淺析建筑施工圖設計中的幕墻控制要點

陳 容, 范建磊

(1. 成都市建筑設計研究院有限公司，四川成都 610000; 2. 中國建筑西南設計研究院有限公司，四川成都 610000)

建筑師負責制中明確說明，建筑師設計內容包括有綜合協(xié)調幕墻、燈光、景觀等專項設計工作。但是在傳統(tǒng)的設計過程中，外立面幕墻的招標或深化設計往往落后于建筑施工圖設計，導致后期幕墻部分經(jīng)常因加工、安裝或成本等各種原因造成圖紙返工修改，這就需要建筑師在施工圖設計階段，對幕墻的細節(jié)實現(xiàn)和完成度提前作好把控、為后期幕墻的深化設計和落地實施預留好條件，保證外立面呈現(xiàn)的效果符合建筑方案設計意圖。

1 幕墻界面

建筑幕墻是指由支承結構體系與面板組成的、可相對主體結構有一定位移能力、不分擔主體結構所受作用的建筑外圍護結構或裝飾性結構，如常見的根據(jù)面材進行分類的玻璃幕墻、石材幕墻、金屬板幕墻和人造板材幕墻，按施工工藝進行分類的構件式幕墻和單元式幕墻等。幕墻僅是建筑表皮圍護結構的一種，但隨著幕墻技術的進步與發(fā)展，原本非幕墻定義下的雨篷、欄板、采光頂、金屬屋面、室外吊頂?shù)纫部捎赡粔I(yè)來設計。

2 建筑設計中的幕墻控制要點

2.1 政策規(guī)定

《關于進一步加強玻璃幕墻安全防護工作的通知》[建標[2015]38號]限定以下建筑不得使用玻璃幕墻或者全隱框玻璃幕墻：

(1)新建住宅、黨政機關辦公樓、醫(yī)院門診急診樓和病房樓、中小學校、托兒所、幼兒園、老年人建筑，不得在2層及以上采用玻璃幕墻。

(2)人員密集、流動性大的商業(yè)中心，交通樞紐，公共文化體育設施等場所，臨近道路、廣場及下部為出入口、人員通道的建筑，嚴禁采用全隱框玻璃幕墻。以上建筑在2層及以上安裝玻璃幕墻的，應在幕墻下方周邊區(qū)域合理設置綠化帶或裙房等緩沖區(qū)域，也可采用挑檐、防沖擊雨篷等防護設施。

另外，天津、上海、四川等地方規(guī)范均有限定“外傾或倒掛的玻璃幕墻不應采用全隱框玻璃幕墻”。幕墻應采用安全玻璃，鋼化玻璃、非鋼化玻璃組成的夾層玻璃均屬于安全玻璃。

其他金屬與石材幕墻、人造板材幕墻的使用雖然沒有針對建筑類型的限制，但在超過規(guī)范規(guī)定的最大使用高度或抗震設防烈度的建筑上使用時，應提醒幕墻設計師組織行業(yè)專家進行專項技術論證。

2.2 立面分格設計

立面分格的設計關乎安全、美觀、功能、工藝與造價等多方面。水平向分格需考慮防火分區(qū)、房間隔音等因素，比如：同一玻璃單元，不宜跨越建筑物的2個防火分區(qū)；分格宜與房間之間的隔墻對齊，便于房間之間的隔音封堵和外飾的美觀；主入口大門宜左右對稱設置；有暖通管道連接室外的地方宜調整管道處在一個幕墻分格內等。豎向分格需考慮層間防火、手動開啟、屋內人員視線遮擋等因素，比如：高度方向宜在結構梁上下同時設置幕墻分格，以利于幕墻層間的防火封堵及室內吊頂裝修、室內地面踢腳封修；手動開啟扇分格宜保證開啟執(zhí)手在離樓層標高1.0～1.4 m位置，利于人手啟閉；水平分格橫梁應盡量避免對人員觀景視線的遮擋。消防救援窗口的分格尺寸應保證扣除幕墻金屬框之后的凈空面積大于1 m×1 m，消防救援窗口應盡量設置在固定扇部分，如設置在開啟扇部分，需要同時扣除幕墻龍骨和開啟扇框的尺寸之后保證凈空，所需的分格尺寸更大。

幕墻大面的分格宜模數(shù)化，便于材料采購加工及安裝施工。不同材質面材基板尺寸不同，對于不同立面分格，其材料出材率和綜合成本亦不相同：

常規(guī)玻璃原片的尺寸為2.44 m寬×3.66 m高，玻璃分格寬度在1.2 m以內出材率最高最為經(jīng)濟。尺寸超過2.44 m寬×3.66 m高的玻璃成本隨實際分格大小差異較大，具體工程具體分析，目前國內玻璃極限加工尺寸可達：Low-E玻璃3.3 m寬×18 m高、鋼化玻璃3.6 m寬×18 m高、夾膠玻璃3.6 m寬×18 m高。鋼化玻璃厚度受許用面積JGJ 113-2012 《建筑玻璃應用技術規(guī)程》 7.1.1條見表1。

表1 安全玻璃最大許用面積

即分格面積介于3～4 m2之間時，單片需采用8 mm厚的鋼化玻璃。分格越大，所用的玻璃越厚，在增加成本的同時，帶來的是玻璃自爆率的提高、安全性的降低，因此需結合工程實際合理確定玻璃幕墻的分格，不宜刻意求大。

天然花崗石荒料按長度×寬度×高度尺寸分為3類：大料2 450 mm×1 000 mm×1 500 mm、中料1 850 mm×600 mm×950 mm、小料650 mm×400 mm×700 mm，所以，石材分格短邊尺寸控制800 mm以內價格是比較適中的，控制600 mm以內價格最為經(jīng)濟。石材尺寸越大越容易破損，利用率低，且價格成倍數(shù)增加。特別注意規(guī)范限定石材幕墻的分格不得大于1.5 m2。

常規(guī)鋁卷尺寸為1.2 m寬和1.5 m 2種，長度可達48 m?？紤]板材平整度和運輸條件，建議控制鋁單板、鋁復合板長度不超過3 m，蜂窩鋁板長度不超過6 m，板塊均控制1.2 m或1.5 m以內。超寬的鋁板有1.8 m寬和2.1 m寬2種，但需綜合衡量板面的平整度和價格。

陶板基板尺寸，一般高度上有3種規(guī)格：300 mm、450 mm、600 mm，寬度不大于1500 mm。

瓷板單片面積不大于1.5 m2，分格尺寸一般為600 mm×1200 mm和900 mm×1800 mm，厚度不小于12 mm。

纖維水泥板基板尺寸為1.2 m寬×2.4 m高，分格劃分時同樣需考慮板材的切割和出材率。

2.3 開啟扇設計

幕墻上的常用開啟扇主要分外開和內開2種，外開扇有上懸窗、外倒下懸窗、外平開窗、平推窗，內開扇有內平開窗、內倒窗和內開內倒窗。對于平整度和視覺效果要求較高的外立面優(yōu)先考慮外開窗系統(tǒng)，內開窗系統(tǒng)上下邊外視為明框效果，其不適合橫隱幕墻的整體效果。幕墻上不建議使用推拉窗和中懸窗。

幕墻開啟窗不宜過大。開啟窗過大會造成扇框變形較大，啟閉困難，給使用帶來不便，影響開啟窗的密封性和安全性。同時，開啟窗過大，五金件難以滿足要求，存在較大的安全隱患。中國建筑裝飾協(xié)會幕墻工程委員會2016年文件《關于淘汰建筑幕墻落后產(chǎn)品和技術的指導意見》要求開啟扇尺寸不宜超過1.5 m2，嚴禁超過2.0 m2。天津市和四川省地方玻璃幕墻規(guī)范分別建議控制開啟扇尺寸不超過1.5 m2和1.8 m2，對于7層以上區(qū)域均限制不得采用外平開窗和外倒下懸窗。

幕墻規(guī)范規(guī)定開啟扇的開啟距離取開啟角度30°時的開啟距離與300 mm與兩者之間的較小值，建筑師在核算通風面積時需特別注意。

開啟扇的設置位置需注意復核與室內墻體的關系，確保有條件開啟。在人手夠不著的區(qū)域宜考慮設置電動開啟，特別是樓梯間區(qū)域，為了外立面的統(tǒng)一，通長樓梯間的窗戶高度與大面區(qū)域窗戶處于同一水平線，但是樓梯間樓板標高是不同于樓層標高的，若不注意將出現(xiàn)無法手動開啟的情況。

2.4 幕墻底部、室外吊頂及頂部設計

幕墻底部收口應有平齊幕墻外邊線的結構挑板或結構梁(圖1)，幕墻底部與混凝土交接收口形成完整封閉的室內外界面。設計時應避免幕墻直接與景觀地坪交接，以避免后期交叉施工扯皮無法處理或地坪沉降導致幕墻水密性不完整(圖2)等情況。

圖1 幕墻底收口參考做法

圖2 地坪沉降，密封膠撕裂

室外吊頂部位宜采用輕質韌性的金屬板材質，盡量避免使用石材、玻璃等脆性材料。建筑師應與暖通、電氣、給排水、燃氣等專業(yè)協(xié)調確定吊頂標高，確保幕墻吊頂面能夠收藏住所有管道，避免管道外露，確保美觀。

出屋面頂部區(qū)域，特別是塔樓頂部，一般為了遮擋屋頂設備，幕墻高出防水屋面較多，應要求結構專業(yè)設置花架梁供幕墻連接。在不設置軌道插窗機的建筑中，結構設置花架梁不僅可以提供幕墻本身的支撐，還可以通過預留掛點供后期蜘蛛人進行外立面的清洗維護操作(圖3)。不建議在出屋面大懸挑玻璃幕墻后采取輕鋼桁架作為支撐的形式，鋼架本身易生銹，存在安全隱框。在設置軌道插窗機的建筑中，建筑師在設計時應考慮預留擦窗機工作時所需的建筑空間，并提醒結構專業(yè)與專業(yè)廠家緊密配合，提供軌道相關的結構構造并復核相關的荷載。立面頂部有大型Logo標識標牌時，亦應提前配合，協(xié)調結構或幕墻專業(yè)考慮做法及預留荷載冗余度。

圖3 幕墻頂部清洗維護參考做法

2.5 安全防護設計

幕墻作為建筑的外表，是一棟建筑與社會直接對話的窗口，決定其社會評價的不僅是建筑的外立面效果還有其社會安全性，務必引起重視。

2.5.1 雨篷與采光頂

建標【38號文】和綠色建筑評分項中均對出入口上方設置防墜落雨篷提出了重點要求。雨篷和采光頂玻璃必須采用夾膠玻璃，玻璃的分格面積不應大于2.5 m2且長邊邊長不宜大于2 m。雨篷和采光頂?shù)呐潘露炔粦∮?%，避免形成鍋底效應，影響美觀。對于出挑距離較大的雨篷或采光頂，應根據(jù)實際排水坡度衡量前后實際高差對整體效果的影響。

2.5.2 景觀地坪

通過在幕墻下方周邊區(qū)域合理設置綠化隔離帶是防止鋼化玻璃自爆墜落傷人的最有效措施，安全、美觀且可提高舒適度。

2.5.3 臨空面室內防護

臨空窗臺防護高度范圍內，幕墻上采用夾層玻璃并結合幕墻橫梁可滿足防護要求(圖4(a))，玻璃室內或室外可不再設置金屬欄桿，效果好，但夾層玻璃成本相對較高。如幕墻采用中空鋼化玻璃，則需另外在室內設置防護欄桿(圖4(b))。

圖4 窗臺防護做法示意

2.5.4 室外防護

室外防護玻璃欄板主要有2種：一種是玻璃固定在結構上且直接承受人體荷載的純玻璃欄板系統(tǒng)；另一種是設有立柱和扶手，玻璃作為鑲嵌面安裝在護欄系統(tǒng)中的形式，前者更為通透美觀，但規(guī)范限定其僅能使用在欄板玻璃最低點離一側樓地面不大于5 m的區(qū)域，高于5 m位置的護欄應設有立柱和扶手，并要能滿足承受人體推力的要求。

2.6 外幕墻與結構專業(yè)間的協(xié)調

幕墻應連接在鋼筋混凝土或鋼結構梁、柱上，輕質填充墻不能作為幕墻的支撐結構。結構設計不宜遠離幕墻邊線，否則幕墻將使用轉換輕鋼結構進行支撐，安全性低，而且附加彎矩對主體結構亦不利。常規(guī)構件式幕墻外邊到結構板邊距離控制250～300 mm，單元幕墻一般：側掛式需400 mm，頂掛式需350 mm。

建筑造型在設有高大空間、大懸挑雨篷、拉索幕墻、全玻幕墻等幕墻荷載反力較大的部位，建筑師應協(xié)調幕墻與結構專業(yè)一道討論確定幕墻形式的選型、幕墻到結構板邊控制距離和結構支撐條件等，保證項目最終既符合建筑設計意圖又能安全地落地實施。

2.7 廣告、燈光、Logo、LED屏等設計

廣告、燈光、Logo、LED屏的設計制作安裝為專項設計，雖然都非幕墻項，但需依附在外立面幕墻上，建筑師需要緊密協(xié)調幕墻專業(yè)、結構專業(yè)、電專業(yè)與各專項之間的配合工作，包括結構支撐體系、安裝空間的預留、管線路徑、檢修維護方案及交接收口位置的防水處理等，該部分工作，越早介入配合越好。

3 結束語

本文主要從政策條文規(guī)定、分格設計、開啟扇設計、幕墻底部與頂部收口設計、幕墻安全防護設計、幕墻與結構專業(yè)間的協(xié)調、幕墻與Logo燈光等專項設計之間的配合等角度，分析闡述了建筑師在施工圖設計階段需要控制立面幕墻設計的一些要點，以供參考。不同工程關于外立面幕墻部分需要控制的要點還有很多，需要建筑師在設計前期階段與幕墻設計師緊密配合，并協(xié)調其他各相關專業(yè)預留好條件，才能保證竣工后幕墻的完成度更加貼近最初的設計意圖，滿足各方需求。