1 引言

　　1.1 上海中心大廈外幕墻概況上海中心大廈坐落于陸家嘴核心地區(qū)，是高度632米的綠色“垂直城市”。外幕墻懸掛于每區(qū)頂部的設(shè)備層鋼桁架結(jié)構(gòu)，螺旋收縮上升，并內(nèi)外層幕墻之間形成21個宏偉的空中花園。

　　上海中心大廈外幕墻具有板塊數(shù)量眾多、幾何形狀復(fù)雜和柔性懸吊等顯著特征，我們采用系統(tǒng)性方法，大量采用新技術(shù)、新工藝、新材料，實現(xiàn)建筑設(shè)計理想。

　　外層幕墻由：外部A幕墻，幕墻支撐系統(tǒng)(CWSS)共同構(gòu)成了建筑外維護(hù)幕墻系統(tǒng)。

　　本文重點介紹和總結(jié)了上海中心大廈外幕墻相關(guān)施工技術(shù)及路徑。由于設(shè)計策劃是施工工藝的保障，所以從基礎(chǔ)設(shè)計方案確定、細(xì)節(jié)優(yōu)化設(shè)計、加工工藝入手，系統(tǒng)展開了相關(guān)設(shè)計、測量和施工聯(lián)動方法。包括：工廠化生產(chǎn)方式的確定，集成設(shè)計施工，變位吸收和連續(xù)可調(diào)節(jié)設(shè)計及施工聯(lián)動等;足尺視覺試驗是，結(jié)構(gòu)體系驗證的“確實性之母”，介紹了測試條件、測試內(nèi)容和測試要點等;BIM技術(shù)是實現(xiàn)以上設(shè)計施工聯(lián)動的重要而必不可少的工具，所以重點介紹了BIM技術(shù)在該項目中的一些具體應(yīng)用情況。

　　1.2 技術(shù)路徑和關(guān)鍵點

　　面對建筑規(guī)模宏大-板塊數(shù)量眾多，幾何形狀復(fù)雜-空間扭轉(zhuǎn)縮放以及結(jié)構(gòu)體系獨特-大型柔性懸吊的建筑幕墻，需要認(rèn)真總結(jié)過去大型項目的實施經(jīng)驗，充分尊重幕墻發(fā)展趨勢，利用先進(jìn)理念和手段，正確選擇技術(shù)路線，才能順利的實施此類項目。

　　隨著建筑國際化和新材料、新結(jié)構(gòu)、新功能、新設(shè)備、新工藝、新設(shè)計方法，特別是新理念的運用，建筑幕墻作為建筑內(nèi)部和外部空間過渡功能層，表現(xiàn)出更加節(jié)能環(huán)保、集成化、模塊化、智能化、裝配化、個性化等特點。隨著建筑設(shè)計在世界各地掀起創(chuàng)新高潮，建筑外皮不斷嘗試突破極限，追求性能更好、功能更強(qiáng)、材料更先進(jìn)的創(chuàng)新產(chǎn)品。

　　上海中心外幕墻功能和意義：

　　1、 象征意義：上海的名片之一;地區(qū)標(biāo)志;是開放和面向未來的文化象征物;

　　2、建筑物理功能：控制：保溫、采光、遮陽、防風(fēng);阻擋：防水/防潮、防噪音、防火、防雷;協(xié)調(diào)：吸收和適應(yīng)主體變形;節(jié)能率達(dá)55%以上(上海中心綜合節(jié)能率達(dá)54.3%);

　　3、 安全/防護(hù)適應(yīng)：特別是能適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)不均勻沉降和各種工況下的變形

　　4、 視線分割優(yōu)化：遮擋空間及優(yōu)化視線;

　　5、 集成其他功能：LED、防結(jié)露熱水管、擦窗機(jī)(BMU)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和雨水收集裝置;

　　為實現(xiàn)以上功能，采用數(shù)字化制造、一體化制造(CAM計算機(jī)輔助制造從設(shè)計到制造一體化)、裝配式工業(yè)化建造技術(shù)和先進(jìn)的施工工藝。

　　施工工藝方面：基于以下施工條件，采用相關(guān)施工工藝如下：

　　超高空：高達(dá)632米;

　　濕度大、溫度低：長時間在云層中，能見度低，溫度比地面低4℃(平均100米降0.6度)左右;

　　懸空：鋼環(huán)梁外挑長達(dá)12米;

　　操作平臺：比較馬道、腳手架和斜向滑移雙層吊籃等幾種工藝，選擇斜向滑移雙層吊藍(lán)施工平臺。

　　吊裝板塊的吊機(jī)：軌道機(jī);

　　防風(fēng)裝置：活動吸盤;

　　防撞LED，等等。

　　2 幕墻系統(tǒng)設(shè)計與施工一體化

　　2.1 系統(tǒng)選擇

　　幕墻作為建筑的外維護(hù)結(jié)構(gòu)，直接影響到建筑視覺效果的表達(dá)，而幕墻系統(tǒng)的選擇，要綜合考慮幕墻安全性保障、建筑效果保障性設(shè)計、幕墻設(shè)計方案與施工設(shè)計、幕墻可更換性設(shè)計、幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性等與幕墻相關(guān)的各項性能設(shè)計。我司在幕墻系統(tǒng)定案過程中，在公司內(nèi)部組建了國際專家團(tuán)隊，專門針對建筑形態(tài)及結(jié)構(gòu)特點，對多種幕墻系統(tǒng)及幕墻結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行研究和論證。從投標(biāo)初步方案到最終施工圖系統(tǒng)確定，我司對下述諸多方面進(jìn)行了理論和試驗的驗證：

　　1) 框架式平滑幕墻系統(tǒng)與單元式幕墻系統(tǒng)：因上海中心大廈屬超高建筑，外幕墻工程體量大，樓型復(fù)雜，幕墻構(gòu)件都要采用，如采用框架式平滑幕墻系統(tǒng)，導(dǎo)致現(xiàn)場工作量大，需現(xiàn)場冷彎玻璃，效率低，安裝精度差，且零散構(gòu)件安裝工程中有掉落風(fēng)險，存在極大的施工安全隱患，而單元式幕墻體系能夠較好的解決上述問題，因此本工程選用階梯式單元幕墻系統(tǒng);

掛式單元幕墻系統(tǒng)與坐式單元幕墻系統(tǒng)：本工程的幕墻支撐采用的是分區(qū)柔性懸掛式鋼結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)，其懸掛高度高，外挑距離大，每個區(qū)間各層層間變形相互累計，結(jié)構(gòu)變形復(fù)雜。如采用坐式單元幕墻系統(tǒng)，幕墻體系對支撐結(jié)構(gòu)的隨動性能差，不能很好的吸收幕墻支撐結(jié)構(gòu)的各種位移，且其自身主受力構(gòu)件為受壓式受力模式，結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性能比受拉受力模式差，因此本工程選用掛式單元式幕墻系統(tǒng);

　　2) 雙曲玻璃面板與平板式玻璃面板：建筑外輪廓是基于由幾條弧線擬合而成的基準(zhǔn)平面，逐層往上旋轉(zhuǎn)收縮而成，因此相鄰的兩層的輪廓線不在同一平面，劃分的單元板塊向內(nèi)傾斜且同時收縮，四個角點也不在同一個平面，單元板塊玻璃面板則為空間雙曲面板，無論采用工廠熱彎加工還是安裝時進(jìn)行冷彎，都為加工制作增加很大難度，且成本提高，精度和效率都大大降低。經(jīng)過最終優(yōu)化，每層單元板塊采用豎直形式，處于不同平面的空間四個角點則采用具有不同進(jìn)出關(guān)系的凹凸臺構(gòu)造進(jìn)行轉(zhuǎn)換連接，平面弧線也采用折線進(jìn)行模擬。按此方案，空間雙曲的玻璃面板就可以用平板玻璃進(jìn)行替代，無論是在設(shè)計，還是在加工、安裝方面都大大降低了難度，節(jié)約了成本，且對加工精度和效率都有很大的提升。

　　3)整體式單元幕墻系統(tǒng)與分體式單元幕墻系統(tǒng)：按上述折線平板單元幕墻系統(tǒng)方案，如在層間轉(zhuǎn)換位置將同一層的單元板塊拆分成兩部分，則產(chǎn)生了每個單元板塊都基本一致的豎直部分與進(jìn)出關(guān)系和尺寸各不一樣凹凸臺部分。為考慮設(shè)計的通用性和后續(xù)生產(chǎn)、加工的統(tǒng)一性，我司在方案討論初期考慮過將一個層間的單元板塊做成層間和直面兩部分的分體式單元幕墻。但在后續(xù)深入的研究和試驗過程中發(fā)現(xiàn)，分體式單元幕墻雖在統(tǒng)一性方面一定程度上能夠給設(shè)計、加工和運輸方面帶來便利性，但是每個單元板塊需要在現(xiàn)場安裝時進(jìn)行組裝，層間防水構(gòu)件也需要在現(xiàn)場后施工，對幕墻性能的保障及施工安全性能方面都極為不利。經(jīng)過論證，整體式單元幕墻系統(tǒng)為最佳選擇。

　　4) 玻璃肋組合受力體系與鋁框受力體系：按最初設(shè)計方案，外幕墻豎向構(gòu)件采用鋁合金豎框和弧形玻璃肋組合，玻璃肋既可以作為豎向裝飾構(gòu)件，增加建筑造型，又可以參與結(jié)構(gòu)受力，減小鋁合金框架的截面，降低用量節(jié)約成本。但考慮到上海中心大廈為超高層建筑，工程體量大，玻璃肋用量也大。玻璃為脆性物品，且目前玻璃加工工藝限制，玻璃本身也存在一定的自爆概率，在日常使用過程中玻璃肋損壞在所難免。如果大量使用玻璃肋作為主要受力構(gòu)件，玻璃肋破損后，在幾十米高的懸掛空間更換玻璃肋將成為一大難題，玻璃肋退出受力后對主受力構(gòu)件強(qiáng)度的削弱將是更大的安全隱患。因此，經(jīng)過專家評審?fù)ㄟ^，外幕墻豎向主受力構(gòu)件采用安全度極高且技術(shù)水平非常成熟的鋁合金豎框構(gòu)件。

　　2.2 “汽車級”施工精度的幕墻設(shè)計幕墻作為一種獨立的結(jié)構(gòu)體系，懸掛于主體結(jié)構(gòu)外側(cè)，連接不僅要完成幕墻荷載的受力傳遞，而且實現(xiàn)主體偏差的吸收，保證幕墻平整度。本工程采用整體式單元式幕墻，玻璃單元和層間轉(zhuǎn)換連接的凹凸臺不銹鋼板在廠內(nèi)組合完成，現(xiàn)場進(jìn)行整體吊裝，單元板塊需一次安裝到位。因此，無論是工廠內(nèi)加工制作，還是現(xiàn)場定位安裝，都對幕墻設(shè)計的精度提出了更高的要求。另外，無論是建筑結(jié)構(gòu)本身的限制，還是為保證建筑效果和結(jié)構(gòu)安全性方面考慮，幕墻設(shè)計和施工也必須提升到一個相當(dāng)高的精度。

　　1、 幕墻支撐鋼結(jié)構(gòu)的精度要求：根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的定位原則，建筑外邊線離幕墻支撐鋼結(jié)構(gòu)環(huán)梁中心線的距離為400mm，除去鋼環(huán)梁半徑178mm，幕墻面板及保溫層55mm，以及因折線模擬圓弧帶來的拱高差異，幕墻支撐結(jié)構(gòu)邊線到幕墻背襯板的凈空間已不足160mm。在此有限的空間內(nèi)，需完成幕墻一次轉(zhuǎn)接件、二次轉(zhuǎn)接件、防跳構(gòu)件、吊頂板連接構(gòu)件的布置，且還需考慮吸收安裝誤差的調(diào)節(jié)空間。因此，構(gòu)件布置的合理性和設(shè)計精度的要求非常高。在設(shè)計方案制定初期，我司就對幕墻支撐構(gòu)件的加工提出了非常高的要求：

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