如料头变形、组件注胶、豁口尺寸等，保证组装时更加紧密。在机械加工部分对于设计来说，必须保证图纸各个地方正确，避免批量错误。

2、组装部分与后期成品保护

在做完前期下料与加工部份后对型材归类。开始组装部分，组装主要分以下几个步骤：1、按组装图细明细把所需要的型材、附件准备齐全。依据任务清单准备开始组装，在组装前对需要提前穿接的胶条做出整理备用，把横竖框上的胶条先穿好, 两端各留10mm使胶条处于自然状态（不要拉得过紧）。最后对于竖框胶条槽口用钳子捏扁，两端余量现场安装时再切掉，以防止胶条松动、变形、脱落。

组框时注意横竖框接头处平整（以内视面为主），不允许出现阶差；板块外形尺寸公差为±1mm，对角线尺寸公差控制在±3mm之内，进行对角复尺。横竖框组装后，横框开口部位按组装图所示打密封胶，凡打胶处型材表面在打胶之前必须用工业酒精清洗。以保障下一步面材的安装。

2、对照组装明细中的编号选取要用的背板组件,按组装图要求进行组装。把背板组件平放在框架上，进行防腐蚀处理，再进行安装，按图纸的安装尺寸对应位置由板块组框背部进行安装。用工业酒精对需要注胶缝隙进行清理完后开始注与型材颜色相近的灰色密封胶，来吻合美观度。

3、下一步就是对中空夹胶玻璃组件编号选取组件, 按组装图要求进行组装。全部平落在框架上, 使副框边距与玻璃位置相对应, 由上向下推到位, 放置橡胶垫。使玻璃底边与橡胶垫实接触, 两侧与框架边缘对齐。待玻璃位置调整准确后进行清理残留物，进入无尘注胶室等待结构胶的工序。在注胶过程中我们要注意挡胶胶条，双面贴等是否完整。注胶完成后，放上固定架养护。

4、在对养护完成的板块进行最后一道加工处理工序， 先在工艺孔处涂密封胶,然后压入密封塞,要求外视效果美观、干净。检测单元幕墙板块的外形尺寸, 清理残留物。对中空夹胶玻璃组件周边进行泡面棒的塞缝打密封胶。把单元幕墙板块内外视面清理干净,单元幕墙板块代号标识标在统一位置,以便于查找。再次进行密封胶的养护。

5、质量检测人员核对各工序有无漏检，标识上有无漏项，对外形尺寸按组装图检验，对注胶质量进行检验。对照组装图，检验组件有无少装、漏装，螺栓是否松动一一检查。并对合格品按标识作好记录，以备查找。成品检验时着重检查，单元幕墙板块的外形尺寸，注胶质量，玻璃、背板及铝型材的表面质量。而板块必须在表面开始固化前进行固化养护，在完全固化前不得搬动。最后对板块一一打包，做整体上货架的准备，发运项目工地。

最后对本次单元板块加工的所有不合格材料进行分析，铝材的主要问题，第一是氟碳喷涂与粉末喷涂的色差比较大，第二就是部份型材出现变形。玻璃合片存在高差和损角。部份胶条出模没有达到图纸要求形状。部份紧固件不合格，铁皮喷涂表面有划伤，双面贴颜色不对等问题。虽然这些问题不是很大，但对于生产一个合理的板块是至关重要的，也是在加工生产过程中必须保证的一个问题。做到加工前期无障碍，加工后期无影响。真正把高水准、高质量的合理产品推向每一个业主，实现公司的宗旨，走可持续发展观。为今后开阔市场与提高企业知名度做足准备。

3、W酒店图纸设计与加工生产之间的联系

一个好的成品单元板块既离不开合理的设计也离不开精准的加工，所以说二者是相辅相成的，而设计是加工的根本，加工是设计的需求。对于设计图纸来说，加工生产中每一道程序都息息相关。设计的零件图是零件最终达到的形状、尺寸和各项技术要求的图，零件图中需要的工艺是为达到零件设计图样的最终要求。例如此次图纸中一个M6的机丝，对应材料的厚度必须大于5mm，而钻孔大小，对应铝材过孔ψA为6.5±0.5, 过牙ψB为4.8±0.5。这种时候我们的图纸是否反映清楚，材料厚度是否达到要求是很关键的。单元框粘双面贴工序时是否有玻璃空余涂黑，单元横竖框端面涂密封胶工序图纸是否表示清楚，安装单元背板时是否在不同材料做防腐处理等诸多细节对我们的加工流程都会有影响，如果这些细节不完善，图纸不规范，那么所出的成品也会达不到理想的要求。本次方案为最新节能型单元板块，除了在室内和室外相接处用pa66尼龙材料隔热外，玻璃的配置也是相当的高，所以对型材在配套选择上至关重要。这些都涉及到最后加工上，比如玻璃和竖向挡边就因为隔热型材的形状导致胶缝过大，加工时用胶过多。如果前期在选材上有问题，那么加工的时候可能会出现，型材筋、孔位、角度大小等影响最终成型。经过分析对比我们知道，只有在大体方向与细节处理上得到有效的保证，才能在后面的加工上提供各项步骤的效率。在有限的时间内完成我们所需要的产品。

三、合理的设计与优秀的加工工艺的重要性

（一）合理的方案与完善的图纸对加工流程的作用

1、板块加工图纸应理论结合实际

对整个方案到加工组装图纸的把握与设计上，要考虑周到使其完善，这样在加工生产的同时才会得到保障，提供效率。完善的图纸对加工来说总体概况有以下几点作用：1、便于设计表达功能需求和数据需求得到解决；2、便于两类人员共同理解现行的组框方式与加工意图；3、快速的掌握整个流程的情况；4、有利于系统加工。在对避位，孔位，切割方式，安装方式，安装次序上也应该做足功夫，比如这次远东在对部分玻璃需要涂黑时，是提前来进行这道工序，所以说，在整个图纸下发的过程中，我们不仅要保障方案的完整还有对加工操作方式加工工艺有一定的了解，避免最后因某个细节未考虑周全而影响生产。只有做到合理的方案与完善的图纸把理论与实际结合，最终才能让我们的成品能保质保量送往现场安装。

2、充分的设计与精准加工结合的优势

在整个设计制图过程，不仅要保障个个环节的连贯性，还要保障图纸的准确性。特别是涉及到机械加工的零件加工图，不仅要结合各项设计规范，还要考虑各种加工环境，与加工器械。在对应加工方式与习惯上虽然很多加工厂的形式不一，但基本不变。要想达到精准的加工，图纸要做到，标注清晰、表示正确、尺寸对应明了、倒向正确、细节处理恰当、考虑周到、及时沟通、做好交底。以及对部分需要处理的细节必须要求。而在加工时做好，也需要做到，按图加工、毛刺及时处理、细节加工到位、组装准确、材料得到保证、成品保护到位等。二者结合，在成品安装完成时不仅得到质量的保证也会使整体建筑得到更加完美。

结束语

这次作为长沙运达项目的一名设计，在与远东幕墙的合作上我感触很深，让我在做设计的同时学到了许多完善机械常识与完美的工作态度，也更清楚的了解了自己今后在设计上的方向。特别要感谢公司领导，在整个项目的前期设计与加工工作上的指导和帮助，在未来的工作上更上一层楼。我相信在中国建筑的带领下我们能做出精品走出国门，更能把长沙运达做出一份完美的答卷交给业主。由于学识尚浅，本文如有不正之处望指正。

参考文献

1.玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003。

2.幕墙制作工 出版社：中国铁道出版社 作者：张海英。

3.幕墙设计 出版社：中国建筑工业出版社 作者：（美）迈克尔克罗斯比。

4. 青岛国航大厦单元幕墙难点对策作者：龙文志。