无限循环“如意结”——武汉恒隆广场OT塔楼幕墙工程设计解析

简单350 · 发表于 2022-8-13 08:42:39

作者：武汉凌云建筑装饰工程有限公司周铸、兰自强、王诗阳

　　【摘要】　　本文全面介绍了武汉恒隆广场OT塔楼幕墙工程的设计过程和设计思路。本工程包含标准层单位玻璃幕墙系统、阳角飞翼单位玻璃幕墙系统、屋顶层空间多面体单位玻璃幕墙系统、首三层大跨度全玻幕墙系统等，本文分别对各系统进行了重难点分析与总结，并简述了此项目的建筑寓意，希望本文能为巨匠提供一点借鉴。　　【关键词】　　单位玻璃幕墙、飞翼单位、空间多面体、大跨度全玻幕墙

　　一、工程概况

　　1、工程简介

　　武汉恒隆广场位于武汉市硚口区京汉大道，邻近轨道交通一号线（友谊路站）。

　　建设单位：湖北恒隆房地产开发有限公司

　　建筑设计：梁黄顾建筑师（香港）事务所有限公司(LWK)

　　建筑设计顾问：香港凯达环球有限公司（Aedas）

　　幕墙顾问：BURO HAPPOLD INTERNATIONAL(HONG KONG) LIMITED（香港标赫）

　　主体结构设计：迈进土木结构工程顾问有限公司（Meinhardt香港）

　　本工程幕墙最高点标高：320.7m（建筑主体高度约270.85m-L56层）。幕墙面积：约8.6万平方米。主体结构形式：钢框架（钢管砼柱）-钢筋混凝土核心筒混合结构。

　　建设规模：主体结构共56层，L56层至建筑顶标高为约50米高主体钢结构。

　　L1F-L3F层为裙楼大跨度全玻璃幕墙，最大跨度约15.75米,幕墙横向标准分格尺寸为1.5米。

　　L3F-L56F层为塔楼单位玻璃幕墙，塔楼标准层高4.4米，最大层高6.3米（位于L29层空中大堂），幕墙横向分格标准尺寸为1.5米。

　　L56层-建筑顶标高320.7O米为空间多面体单位玻璃幕墙，此单位板块的横向宽度为2.1米，竖向高度为4.3米。

　　首层东面主入口设计为超大玻璃、铝板雨篷，雨篷宽44.5米，幕墙面积约33.5米，雨篷高16.3米，雨篷主体结构为钢结构，由主体单位完成施工。

　　工程定位：本项目定位为超高层甲级写字楼+武汉首个高端奢侈品购物中心+三栋超高层公寓式酒店于一体的商业综合体，恒隆广场OT塔楼幕墙系统的设计遵从建筑功能的实用和自然美学的表达，充分考虑其在热工性能、平安性能、声学性能、光学性能上的特点和要求，利用各种幕墙技术、材料、办法、工艺创作发明出优越的建筑外围护功能，满足平安、节能、健康、舒适的要求，合理提高热舒适度、光舒适度、声舒适度，创作发明出良好的室内办公体验和室外视觉感受。

　　武汉作为中国内陆最大的交通枢纽，以及国家中部崛起战略上的重要支点，其特有的经济条件和发展优势，不问可知。恒隆广场的建设，邻近赫赫有名的武广商圈和中山大道商圈，有助于推动武汉商务商贸业的发展，创作发明更多的就业机会，为市区商圈注入新活力，也同时会在区域经济的蓬勃发展下获益，为社会和企业创作发明出双赢的局面。

　　2、幕墙系统分类及部分实景图片

　　本工程包含如下主要幕墙系统系统：

　　FS1a：南北面单位玻璃幕墙系统，板块宽1500mmx高4400mm，竖向悬挑310mm和105mm巨细两种铝合金装饰线条；

　　FS1b：工具面单位玻璃幕墙系统，板块宽3000mmx高4400mm，层间玻璃内退105mm，竖向悬挑200mm铝合金装饰线条；

　　FS2a：标准小飞翼单位玻璃幕墙系统，悬挑750mm，飞翼板块固定于主体钢结构牛腿上，设计为纯装饰性飞翼板块；

　　FS2b：渐变大飞翼单位玻璃幕墙系统；悬挑1500mm，飞翼造型由下至上逐渐内收，飞翼板块固定于主体钢结构牛腿上，设计为纯装饰性飞翼板块；

　　FS3：顶灯空间多面体单位玻璃幕墙系统，板块宽2100mmx高4300mm，钢架+玻璃附框小单位体；

　　FS4：首层全玻幕墙系统，跨度15.75米，宽1500mm；

整体立面幕墙系统分布图

西南立面定稿效果图

西南立面整体实景图

北立面整体实景图

　　二、主要幕墙系统设计重难点分析介绍与总结

　　1、FS1a：南北面单位玻璃幕墙系统

　　1)位置描述：L3层-L56层南北面标准大面部位。

　　2)面材配置：6mm半钢化+1.52PVB夹层+6mm半钢化+12mm+8mm全钢化中空Low-E玻璃(OT-GL-01)。

　　3)标准单位板块分格尺寸：宽1500mmx高4400mm，梁间玻璃高1280mm。

　　4)本系统的组成形式及构造特点：

　　本系统主要包含玻璃幕墙单位、铝合金装饰线条两种设计元素。

　　外立面采取竖向悬挑310mm和105mm巨细两种铝合金装饰线条间隔安插，每两条大装饰线条中间间隔两条小装饰线条，横向设计为铝合金扣盖装饰型材。等压腔排水单位式玻璃幕墙系统，层间可视部位与梁间非透明部位采取相同配置的夹胶Low-E中空钢化玻璃，以包管外立面玻璃幕墙外观颜色的统一性。

FS1a系统大样效果图

　　5)本系统设计重点及难点分析：

FS1a系统标准横剖节点图

FS1a系统标准竖剖节点图

　　本系统铝合金装饰线条固定于公型材上，大装饰线条突出玻璃面310mm，考虑到板块装车的装车数量和运输效率以及后期铝合金线条的更换维护，本方案的设计思路是将玻璃板块设计成一个单位体，铝合金装饰线条设计成零丁的小单位组件，两者在组装厂分别组装完成后，再将玻璃板块与线条组件运配套运输到工地现场，现场施工人员既可以将线条组件装配至玻璃板块，然后整体吊装，又可以根据现场的施工情况，先将玻璃板块上墙，后装装饰线条。很洪流平降低了施工难度，提高了施工效率，同时兼顾了后期铝合金线条的更换维护。

　　2、FS1b：工具面单位玻璃幕墙系统之一）

　　1)位置描述：L3层-L56层工具面标准大面部位。

　　2)面材配置：

　　透明部位（层间）：6mm半钢化+1.52PVB夹层+6mm半钢化+12mm+8mm全钢化中空Low-E玻璃(OT-GL-02)

　　非透明部位（梁间）：6mm半钢化+1.52PVB夹层+6mm半钢化+12mm+8mm全钢化中空Low-E玻璃(OT-GL-03)

　　3)标准单位板块分格尺寸：宽3000mmx高4400mm，梁间玻璃高1280mm。

　　4)本系统的组成形式及构造特点：

　　本系统主要包含玻璃幕墙单位、铝合金装饰线条两种设计元素。

　　外立面采取竖向悬挑200mm铝合金装饰线条间隔3000mm安插，横向设计为铝合金扣盖装饰型材和悬挑100mm横向装饰线条（横向装饰线条的安插没有规律，以建筑立面图为准），且每四层为宽3000mmx高4400mm的超宽板块，超宽板块梁间玻璃距离外幕墙面内凹105mm。

FS1b系统大样效果图

　　5)本系统设计重点及难点分析：

FS1b系统标准横剖节点图

FS1b系统标准竖剖节点图

FS1b系统超宽板块层间中竖横剖节点图（图1）

FS1b系统超宽板块梁间中竖横剖节点图（图2）

　　本系统单位板块方案原理和主型材与FS1a系统连结一致，装饰线条突出玻璃面200mm，连接方式与FS1a系统一致，截面形式纷歧样。难点在此板块横向3米宽，梁间3000mm宽x1280mm高玻璃为一整块，且距离外幕墙面内退105mm。

　　因为板块超宽，层间透明部位用铝合金中竖型材连接下横和中横型材，如上图1所示，将面材等分1500mm宽，与大面标准1500mm宽标准板块分格对应。

　　梁间非透明部位，因整块玻璃内退105mm，板块中横型材与上横型材间空间不足，不克不及用层间标准中竖型材连接，只能采取F60x6mm镀锌钢管将上横和中横型材连接起来，如上图2所示。F60x6mm镀锌钢管与上、中横型材的连接通过角钢转接，用机制螺钉钉固定，为增加螺钉与中横型材的连接咬合厚度，同时增加中横型材的强度和挠度，我们还设计了中横型材插芯，长度250mm，安装于中横型材的的正中心，即中竖钢管与中横型材的交接处，如下图所示：

FS1b系统超宽板块中横加强插芯型材安装节点图

FS1b系统超宽板块中横加强插芯加工图

　　3、FS2a、FS2b：飞翼单位玻璃幕墙系统

　　1)位置描述：四个转角阳角部位。

　　2)面材配置：8mm全钢化+1.52PVB+8mm全钢化夹胶玻璃(OT-GL-13)。

　　3)标准飞翼单位板块分格尺寸：

　　小飞翼宽750mmx高4400mm，梁间玻璃高1280mm；

　　大飞翼宽1500mmx高4400mm，梁间玻璃高1280mm。

　　4)本系统的组成形式及构造特点：

　　本系统主要包含玻璃幕墙单位、侧面铝板装饰线条两种设计元素。

　　本工程东南阳角和西北阳角为小飞翼板块，小飞翼板块挑出幕墙面750mm，悬挂于主体钢结构牛腿上，小飞翼垂直向上，每层楼的板块挑出距离相等。

　　本工程西南阳角和东北阳角为大飞翼板块，大飞翼板块挑出幕墙面1500mm，悬挂于主体钢结构牛腿上，西南角和东北角大飞翼从下往上逐渐内收，西南角与水平面形成88.5°夹角，东北角与水平面型材88.986°夹角。

飞翼系统大样效果图

飞翼系统现场实景图

　　5)本系统设计重点及难点分析：

　　原招标方案中，玻璃面板配置为：6mm半钢化+1.52PVB夹层+6mm半钢化+12mm+8mm全钢化夹胶中空Low-E玻璃，而且悬挑飞翼单位板块与立面阳角板块是一个整体，节点图和模型效果图如下图所示：

招标方案飞翼节点图

招标方案飞翼立面模型效果图

　　设计难点在于招标方案西南角和东北角的大飞翼造型并不是垂直向上，与水平线有固定的夹角，飞翼相邻的玻璃板块也非垂直向上，与水平线有固定的夹角。整体飞翼板块在阳角设置一根异形钢立柱，通过钢立柱与主体结构连接并支撑起整个悬挑板块的重量，那么就会存在如下几点问题：

　　1、悬挑板块的玻璃采取夹胶中空玻璃，8mm单片钢化玻璃自爆后散落容易伤人，存在极大的平安隐患；

　　2、飞翼板块悬挑过大，自身重量太大，持久受重力荷载，会造成板块下沉，变形挤压，板块间的间隙转变也会致使幕墙漏水，玻璃破损等故障；

　　3、飞翼板块内需设置大量钢件、钢管以加强板块自身的钢度，钢铝结合的飞翼板块组装极为困难，能否实现组装未知；

　　4、飞翼板块跨过阳角T形缝，阳角拼缝处的防水性能极差；

　　5、飞翼板块中竖异形钢管的制作精度要求非常高，制作工艺非常困难，而且此异形钢立柱与主体结构的连接构造极为复杂；

　　6、飞翼板块中竖异形钢管与标准竖型材会相交发生干涉现象，造成异形板块种类繁多，而且无法组装。

　　施工图送审后（送审飞翼方案按招标图原理深化），审图专家立即指出上述飞翼方案存在的不合理问题，玻璃飞翼悬挑太远，不允许悬空设计，飞翼板块需要悬挂于主体结构上，幕墙自己是依附于主体结构的一种外围护装饰结构。

　　我们立即要求业主组织召开专家评审会，与建筑师及顾问设计负责一起讨论飞翼板块的方案，最终专家评审会后得出结论：本工程飞翼板块背后需要增加建筑主体悬挑结构，用于飞翼板块的悬挑固定，将飞翼板块设计为悬挂于主体钢牛腿结构上的装饰性板块。我司也按专家评审会意见修改了飞翼方案，如下图所示：

修改后的飞翼方案实体模型横剖

修改后的飞翼方案实体模型竖剖

　　同时，从设计的角度，我们需要提醒项目部注意阳角部位单位板块的安装顺序，安装步调如下图所示：

阳角飞翼部位单位板块施工安装步调

　　注释：1-安装穿牛腿单位板块；2-安装穿牛腿单位板块的梁间背板；3-安装室外穿牛腿封堵铝板；4-安装穿牛腿板块相接的阳角单位板块；5-安装飞翼板块钢件挂座；6-安装包钢牛腿铝单板；7-安装飞翼板块；8-安装穿牛腿板块相接的标准直面单位板块。

　　4、FS3：顶灯空间多面体单位玻璃幕墙系统

　　（空间多面体单位板块以下简称为“菱形板块”）

　　1)位置描述：L56层出屋面以上主体钢结构部位。

　　2)面材配置：

　　菱形板块面玻璃：6mm半钢化+1.52mmPVB夹层+6mm半钢化夹胶玻璃；

　　直面板块面玻璃：8mm全钢化+1.52PVB夹层+8mm全钢化夹胶玻璃；

　　3)直面板块分格：1500mmx4300mm；菱形板块分格：2100mmx4300mm；

　　4)本系统的组成形式及构造特点：

　　顶灯玻璃幕墙系统由菱形板块与直面板块间隔安插；三个分歧类型的基础板块，组成菱形板块的分格基数，每隔一个分格，往上移动一层。

顶灯玻璃幕墙标准平面图

顶灯玻璃幕墙标准立面大样分格图

三个分歧类型的基础板块效果图

顶灯玻璃幕墙标准立面大样效果图

顶灯玻璃幕墙现场实景图

　　5)本系统设计重点及难点分析：

施工方案菱形板块横剖节点图

　　在连结外观造型不变的情况下，将菱形板块的玻璃面板分为5个玻璃小单位体附框组件，将5个玻璃小单位体组件的支撑结构设计为整体钢架结构，钢架由专业厂家制作工模组装成型，精度高。而且钢架可整体批量运输，在运输过程中也不消担忧破损变形，5个玻璃小单位体也能多数量发车，两者都方便运输，且容易吊装到屋顶楼层无序安装。

钢架支撑体系+玻璃附框小单位体实体模型

　　5、FS4：首层全玻幕墙系统

　　1)位置描述：南、西、北面L1-L3层区域。

　　2)面材配置：

　　面玻璃：12mm钢化+3.04PVB+12mm钢化超白夹胶玻璃；

　　肋玻璃：19mm钢化+2.28PVB+19mm钢化超白夹胶玻璃；

　　3)面玻分格：1500mmx11050mm；肋玻分格：700mmx11050mm；

　　4)本系统的组成形式及构造特点：

　　本工程L2层主体结构标高为11.740m，L3层主体结构标高为16.11m，全玻幕墙范围由首层直通L3层梁底，跨度约15.75m，面玻璃和肋玻璃在11.05m标高处罚为上下两块。

　　玻璃肋高度为11.05m+约4.7m分成2段简支梁模型，11.05米高玻璃肋采取单孔销轴和不锈钢夹具转接件与L2层主体结构梁连接，上悬挂形式。

　　11.05米面玻璃用定制驳接爪件固定，悬挂于不锈钢夹具转接件上，将所受重力荷载直接通过不锈钢夹具转接件传递至主体结构，面玻璃与肋玻璃之间竖向采取14mm厚结构胶连接，将所受水平荷载通过肋玻璃传递至主体结构。

　　上端小分格肋玻璃和面玻璃采取单孔销轴和不锈钢夹具转接件与L2层主体结构梁连接，L3层竖向放松，属于座式连接。

FS4系统全玻幕墙立面大样效果图

FS4系统全玻幕墙标准节点效果图

FS4系统全玻幕墙南立面实景图一

FS4系统全玻幕墙东北角立面实景图二

　　5)本系统设计重点及难点分析：

　　如此超大跨度的全玻幕墙实际案例其实不常见，此全玻幕墙节点方案如下：

全玻幕墙横剖节点图

全玻幕墙竖剖节点图

　　施工方案设计说明：

　　1、全玻幕墙在11.05米横向分缝处，采取定制不锈钢驳接爪将面玻璃悬挂起来，避免面玻璃与肋玻璃全靠结构胶连接固定，避免结构胶持久受剪力荷载。

　　2、面玻璃采取不锈钢爪件机械连接后，整个全玻幕墙的受力体系发生转变，驳接爪与转接件穿孔处的肋玻璃开孔加大，避免面玻璃的自重传到肋玻璃的悬挂孔上，而是直接传到转接件上再传递至主体结构。

　　3、所有钢件与玻璃开孔间的连接必须注入专用树脂结构胶，用以消除玻璃孔壁承压的应力集中。

全玻幕墙现场施工照片

　　三、结束语

　　武汉恒隆广场是武汉凌云建筑装饰工程有限公司承接的又一地标性建筑，本工程荣获美国绿色建筑协会颁布的《能源及环境设计先锋奖金奖的预认证及LEED金奖》。

　　2021年3月25日，武汉恒隆广场正式华丽启幕。历经三载，工程的顺利完工是整个项目团队一步一个脚印，团结协作，精益求精，勇克难关，共同努力的功效，是巨匠智慧的结晶。

　　2020年注定是不服凡的一年，年初的新冠疫情，给武汉的各行各业都带来了巨大影响，可是这座英雄城市团结一致，武汉人民众志成城，在全国人民的帮忙下，最终赶走了这场新冠病毒，让这座布满活力的城市重新迎来了黎明的曙光。武汉恒隆广场商业体的建筑设计理念来自于中国传统元素“如意结”，取其“无限循环”的吉祥寓意，希望这座崭新的商业地标会为浴火重生的武汉注入源源不竭的生机与活力。

恒隆商业体东北立面鸟瞰航拍照片

北立面完工照片（夜景）

作者简介：

周涛

　　高级工程师，武汉凌云建筑装饰工程有限公司幕墙设计研究院主任设计师。从事幕墙设计工作12年，完成设计项目20余项。主持设计的重点项目有武汉市永清商务综合区B地块、武汉顶琇西北湖A地块、武汉恒隆广场、蔡甸市民之家等，介入设计武汉中信泰富大厦、徐州奥体中心、贵阳金属中心、武汉天地A123地块等幕墙项目，多项工程获得全国建筑装饰奖、拥有实用新型专利3项。

兰自强

　　武汉凌云建筑装饰工程有限公司幕墙设计研究院设计一所设计部长。从事幕墙设计工作7年，介入完成设计项目10余项。主持设计的项目有贵阳中天吾乡N2组团等，介入设计的重点项目有柳州保利国际中心、武汉生态智慧城立异服务中心、武汉恒隆广场、武汉天地A123地块、蔡甸市民之家、烟台天马相城高层等幕墙项目，多项工程获得全国建筑装饰奖、拥有实用新型专利1项。

王诗阳

　　武汉凌云建筑装饰工程有限公司幕墙设计研究院设计一所设计部长。从事幕墙设计工作7年，完成设计项目10余项。介入设计的重点项目有武汉市永清商务综合区B地块、武汉联想研发基地项目、武汉恒隆广场、武汉市工具湖体育中心等幕墙项目，多项工程获得全国建筑装饰奖。合区B地块、武汉联想研发基地项目、武汉恒隆广场、武汉市工具湖体育中心等幕墙项目，多项工程获得全国建筑装饰奖。

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