玻璃之家讯：1 引言　　1.1 上海中心大厦外幕墙概况上海中心大厦坐落于陆家嘴核心地区，是高度632米的绿色“垂直城市”。外幕墙悬挂于每区顶部的设备层钢桁架结构，螺旋收缩上升，并内外层幕墙之间形成21个宏伟的空中花园。　　上海中心大厦外幕墙具有板块数量众多、几何形状复杂和柔性悬吊等显著特征，我们采用系统性方法，大量采用新技术、新工艺、新材料，实现建筑设计理想。　　外层幕墙由：外部A幕墙，幕墙支撑系统(CWSS)共同构成了建筑外维护幕墙系统。　　本文重点介绍和总结了上海中心大厦外幕墙相关施工技术及路径。由于设计策划是施工工艺的保障，所以从基础设计方案确定、细节优化设计、加工工艺入手，系统展开了相关设计、测量和施工联动方法。包括：工厂化生产方式的确定，集成设计施工，变位吸收和连续可调节设计及施工联动等;足尺视觉试验是，结构体系验证的“确实性之母”，介绍了测试条件、测试内容和测试要点等;BIM技术是实现以上设计施工联动的重要而必不可少的工具，所以重点介绍了BIM技术在该项目中的一些具体应用情况。　　1.2 技术路径和关键点　　面对建筑规模宏大-板块数量众多，几何形状复杂-空间扭转缩放以及结构体系独特-大型柔性悬吊的建筑幕墙，需要认真总结过去大型项目的实施经验，充分尊重幕墙发展趋势，利用先进理念和手段，正确选择技术路线，才能顺利的实施此类项目。　　随着建筑国际化和新材料、新结构、新功能、新设备、新工艺、新设计方法，特别是新理念的运用，建筑幕墙作为建筑内部和外部空间过渡功能层，表现出更加节能环保、集成化、模块化、智能化、装配化、个性化等特点。随着建筑设计在世界各地掀起创新高潮，建筑外皮不断尝试突破极限，追求性能更好、功能更强、材料更先进的创新产品。　　上海中心外幕墙功能和意义：　　1、 象征意义：上海的名片之一;地区标志;是开放和面向未来的文化象征物;　　2、建筑物理功能：控制：保温、采光、遮阳、防风;阻挡：防水/防潮、防噪音、防火、防雷;协调：吸收和适应主体变形;节能率达55%以上(上海中心综合节能率达54.3%);　　3、 安全/防护适应：特别是能适应主体结构不均匀沉降和各种工况下的变形　　4、 视线分割优化：遮挡空间及优化视线;　　5、 集成其他功能：LED、防结露热水管、擦窗机(BMU)、风力发电机和雨水收集装置;　　为实现以上功能，采用数字化制造、一体化制造(CAM计算机辅助制造从设计到制造一体化)、装配式工业化建造技术和先进的施工工艺。　　施工工艺方面：基于以下施工条件，采用相关施工工艺如下：　　超高空：高达632米;　　湿度大、温度低：长时间在云层中，能见度低，温度比地面低4℃(平均100米降0.6度)左右;　　悬空：钢环梁外挑长达12米;　　操作平台：比较马道、脚手架和斜向滑移双层吊篮等几种工艺，选择斜向滑移双层吊蓝施工平台。　　吊装板块的吊机：轨道机;　　防风装置：活动吸盘;　　防撞LED，等等。　　2 幕墙系统设计与施工一体化　　2.1 系统选择　　幕墙作为建筑的外维护结构，直接影响到建筑视觉效果的表达，而幕墙系统的选择，要综合考虑幕墙安全性保障、建筑效果保障性设计、幕墙设计方案与施工设计、幕墙可更换性设计、幕墙结构设计合理性等与幕墙相关的各项性能设计。我司在幕墙系统定案过程中，在公司内部组建了国际专家团队，专门针对建筑形态及结构特点，对多种幕墙系统及幕墙结构形式进行研究和论证。从投标初步方案到最终施工图系统确定，我司对下述诸多方面进行了理论和试验的验证：　　1) 框架式平滑幕墙系统与单元式幕墙系统：因上海中心大厦属超高建筑，外幕墙工程体量大，楼型复杂，幕墙构件都要采用，如采用框架式平滑幕墙系统，导致现场工作量大，需现场冷弯玻璃，效率低，安装精度差，且零散构件安装工程中有掉落风险，存在极大的施工安全隐患，而单元式幕墙体系能够较好的解决上述问题，因此本工程选用阶梯式单元幕墙系统;挂式单元幕墙系统与坐式单元幕墙系统：本工程的幕墙支撑采用的是分区柔性悬挂式钢结构支撑系统，其悬挂高度高，外挑距离大，每个区间各层层间变形相互累计，结构变形复杂。如采用坐式单元幕墙系统，幕墙体系对支撑结构的随动性能差，不能很好的吸收幕墙支撑结构的各种位移，且其自身主受力构件为受压式受力模式，结构体系的稳定性能比受拉受力模式差，因此本工程选用挂式单元式幕墙系统; 　　2) 双曲玻璃面板与平板式玻璃面板：建筑外轮廓是基于由几条弧线拟合而成的基准平面，逐层往上旋转收缩而成，因此相邻的两层的轮廓线不在同一平面，划分的单元板块向内倾斜且同时收缩，四个角点也不在同一个平面，单元板块玻璃面板则为空间双曲面板，无论采用工厂热弯加工还是安装时进行冷弯，都为加工制作增加很大难度，且成本提高，精度和效率都大大降低。经过最终优化，每层单元板块采用竖直形式，处于不同平面的空间四个角点则采用具有不同进出关系的凹凸台构造进行转换连接，平面弧线也采用折线进行模拟。按此方案，空间双曲的玻璃面板就可以用平板玻璃进行替代，无论是在设计，还是在加工、安装方面都大大降低了难度，节约了成本，且对加工精度和效率都有很大的提升。　　3)整体式单元幕墙系统与分体式单元幕墙系统：按上述折线平板单元幕墙系统方案，如在层间转换位置将同一层的单元板块拆分成两部分，则产生了每个单元板块都基本一致的竖直部分与进出关系和尺寸各不一样凹凸台部分。为考虑设计的通用性和后续生产、加工的统一性，我司在方案讨论初期考虑过将一个层间的单元板块做成层间和直面两部分的分体式单元幕墙。但在后续深入的研究和试验过程中发现，分体式单元幕墙虽在统一性方面一定程度上能够给设计、加工和运输方面带来便利性，但是每个单元板块需要在现场安装时进行组装，层间防水构件也需要在现场后施工，对幕墙性能的保障及施工安全性能方面都极为不利。经过论证，整体式单元幕墙系统为最佳选择。　　4) 玻璃肋组合受力体系与铝框受力体系：按最初设计方案，外幕墙竖向构件采用铝合金竖框和弧形玻璃肋组合，玻璃肋既可以作为竖向装饰构件，增加建筑造型，又可以参与结构受力，减小铝合金框架的截面，降低用量节约成本。但考虑到上海中心大厦为超高层建筑，工程体量大，玻璃肋用量也大。玻璃为脆性物品，且目前玻璃加工工艺限制，玻璃本身也存在一定的自爆概率，在日常使用过程中玻璃肋损坏在所难免。如果大量使用玻璃肋作为主要受力构件，玻璃肋破损后，在几十米高的悬挂空间更换玻璃肋将成为一大难题，玻璃肋退出受力后对主受力构件强度的削弱将是更大的安全隐患。因此，经过专家评审通过，外幕墙竖向主受力构件采用安全度极高且技术水平非常成熟的铝合金竖框构件。　　2.2 “汽车级”施工精度的幕墙设计幕墙作为一种独立的结构体系，悬挂于主体结构外侧，连接不仅要完成幕墙荷载的受力传递，而且实现主体偏差的吸收，保证幕墙平整度。本工程采用整体式单元式幕墙，玻璃单元和层间转换连接的凹凸台不锈钢板在厂内组合完成，现场进行整体吊装，单元板块需一次安装到位。因此，无论是工厂内加工制作，还是现场定位安装，都对幕墙设计的精度提出了更高的要求。另外，无论是建筑结构本身的限制，还是为保证建筑效果和结构安全性方面考虑，幕墙设计和施工也必须提升到一个相当高的精度。　　1、 幕墙支撑钢结构的精度要求：根据建筑结构的定位原则，建筑外边线离幕墙支撑钢结构环梁中心线的距离为400mm，除去钢环梁半径178mm，幕墙面板及保温层55mm，以及因折线模拟圆弧带来的拱高差异，幕墙支撑结构边线到幕墙背衬板的净空间已不足160mm。在此有限的空间内，需完成幕墙一次转接件、二次转接件、防跳构件、吊顶板连接构件的布置，且还需考虑吸收安装误差的调节空间。因此，构件布置的合理性和设计精度的要求非常高。在设计方案制定初期，我司就对幕墙支撑构件的加工提出了非常高的要求：
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