“旭日东升”追随太阳的光影——北京阳光保险金融中心

万胜 · 发表于 2023-8-5 07:37:46

作者：中建深圳装饰有限公司高连月、曾乐平、宋振、杨英、程希奇　　摘要：本文针对北京阳光保险金融中心项目外立面工程，设计了一种适用于多角度、逐层不规则收分内退、分格不对缝的单位幕墙系统，并从设计、单位板块加工、异形收分单位安装等角度进行详细介绍，同时介绍三维扫描技术与BIM技术在建筑形体异形、空间位置复杂的单位幕墙设计与施工过程中的应用，将设计、施工、BIM深度融合，希望本文能为巨匠提供借鉴。　　关键词：异形收分、多角度、单位式幕墙、花瓣形多曲点支式玻璃幕墙、犀牛+Grasshopper参数化技术　　一、工程概况　　北京阳光保险金融中心项目位于北京市向阳区CBD核心区域Z2a地块，与北侧的中央电视台、西侧的国贸和东北侧的北京第一高楼中国尊共同形成广阔的 CBD 天际线视野，占地面积8264.5㎡，总建筑面积120000㎡，幕墙面积约4.5万平米，主要功能为金融办公和商业服务，塔楼高度205m，地上43层，地下5层，裙楼地上6层。

入场前期全景　　北京阳光保险金融中心项目由外方设计伍兹贝格设计咨询有限公司与中方设计中国建筑设计院有限公司共同完成，建设单位是北京阳光融合置业有限公司，总包单位是北京城建集团有限责任公司，监理单位是北京帕克国际工程咨询有限公司。2021年7月底，阳光保险项目顺利竣工，这是阳光保险集团位于北京CBD的全新总部，也是伍兹贝格迄今为止为阳光保险设计的三座办公大楼中最具标记性的作品。　　二、设计理念　　阳光保险项目的建筑形体底层显现为正方形，随着楼层的上升逐渐内退、扭转、收分为椭圆形，取意“天圆处所”“旭日东升”概念，同时契合阳光保险集团企业形象，建筑的几何形式所显现的稳定与流畅性，是阳光金融企业秉承的重要价值之一，从功能、美学和象征意义等多个角度考虑，成为最优化的设计方案。

　　从功能上讲，塔楼45°的旋转优化了视线通廊，提供了面向CBD中央公园和紧邻的中央电视台的最佳视野，同时避免了在如此高密度的楼宇环境中与相邻塔楼的直接对视，另外，相对方正的底层办公更为适合阳光自用，而弧面较高楼层可为未来租户提供非凡的办公体验；从美学上，外立面柔和的曲线巧妙地将其与周边相对更有棱角、更强势的邻居区分开来，以温和的边沿赋予建筑及其品牌的严谨、优雅和恒久的企业文化象征，面向繁忙的东三环，建筑的设计更是充分的考虑过往车辆和行人从分歧角度都能感受到建筑的美感。

　　阳光集团在建筑及其外立面的节能与高性能原材料的使用等方面也不吝投入重金，力求企业在碳中和方面贡献社会价值，外立面遮阳翼的巧妙应用，使建筑免收北京强烈日照影响的同时，遮阳翼在分歧位置的分歧长度，会在一天中根据太阳位置发生不竭转变的阴影与折射，反映到整个建筑中，犹如中国传统画作的退晕之法-随着塔楼的上升，玻璃逐渐由深蓝酿成淡蓝色。

　　阳光保险约两万平米的裙房包含可以激发沿街活力的商业，一以及办公、会议室、会所等功能，裙楼外立面设计为双层幕墙，内层玻璃幕墙搭配外层花瓣形状的点支式玻璃幕墙，三面曲度额的双层玻璃造型，设计概念取自莲花的花瓣，玻璃内置LED灯为CBD区域提供了一系列精彩活力的视觉显示。

　　伍兹贝格全球高级董事合伙人，美国注册建筑师，本项目设计总监-Patrick Daly解释说：“以建筑体现出阳光品牌的恒久与沉稳，是我们的目标之一。作为一贯秉承建筑以人为本的设计师，我们希望为阳光的员工及其他入驻企业提供一个增进健康、高效和协作，并充分融入社区的环境”。　　三、设计展示　　北京阳光保险金融中心幕墙项目顺利交付并投入使用，收分位建筑立面效果的高度还原是项目的最大亮点之一，作为深化设计，经过近两年的全心投入，经历了一个个的难点和一次次的挑战，最终实现建筑师的设计作品，还原建筑师的理念，并取得业主和建筑师高度认可。　　1、塔楼收分单位节点的设计：　　塔楼东南角与西北角的收分单位，有着“多角度”、“分格无序错缝”、“层间内收无序”、“板块唯一性”（如图一所示）等设计难点。

图一：幕墙完成面线收分放样　　通过对Rhino表皮模型的形体分析，得出收分单位板块分格上下层之间角分线其实不是相对应的，板块转角点位左右位置也不是相对固定的（如图二所示）

图二：上下层单位分格位置关系　　因此，为解决这一问题，深化设计中将收分单位系统的顶横梁型材设计为分体式，这样即可以通过分体式顶横梁之间的转动、错位，来满足上下层板块分格与角度不对应的位置关系，并通过螺钉将两个分体式顶横梁连接固定；（如图三（1）所示）而上下层板块内退错位的位置关系，则通过断开的立柱与转变尺寸的连接钢板来实现（如图三（2）所示），根据深化设计方案节点，做出板块龙骨模型（如图四所示）验证方案可行性，最终确认收分单位设计方案。

图三（1）：收分位设计——分体式顶横梁

图三（2）：收分位设计——分段式立柱

图四：收分深化设计方案龙骨模型　　收分单位内收尺寸的无序性，反应至图纸中，则体现为连接钢板的尺寸设计，反应至材料下单中，则体现为连接钢板螺栓孔距尺寸的巨细（如图五所示），因此，如何精准确定每一处收分钢板的孔距巨细，便成为收分系统能否还原建筑收分效果的关键。

图五：收分尺寸——连接钢板孔距尺寸　　对于收分尺寸的巨细确定，设计团队采取了两种方式，相互印证：　　图纸放样法：因收分区域幕墙完成面为折线，因此立柱方向为折线组成的角度的角平分线方向，以当前层幕墙完成面线角点处做当前角度的角平分线，与上一层幕墙完成面线必存在一交点（如图六所示），则角点与交点之间的直线距离，既为该分格处的收分尺寸。

图六：图纸放样法示意图　　模型建模法：使用BIM模型建模的方式，将立柱、横梁依照节点图中轮廓尺寸1:1实体建模，再根据表皮模型中，以玻璃面板完成面为定位依据，将前面的实体建模放置在模型中，即可获得两段立柱的真实对应位置关系，再根据节点中螺栓与立柱尾真个距离为固定尺寸的关系，即可反推获得相应位置的收分尺寸。但此方法因需实体建模耗时较长，因此根据上述原理的逻辑关系，使用GH编程便能快速获取收分尺寸（如图七所示）

图七：GH编程——表皮模型可直接生成收分尺寸　　通过使用两种方法分别由两组设计人员进行放样，得出的结果可以做到相互印证，进一步包管了结果的准确性，既校核了表皮的准确性，又能够检查放样图纸的准确性，表皮的准确性能够包管后续单位板块组装加工的正确率，放样图纸的准确性能够为后续玻璃面板等材料的下单提供依据。　　2、裙楼花瓣的绽放：　　裙楼花瓣双层点式玻璃幕墙为阳光保险项目的又一大亮点工程，其唯美的形体，由于含苞待放的花瓣，正是其多曲面的形体特点，造成了另一大施工设计难点，经过表皮分析花瓣玻璃幕墙系统中双曲面积为1226㎡，双曲玻璃占花瓣幕墙的比例为35.7%（如图八所示），裙楼花瓣玻璃幕墙的设计工作量大，难度高，下料精度要求高，后期安装定位难度大，因此针对这一现状，为了能让花瓣完美绽放，BIM技术的应用，尤为重要。

图八：BIM应用——花瓣形体分析　　由于花瓣玻璃幕墙设计院没有提供原始模型及各项参数，项目之初只能通过花瓣钢结构反推的方式，进行花瓣整体造型的模拟工作（如图九所示），建立整体曲面后根据图纸构造反推建筑完成面，这样就能包管建筑曲面与结构杆件的构造距离，经过使用Rhino对钢结构模型进行具体分析，将各处玻璃分格进行拟合、建立、生成幕墙表皮（如图九所示）

图九：幕墙曲面拟合、建立幕墙面与分格　　（1）面板材料的优化、下单　　但生成的幕墙曲面过于理论，每一个玻璃板块均为微曲面，结合玻璃生产加工工艺，将玻璃空间拱高尺寸小于15mm的玻璃（此部分玻璃因拱高过小无法生产）优化为平板玻璃，拱高大于15mm的玻璃则优化成可提取关键生产参数的双曲板（如图十所示）。

图十：花瓣表皮玻璃优化　　由于玻璃厂同意接受犀牛模型直接下单，因此除平板玻璃外，双曲玻璃均采取模型进行下单，玻璃除却基本尺寸外，因系统为点玻形式，因此，玻璃四角处还需开设孔位，用于驳接爪件的安装，因此，在下单前期，表皮模型除胶缝需在模型深化完成外，还需放样确定驳接爪件的位置与连接形式（如图十一所示），避免玻璃开孔位置与爪件不对应，后续无法安装的情况。

图十一：爪件放样与玻璃开孔位置简直定　　花瓣幕墙除玻璃外，还有飘带铝板的下单，飘带铝板因双曲的造型和与钢结构避位（如图十二所示）等因素，造型过于复杂，因此同样采取模型进行直接下单，由BIM设计师提取出各展开面的主要参数信息（如图十二所示），由厂家专业人员进行拆解出符合车间加工要求的图纸。

图十二：花瓣幕墙飘带铝板与钢结构避位及参数提取　　（2）花瓣幕墙施工配合　　因花瓣幕墙主结构体系为圆形管状钢结构体系，因此施工中如何精确定位即是一浩劫点，本工程选用目前较为先进的三维扫描仪进行丈量放线工作，通过对现场钢结构现状进行扫描，并生成点云可加载至Rhino模型中，通过相近点位的拟合功能（如图十三所示），获得较为准确的钢结构定位。

图十三：点云扫描、点位拟合，得出具体截面信息　　经过对扫描仪扫描结果的拟合生成，对比结构钢结构理论模型，得呈现场钢结构实际偏差值（如图十四所示），并根据偏差值进行具体分析，调剂驳接件安装套筒的尺寸来吸收误差。

图十四：钢结构现场偏差分析　　针对可能呈现的偏差情况，设计组在设计阶段便做出针对性的调剂，结合样板玻璃的安装情况，零丁设计一款具备较大调剂空间的驳接件（如图十五所示），不但能在爪件安装套筒位置拥有调剂空间，在驳接爪与驳接头的位置，同样具备前后±10mm的调剂能力,同时驳接头允许转动的角度也进行了加强，进一步的包管了花瓣玻璃安装时相邻的四组玻璃的四角平整度。

图十五：非标驳接头　　现场安装阶段，为包管安装位置与模型统一，设计针对钢结构上驳接件的安装套筒位置进行了坐标导出（如图十六所示），根据模型中点位坐标配合现场全站仪定位进行现场安装，且每个套筒均导出三个特征点的坐标，两点特征定位置，第三个特征点确定套筒安装方向，包管套筒安装的精确。

图十六：定位坐标

图：花瓣玻璃幕墙西南面

图：花瓣玻璃幕墙北面　　3、塔楼拉链口的“补丁”方案：　　阳光保险项目施工早期，因塔吊暂未裁撤，塔冠加固支臂从室内侧结构柱伸出，造成支臂与幕墙板块完成面干涉，影响幕墙单位板块整层封闭，国内常见单位板块干涉做法为预留若干个干涉部位的单位板块，待到后期影响因素裁撤，再行施工，此种方法国内较为常见，且应用广泛，预留的板块空位构成犹如幕墙中的一道“拉链”（如图十七所示），虽然普遍，但这种做法影响施工过程中的形象效果，同时会增加后续工期时长来完成“拉链”区域的施工。

图十七：高层单位幕墙预留拉链效果　　阳光保险项目因其怪异的形体特点，收分板块的有序安装的特点，若预留“拉链”口进行施工，则从20层起，当塔吊支臂干涉位置进入收分区域时，会致使泰半收分板块无法安装，“拉链”口也将变成“喇叭”口，高层单位板块的安装将陷入十分晦气的境界，面对愈发紧张额的工期，设计团队另辟蹊径，以单位结合框架的理念，将“拉链”深化为“补丁”，不但有效的解决了后续高层板块安装的问题，同时更大大降低了后续“拉链”合拢的时间，且更好的包管了施工过程中塔楼单位体所显现出来的效果。　　“补丁”的设计思路为，将与塔吊支臂干涉的两个单位板块（干涉多为两个相邻板块的组合立柱与塔吊支臂发生碰撞）合并，组成一个3000mm*4500mm的大单位，该单位再工厂仅组装需要的单位框及框上型材、辅材，且单位框保存单位下横梁现场安装（即组成U型框，现场安装底横梁，包管U型框套在塔吊支臂上后安装底横梁，组成完成口字框），同时，未包管上层板块能够顺利安装和安装后的结构性能平安，在3000mm长的顶横梁中间分格处增加200mm高临时支撑型材（如图十八所示）

图十八：“补丁”处大单位框架　　大单位框固定完成后，便顺序安装旁边单位板块，待整层安装完成后，即可继续安装上层板块，因大单位四周均为单位框型材，因此其实不影响上层单位的板块安装，待上层板块整圈安装完成后，则会形成一个3000mm*4500mm的洞口（如图十九所示），这个洞口便为“补丁”的由来。

图十九：实体模型中的“补丁”洞口　　待到施工后期，现场塔吊裁撤，相应支臂也从“补丁”洞口中裁撤，再行裁撤临时支撑型材，将框架中立柱型材用热镀锌钢加工件安装在顶、底横梁之间（如图二十所示），待中立柱固定完成后，依次安装框架横梁、面材（如玻璃、铝板、岩棉等）、装饰条，将单位体弥补完善（如图二十一所示）。

图二十：中立柱的安装固定

图二十一：以框架形式将板块内部所有材料安装完成　　“补丁”方案完美的解决了阳光保险项目因形体特殊致使的塔吊支臂干涉问题，不但包管了高层单位板块在施工后期快速的安装，还大大节省了后期收“拉链”口的时间，有效的节省了近月余工期，同时还包管了施工期间，塔楼形象面的板块效果，使得塔楼能够以“始终如一”的姿态完美显现出来。

图：施工早期阶段

图：施工中期阶段

图：施工后期阶段（塔吊裁撤后）

图：施工完工阶段　　四、结束语　　北京阳光保险金融中心项目外立面工程为“多角度”、“分格无序错缝”、“层间内收无序”、“板块唯一性”具有一定难度的单位幕墙系统，本项目已完成所有单位板块的安装，本文通过介绍本工程的单位板块收分错位的设计思路与多曲面幕墙概况的设计、加工、定位与安装相结合的真实工程案例，为今后的类似工程提供了一定的参考价值。
（文章版权归作者所有）

本文刊发在《幕墙设计》杂志2022年第四期

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