幕墙装配化典范——西安市儿童医院幕墙设计与施工解析【论文原创精选0701】快来看

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作者：中信集团六局第三工程建设股份有限公司  赵春祥、张昌奇、范海超【摘  要】本文主要如是说了陕西省中心医院狮属分馆玻璃幕墙工程工程建设的结构设计路子和结构设计过程，导出了大容量挡风前大灯控制系统、玻璃幕墙窗控制系统、出口处造型控制系统、换装化瓷砖控制系统结构设计等。

并着重论述了陶源贫视角大容量前大灯控制系统的技术创新结构设计与应用领域，引进机械设备构造连接和工业换装化结构设计经营理念，结合机械设备铸造工艺，解决大容量前大灯的瓦楞纸板问题、陶源喷漆等问题，助推工程施工快速精确定位安装，呈现良好建筑物门廊效果实现透过玻璃幕墙换装化技术创新结构设计与应用领域达到玻璃幕墙项目争创精通业务的目的。

【关键字】陶源贫视角大容量前大灯、玻璃幕墙换装化结构设计、LISPFreeNAS

图1 建筑物玻璃幕墙整体displayed一、玻璃幕墙工程工程建设概况　　工程工程建设如是说：成都中心医院狮属分馆玻璃幕墙工程工程建设位于陕西省寨子四路，紧邻汾河，建筑物面积48万平方米，建筑物高度76米是西南地区最大的中心医院，承担着国家幼儿区域医疗护理中心的重要使命，以高水平高职中心医院为目标，打造集医疗护理、教学、科研、护理、预防、康复训练为一体的国内一流、国际并行的三级乙等综合中心医院。

　　建筑物方案结构设计：中衡结构设计全部股份股份有限公司　　建筑物结构设计：中信集团六局第三工程建设股份有限公司结构设计研究院　　玻璃幕墙结构设计：中信集团六局第三工程建设股份有限公司装饰结构总公司　　结构设计经营理念：成都中心医院狮属分馆的建筑物结构设计打破了人们对于现代医疗护理建筑物呆板的传统印象，切合中心医院特色以合叶玩偶--LEGO作为突破口，取之“模组化组合”与“无限可能”的特点，切合该案空间规划结构设计路子的同时，使建筑物室内空间充满普适性和娱乐性。

　　方院门廊采用了“LEGO”堆叠的结构设计基本概念，具有童真的同时延续了建筑物模组化的结构设计路子裙楼门廊颜色与西翼交相辉映，透过蓝紫色的前大灯形成图景一般的门廊画法中心医院不仅需要创造满足幼儿生理身心健康的功能需求，还要塑造符合幼儿心理身心健康、促进幼儿行为知觉教养的医疗护理环境。

图2 “LEGO”堆叠结构设计基本概念　　成都是中国历史上立都朝代最多、时间最长、影响力最大的城市之一“里坊制”的城市经营理念体现了城市秩序化、模组化、交通网格化的特点，在本项目的结构设计经营理念中得以借鉴对于大容量规模的国家幼儿区域医疗护理中心来讲，各类人、车、物、医疗护理资源都需有序组织，因此建筑物的普适性、高效性、灵活性成为结构设计的重中之重。

图3 里坊制空间结构设计经营理念

图4 蓝紫色的前大灯形成图景般的门廊画法二、主要控制系统的重难点导出　　1、陶源贫视角大容量挡风前大灯控制系统结构设计　　1.1 控制系统如是说 

图5 前大灯实景照片　　成都中心医院的院徽是由“绿黄红紫”四种颜色的图案组成，本项目的建筑物玻璃幕墙上结构设计大量挡风彩色前大灯，在满足挡风功能的同时丰富了建筑物门廊效果，整个建筑物呈现绿黄红蓝四个主色调同一个前大灯结构设计为两种颜色的组合形成陶源色效果，室内室外及不同视角均能呈现不同的整体颜色效果。

前大灯截面尺寸500mmx80mm为大容量尺寸截面，大截面铝型材瓦楞纸板挤压难度大壁厚较大加工制造成本高；前大灯贯穿一个层高高度3.1米，前大灯为蓝紫色视角排布，透过8个前大灯实现从90°到180°的视角变化，工程施工定位精度要求极高安装难度大。

　　前大灯位置：裙楼和塔楼大面　　前大灯高度：3100mm　　前大灯大小：500mmx80mm　　前大灯颜色搭配：绿黄红紫

图6 中心医院院徽

图7 前大灯陶源色结构设计　　1.2 陶源贫视角前大灯结构设计演变过程：　　1）方案01：前大灯一体瓦楞纸板方案

　　方案总结：（1）对角线不同颜色表面喷漆处理难度大；（2）型材截面过大，对角线长度500mm以上，需要大吨位挤压机，厂家难以瓦楞纸板生产；（3）壁厚需要5mm，型材含量高造成浪费　　2）方案02：常规矩形分体组合方案。

　　方案总结：（1）型材主视面存在4条分体堆叠缝，影响外视效果；（2）对角线不同颜色表面喷漆处理难度大；（3）型材瓦楞纸板截面小瓦楞纸板容易，壁厚可控，　　3）方案03：对角线分体方案

　　方案总结：（1）可实现对角线不同颜色表面喷漆处理；（2）无法实现隐藏式连接困难；（3）三角模具截面较大厂家无法瓦楞纸板生产；（4）型材壁厚较大，且增加两道斜向肋板型材含量较高　　1.3 结构设计解决方案：　　解决方案：1.针对前大灯颜色组合问题及大截面尺寸问题，综合总结角部分体和中部连接等各方案优缺点进行结构设计技术创新：

　　2.透过角部分体对称结构设计，实现不同颜色喷漆搭配的同时，减少瓦楞纸板数量；　　3.采用无腔体模具结构设计，有效减小型材壁厚；　　4.型材堆叠缝留在两个颜色交接位置，弱化处理，提升整体效果.　　5.透过中间插芯型材将分体型材牢固组合，同时预留圆形腔体为解决前大灯视角变化预留条件；

图8 对角线分体方案

图9 前大灯铝型材瓦楞纸板喷漆预合叶　　1.4 前大灯控制系统连接技术要点分析：　　前大灯顶底连接件结构设计原则：1）免焊接连接结构设计；2）满足前大灯的变形调节要求（温度伸缩、高度调节）；3）侧向旋转安装；4）可实现不同视角的精确定位，快速安装；5）实现透过顶底部铝板胶缝狭小空间内的隐藏式连接。

　　结构设计解决路子：1）结构设计5mm不锈钢T型转接件采用机制螺钉与铝板龙骨进行连接，同时解决从铝板胶缝隐藏连接问题；2）设置圆形转接件配合前大灯铝插芯圆形空腔实现视角的可调节；3）结构设计两个半圆形转接件实现圆形转接件与T型转接件的连接，同时半圆形转接件上均布设置8个长条孔，对于前大灯8个视角可实现快速精确定位，安装就绪后长条孔打机制螺钉实现视角的限位；4）安装时先在顶部调节视角就位后下落，底部自锁件在重力作用下实现自动限位锁定，可实现快速安装；5）底部设置抗扭件防止视角扭转。

图10 前大灯底部连接构件图

图11 前大灯顶部连接构件图

图12 前大灯顶部连接零件图

图13 前大灯底部可调视角连接零件图　　（2）陶源色可调视角前大灯在满足建筑物效果和变视角快速安装的同时，透过过节计算对受力进行校核有限元建模分析顶部底部连接构件的局部强度，对前大灯中部的挠度变形进行验算，满足规范要求。

图14 前大灯受力有限元分析

图15 前大灯顶部实景照片

图16 前大灯底部实景照片　　（3）针对前大灯变视角的布置的问题，我司基于LISP程序结构设计进行二次研发，开发一种可实现可变视角前大灯快速排布的CAD参数化插件，解决了视角调整和布置的难题，提高了结构设计和工程施工的生产效率。

图17  可变视角前大灯平面图

图18 LISP程序开发结构设计

图19 插件演示图　　1.5 前大灯控制系统的堆叠与安装　　陶源色前大灯在铝型材瓦楞纸板挤压及喷漆加工完成后，在工厂进行合叶组合成500*80尺寸高度3.1m的整体单元运输至工程施工现场现场先将层间铝板工程施工完成后，在铝板胶缝位置安装T型转接件，然后采用吊装机械设备将前大灯整体单元吊装至对于楼层位置，现场工程施工人员将前大灯上下插接进对应转接件，调整视角后限位固定，完成安装。

安装过程迅速简捷，同时采用半圆转接件预留长孔进行定位，定位迅速且精度高

图20 可变视角双色前大灯转接件安装、前大灯安装、前大灯调节就位过程

图21 可变视角双色前大灯实景照片

图22 可变视角双色前大灯角部实景照片　　2、“冰淇淋”造型门厅大堂控制系统　　2.1 控制系统如是说 　　为切合中心医院的特色，成都中心医院建筑物在出口处位置结构设计了造型新奇的冰淇淋造型，同时要求建筑物造型室内的新奇效果同时要兼顾通透性，给玻璃幕墙结构设计工程施工带来极大难题。

每个“冰淇淋”造型都是一个独立的玻璃幕墙控制系统，一共六个造型,每个造型高度二十余米，跨度较大　　位置：裙楼首层出口处大堂　　分格：1600mmX2250mm　　结构设计难点：1）每个造型高度二十余米，跨度较大　　2）造型与造型之间有全玻璃玻璃幕墙连接，玻璃幕墙之间连接复杂；。

　　3）满足建筑物通透性效果，需在可视范围内减少玻璃幕墙支座和龙骨支撑。 

图23 造型内外部效果图　　2.2 玻璃幕墙结构设计方案：　　1）采用铝包钢形式，优化龙骨造型，减少可视范围内龙骨支撑，采用吊挂方式；

图24 造型位置玻璃幕墙龙骨骨架及局部效果图　　2）“冰淇淋”造型与造型之间的三角形区域全玻璃玻璃幕墙采用吊夹形式加左右玻璃入槽的控制系统形式；                                    

　　2.3.结构设计方案要点分析：　　1）切合该案空间规划结构设计路子，采用相应玻璃幕墙控制系统，使建筑物室内空间充满普适性和娱乐性；　　2）特别注意全玻玻璃幕墙控制系统与明框玻璃玻璃幕墙之间收口问题；　　3）满足玻璃玻璃幕墙后期维修更换需求。

　　3．医院用条形玻璃幕墙窗控制系统　　3.1 控制系统如是说 　　本项目在各个楼单体门廊上前大灯内侧有大量条形玻璃幕墙窗控制系统，玻璃幕墙窗分格为1350mmX3100mm（高），开启尺寸为1350mmX1000mm玻璃幕墙窗置于上下层结构形成的洞口内，采用上下固定加强中挺主受力横向堆叠的连接方式。

结构设计重难点如下：

图25 带型通窗实景照片　　1）.层间带形窗内侧50%以上是墙体，实现室外安装是工程工程建设的重难点；

图26 玻璃幕墙控制系统与窗控制系统对比　　2）.建筑物师结构设计经营理念：建筑物空间的虚实处理，如何实现窗横竖加强中挺朝向室内；

图27 建筑物结构设计的虚实处理和加强中挺朝向　　3）.如何弱化开启扇位置型材宽度，提升开启部位整体效果；

图28  常规开启窗控制系统大边框效果　　3.2 结构设计方案过程　　针对建筑物外观要求以及安装要求，对结构设计重难点进行针对性解决：　　1）采用内外双扣盖的控制系统结构设计，实现玻璃外部安装的难题；　　2）同时中梃结构设计为朝向室内，满足建筑物空间的虚实处理的结构设计经营理念；

图29  玻璃幕墙窗控制系统加强中挺结构设计演变　　3）.进行开启扇边框窄边化结构设计处理，减小开启边框型材宽度，提升开启部位整体效果

图30  常规窗边框与窄边化结构设计边框节点对比

图31  常规窗边框与窄边化结构设计边框效果对比　　4）气密性能和水密性能结构设计提升： 

图32  外装扣条的防脱落结构设计　　①透过在压条位置竖框上打钉，起到防脱防盗作用；　　②竖挺和横挺与玻璃处打胶，增加控制系统气密性能　　③优化组框角码，横竖框采用打胶式的密封方式，提升窗气密性能　　④前端优化成明框扣板，提升密封防水性能的同时，提升装饰效果。

图33  玻璃幕墙局部现场效果　　4．换装式连廊瓷砖铝板控制系统　　位置：3-1#与3-2#西翼之间连接通道　　瓷砖分格：1150mmX2250mm　　控制系统形式：整体换装式。

图34  楼体连廊底部换装式铝板瓷砖　　（1）结构设计难点：　　1）连廊瓷砖采用铝板，铝板玻璃幕墙位于西翼之间，距地面约30m，跨度约为36.5m，安装难度大；　　2）铝板面层与主体钢结构透过钢架基层固定，对铝板外饰面平整度要求高;

　　3）铝板之间胶缝不方便工程施工　　（2）结构设计方案过程：　　1）考虑到铝板工程施工难度，决定采用换装式吊装方案，该方案高空作业量小，安装工期短，安装精度高　　2）透过地面搭设胎架进行龙骨与面板的组装，提高铝板外饰面的平整度，然后透过固定在钢结构上的液压设备实现整体提升。

图35  换装式铝板整体吊装　　3）标准胶缝可以在组装板块时完成，板块之间可以设置插接胶条，同时透过多次放线与抬升后调整实现铝板接缝的平整。　　（3）.结构设计方案要点分析：

图36  换装式铝板分格及吊装板块划分　　1）按照结构设计分格图纸，将分格瓷砖铝板为12个换装式板块。

图37  标准板块吊挂节点及插接胶条节点　　2）深化单元体板块与主体结构连接节点，板块之间可以设置插接胶条，满足工程施工要求。

图38  瓷砖铝板及玻璃玻璃幕墙挡风前大灯整体效果三、应用领域效果及经济效益分析　　成都中心医院项目透过对陶源色可变视角大容量前大灯控制系统的结构设计与应用领域，取得良好的项目应用领域效果经项目落地验证，综合降低工程施工成本5%以上，提升安装工程施工效率20%以上，为项目取得了良好的经济效益和社会效益。

该控制系统具备良好的应用领域推广价值　　4.1 经济效益　　陶源色可变视角大容量前大灯控制系统的结构设计透过采用分体瓦楞纸板结构设计，降低型材壁厚，优化了型材用量，分体喷漆降低了喷漆费用　　4.2 工期效益　　陶源色可变视角大容量前大灯控制系统透过预堆叠组装，现场换装式快速安装，工序上避免交叉工程施工作业，每根前大灯节省0.3个人工，整体节省人工3000工日以上，取得良好的工期效益。

　　4.3 社会效益　　成都中心医院建成之后成为陕西省狮属区一座标志性医疗护理建筑物，本项目对促进当地经济发展、提高当地人民医疗护理水平、带动就业，具有积极的作用。

图39 可变视角双色前大灯实景照片四、技术总结　　本项陶源贫视角大容量挡风前大灯控制系统的研究与应用领域有效解决类似项目的结构设计及安装技术难题，从机械设备连接及换装化组装的视角进行了技术技术创新和应用领域实践本技术申请专利两项，获得公司五小成果一等奖。

成都中心医院项目玻璃幕墙项目新材料、新工法运用较多，控制系统形式新颖多样，建筑物各单体的建筑物形式各异透过结构设计深化和工程施工合理组织在规定时间内交了一份业主、建筑物师都满意的答卷，更为城市树立起一道新的地标（文章版权归作者所有）

作者简介：

赵春祥　　中信集团六局第三工程建设股份有限公司装饰与环境结构设计研究院玻璃幕墙结构设计师，一级建造师，从业玻璃幕墙结构设计12年先后参与完成佛山信保广场、北京正大商务中心，太原湖滨国际大酒店、山西国家电网综合调度中心、柬埔寨DEWA度假酒店、成都中心医院狮属分馆、济南国际医学科学中心医疗护理硅谷项目等多个玻璃幕墙控制系统综合性比较强的项目，擅长控制系统研发，节点结构设计，参与项目多次获得鲁班奖，国优等奖项。

张昌奇　　中信集团六局第三工程建设股份有限公司装饰与环境结构总公司总工程工程建设师中国建筑物装饰协会玻璃幕墙类专家，济南市房屋建筑物工程工程建设安全质量玻璃幕墙组专家，济南工匠和济南市五一劳动奖章获得者从业玻璃幕墙结构设计十五年，完成玻璃幕墙结构设计项目过百项，异形文体场馆类玻璃幕墙十几项。

对曲面异形文体场馆类玻璃幕墙结构设计、超高层玻璃幕墙结构设计、被动式节能建筑物玻璃幕墙结构设计、玻璃幕墙换装化结构设计、BIM参数化玻璃幕墙结构设计有较为深入研究参编行业规范两项行业专著一项，获得玻璃幕墙结构设计技术类专利授权二十余项

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