金晶雪

(日宏(上海)建筑設(shè)計咨詢有限公司,上海 200336)

0 引 言

建筑外立面作為建筑物直面城市的表皮，是外界對建筑的第一印象。立面設(shè)計承載著滿足建筑功能、提升整體建筑美觀的使命，亦可代表某一時代的文化特征。項目開發(fā)全過程中立面設(shè)計及施工控制的優(yōu)劣直接影響項目的品質(zhì)，其準(zhǔn)確預(yù)判和把控就顯得尤為重要，是確保項目成敗的重要一環(huán)。

本文通過上海漕河涇現(xiàn)代服務(wù)業(yè)集聚區(qū)項目建筑外立面設(shè)計的淺析，從設(shè)計、深化和施工控制三個環(huán)節(jié)的特征來闡述立面設(shè)計和后期控制要點。

1 工程概況

本工程位于上海市徐匯區(qū)，用地西臨古美路、南臨漕寶路、東臨中環(huán)路、北臨橫二路?？偨ㄖ娣e324 591 m2，地上4～27層、地下3層。工程由2棟(34#、36#)超高層辦公樓，2棟(35#、37#)高層辦公樓和裙房商業(yè)(38#)組成(圖1)。2013年開始方案設(shè)計，2015年開始施工至2019年底竣工，由我司負(fù)責(zé)建筑設(shè)計及全過程把控。以下主要以其中34#樓超高層辦公塔樓為例講述建筑外立面設(shè)計相關(guān)問題。

圖1 總平面圖

2 34#樓立面設(shè)計

建筑立面設(shè)計階段為初期階段，主要體現(xiàn)在項目概念及方案階段。這階段立面需要確定外墻構(gòu)造、幕墻系統(tǒng)、立面模數(shù)、基本材質(zhì)等基礎(chǔ)方向，前提準(zhǔn)確定位對于后續(xù)項目順利落地影響頗大。

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

34#樓功能為辦公樓，共26層，建筑總高度129.4 m；標(biāo)準(zhǔn)層面積1 999.88 m2，總建筑面積46 183.71 m2；主要層高為4.5 m，首層大堂兩層通高設(shè)計高度11.5 m。標(biāo)準(zhǔn)層柱跨采用8.4 m，每邊5個柱跨，平面尺寸為44.72 m×44.72 m正方形。結(jié)構(gòu)體系采用框筒結(jié)構(gòu)，平面外輪廓線至框架柱邊間距為1 360 mm、幕墻控制線至結(jié)構(gòu)板邊線間距為350 mm。(圖2)

圖2 標(biāo)準(zhǔn)層局部平面圖(34#)

2.2 立面設(shè)計理念

力爭將本項目建設(shè)為富有文化底蘊及現(xiàn)代氣息、體現(xiàn)整體性和超前意識的科技服務(wù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，在四棟高層辦公塔樓立面設(shè)計上以現(xiàn)代、時尚、生態(tài)、高科技為概念特征，以豎向線條為主來營造出簡潔美觀、積極向上的理念。立面采用玻璃和金屬板豎向相間隔的設(shè)計，從下到上金屬線條逐漸收緊加強挺拔感。34#樓立面根據(jù)豎向線條尺寸分5段，線條寬度從下到上以此為1 400 mm、700 mm、500 mm、300 mm、150 mm。

2.3 外墻構(gòu)造確定

高層建筑外墻一般為非承重墻，其重量由主體結(jié)構(gòu)支撐。根據(jù)構(gòu)造形式和支撐方式不同分窗墻系統(tǒng)和幕墻系統(tǒng)，其中幕墻體系設(shè)計靈活、藝術(shù)效果較好、建筑美學(xué)和功能一體化。窗墻系統(tǒng)優(yōu)點為造價低、施工難度低，缺點為立面誤差大、效果差、無法對應(yīng)復(fù)雜的立面造型等；幕墻系統(tǒng)優(yōu)點為立面精度控制高、對立面的可控性高、施工周期短，缺點為造價高、施工技術(shù)要求高等。本項目立面設(shè)計采用全幕墻體系，確保品質(zhì)。

34#樓采用全幕墻系統(tǒng)，利用幕墻較高的施工精度及立面造型的可控性特點來實現(xiàn)完美的建筑立面效果(圖3)。

圖3 方案效果圖

2.4 幕墻系統(tǒng)設(shè)定

目前常見的幕墻系統(tǒng)有框架式幕墻系統(tǒng)、單元式幕墻系統(tǒng)，雙層幕墻系統(tǒng)等。單元式幕墻適合重復(fù)性單元較多的立面上，通過批量加工來變相降低成本。34#樓外立面設(shè)計相對簡潔規(guī)整、可單元化面積較多，非常適合采用單元式幕墻系統(tǒng)。特殊設(shè)計部分，如首層大堂和女兒墻等局部采用框架式幕墻系統(tǒng)。

2.5 分割模數(shù)確定

立面設(shè)計中確定分割模數(shù)非常重要，有時甚至根據(jù)立面模數(shù)來確定柱網(wǎng)的情況也時常發(fā)生。確定分割模數(shù)時需考慮立面方案形式、結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)的對齊關(guān)系、消防救援窗設(shè)定、自然通風(fēng)及排煙問題、窗戶的開啟方式、材料的加工尺寸等要素。

34#樓立面以豎向線條為主體現(xiàn)挺拔感，在滿足功能的前提下分割設(shè)置密一些可有效強調(diào)豎向線條。結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)采用8 400 mm，需每一面設(shè)置不少于兩處消防救援窗，采用機械排煙。

根據(jù)項目情況主要分割模數(shù)確定1 400 mm，與8 400 mm結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)對齊，滿足消防救援窗設(shè)置寬度要求。34#樓立面從下到上金屬線條逐漸收緊，根據(jù)豎向線條尺寸分5段，均控制在1 400 mm模數(shù)范圍內(nèi)，從下到上分為5段(圖4～圖8)：

圖4 第一段：一、二層

第一段：1 400(玻璃)+1 400(石材)；

第二段：700(玻璃)+700(金屬板)=1 400 mm；

第三段：900(玻璃)+500(金屬板)=1 400 mm；

第四段：1 100(玻璃)+300(金屬板)=1 400 mm；

第五段：1 400(玻璃)+ 豎向金屬明框 =1 400 mm。

圖5 第二段：三～十九層

圖6 第三段：二十～二十三層

圖7 第四段：二十四～二十六層

圖8 第五段：屋頂女兒墻

2.6 立面材料選定

設(shè)計常用外立面材料有石材、玻璃、金屬板、陶板、混凝土板、人造石以及ETFE膜等材料。本次項目中裙房商業(yè)部分采用天然石材、陶板百葉、彩釉玻璃、超白玻璃等材料，強調(diào)品質(zhì)感和提高商業(yè)氛圍和展示性；辦公塔樓部分采用玻璃和金屬鋁板材料，著重考慮立面造型的可塑性和統(tǒng)一性。

34#樓采用的材質(zhì)有：

(1) 非洲綠石材：主要用于一～二層入口大堂外立面處，體現(xiàn)高品質(zhì)感。

(2)玻璃幕墻：主要用于整棟辦公樓外立面幕墻部分。

(3)淺灰色鋁板：主要用于立面豎向線條處，凸顯豎向線條。

(4)不銹鋼板：主要用于一～二層與三層以上部分的分割線處、入口雨蓬處。

3 34#樓立面深化

立面深化階段根據(jù)立面方案設(shè)計提供可行性施工方案，本階段為設(shè)計方案轉(zhuǎn)化為施工圖及幕墻深化圖的階段。立面深化圖可為后續(xù)施工招標(biāo)技術(shù)文件和工程量計算提供重要依據(jù)，是決定項目成敗的最關(guān)鍵因素之一。

3.1 幕墻設(shè)計要求

建筑幕墻設(shè)計需滿足消防、綠建、節(jié)能、采光要求，以及符合《建筑玻璃幕墻結(jié)構(gòu)安全性論證》、《建筑幕墻工程技術(shù)規(guī)范》及《建筑玻璃幕墻光反射影響分析》規(guī)定。

3.2 單元式幕墻

如果環(huán)保是未來趨勢，裝配式建筑的普及就是絕對方向。2016年9月國務(wù)院辦公廳下發(fā)了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，報告中提出要力爭用10年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達(dá)到30%。單元式玻璃幕是目前在工廠加工程度最高的一種外圍護(hù)幕墻類型(圖9)。本項目定位辦公塔樓，均采用明框單元幕墻系統(tǒng)，結(jié)合塔樓柱網(wǎng)8 400 mm、分割模數(shù)1 400 mm，單元式幕墻在水平方向以一套單元玻璃和鋁板幕墻的寬度、垂直方向以一個自然層高度來確定一個幕墻單元板塊。

圖9 單元式幕墻局部立面

單元框架采用鋁型材，單元部位之間滿足搭接長度(密封條中心至導(dǎo)插構(gòu)造端點的距離)要求，立柱搭接長度大于10 mm、頂?shù)讬M梁搭接長度大于15 mm。為使立面整體更加輕盈挺拔，標(biāo)準(zhǔn)層四角陽角處采用玻璃材料轉(zhuǎn)角處理，使整體立面更加晶瑩通透。玻璃陽角處采用45度斜向鋁豎框連接兩個垂直方向的玻璃幕墻，并用鋁扣板蓋住陽角處使其視覺效果上更加細(xì)致挺拔。根據(jù)節(jié)能要求和安全要求，玻璃類型采用夾膠中空Low-e玻璃；惟，層間區(qū)域因無需考慮節(jié)能，考慮到成本影響采用夾膠鋼化玻璃類型。

3.3 框架式幕墻

本項目底層大堂及塔樓屋頂女兒墻處均采用明框框架幕墻系統(tǒng)。

3.3.1 辦公首層大堂

辦公塔樓大堂為最重要的人員出入口，是整個建筑的核心地帶，是通向建筑其他主要公共空間的交通中心。作為人員進(jìn)入建筑的第一空間，大堂應(yīng)做到大方得體，莊嚴(yán)穩(wěn)重。為此特地將首層結(jié)合主入口打造成10.5 m雙層通高辦公大堂，并此區(qū)域內(nèi)取消6 m標(biāo)高處結(jié)構(gòu)圈梁，確保大堂空間的完整性。大堂立面設(shè)計上考慮到外表大氣、視覺美觀、大堂采光等因素采用設(shè)計上更為自由的框架幕墻系統(tǒng)(圖10)。幕墻平面分割模數(shù)與上部幕墻系統(tǒng)統(tǒng)一采用700 mm模數(shù)的倍數(shù)，為1 400 mm寬玻璃幕墻和石材幕墻相間隔的設(shè)計(圖11)。為確保高度的同時做到美觀效果，框架采用鋼框架外加鋁扣蓋形式。

圖10 首層大堂框架幕墻立面

圖11 首層大堂框架幕墻局部橫剖

同時，石材幕墻部分做到室內(nèi)外三統(tǒng)一，即：統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一材料、統(tǒng)一施工的模式，進(jìn)一步體現(xiàn)大堂的大氣穩(wěn)重感。石材幕墻陽角處做45度切角拼縫處理確保轉(zhuǎn)折處立面統(tǒng)一性，同時石材端部做10 mm切角處理避免崩邊。

3.3.2 女兒墻部分

外立面幕墻直接升到女兒墻部分，立面統(tǒng)一性強?？紤]到此部分為室外，幕墻僅起到視覺效果的作用無節(jié)能保溫要求，故采用框架幕墻系統(tǒng)，玻璃類型采用夾膠鋼化玻璃。此部分沿用外立面豎向線條和分割模式，明框幕墻外掛裝飾性鋁合金線條，寬度可取最小值150 mm。女兒墻處幕墻常見問題為外立面玻璃效果不統(tǒng)一，其原因是內(nèi)側(cè)無背襯板或背襯板間距不足。本項目為了解決此問題在玻璃幕墻與女兒墻鋼結(jié)構(gòu)之間設(shè)置1 260 mm間距的弧形背襯板，在壓頂鋼結(jié)構(gòu)處緩和過渡，結(jié)合照明效果確保外立面玻璃幕墻的統(tǒng)一效果(圖12)。

圖12 女兒墻處幕墻豎剖

3.4 節(jié)點設(shè)計

3.4.1 入口雨蓬設(shè)計

結(jié)合辦公大堂主入口，上部橫跨三跨范圍內(nèi)做入口雨蓬，采用鋼框架結(jié)構(gòu)外包不銹鋼板封修(圖13)。入口雨蓬挑出尺度控制在約4 m左右，在結(jié)構(gòu)受力合理范圍內(nèi)滿足落客區(qū)遮雨要求。

圖13 首層入口雨蓬局部平面

為了體現(xiàn)雨蓬簡潔、輕巧，利用預(yù)埋件將鋼牛腿固定在主體混凝土柱上，再用橫向鋼梁與鋼牛腿固定作為主體受力與支撐結(jié)構(gòu)。為實現(xiàn)雨蓬底部平整，整體雨蓬采用主體鋼結(jié)構(gòu)在上，下部吊頂?shù)男问?。雨蓬吊頂采用亞克力吊頂?nèi)設(shè)照明燈，四周采用機械固定在框架上。雨蓬端部設(shè)置天溝進(jìn)行有組織排水，利用排水孔匯水至排水管，再導(dǎo)流至外立面石材幕墻內(nèi)側(cè)排水立管處。

3.4.2 消防救援窗設(shè)計

根據(jù)《上海建筑幕墻工程技術(shù)規(guī)范》要求，辦公塔樓應(yīng)設(shè)置應(yīng)急擊碎玻璃作為消防救援窗。本項目辦公塔樓每層設(shè)置8處消防救援窗，其間隔不大于20 m。建筑物每層?xùn)|、西、南、北各方向設(shè)置2處寬度不小于1 400 mm，高度2 300 mm的可擊碎玻璃，確保其有效凈寬不小于1.2 m，有效凈高不小于1.0 m。此處玻璃采用中空浮法玻璃(12+12A+12)，并設(shè)置明顯的警示標(biāo)志。

3.4.3 幕墻防火設(shè)計

在每層樓板外沿設(shè)置耐火極限不低于1.0 h、高度不低于0.8 m的不燃燒實體裙墻或防火玻璃裙墻，墻內(nèi)填充材料的燃燒性能滿足消防要求。

建筑幕墻與各樓層樓板、防火分隔、實體墻面洞口邊緣的間隙等，設(shè)置防火封堵。

3.4.4 自然通風(fēng)窗

本項目室內(nèi)采用機械排煙系統(tǒng)，同時設(shè)置幕墻內(nèi)倒開啟扇系統(tǒng)實現(xiàn)室內(nèi)自然通風(fēng)。自然通風(fēng)是建筑節(jié)能設(shè)計的重要內(nèi)容，本項目在建筑立面設(shè)計中利用幕墻開啟扇有效組織室內(nèi)通風(fēng)，達(dá)到綠色環(huán)保效果。內(nèi)倒窗除了優(yōu)化通風(fēng)性能外，同時具備提升安全性、防塵防雨、易清潔、提高室內(nèi)空間利用率等優(yōu)點，可謂建筑自然通風(fēng)窗的首選項。本項目在玻璃幕墻下方設(shè)置自然通風(fēng)窗，窗底標(biāo)高與室內(nèi)完成面齊平、窗高1.0 m，窗頂處幕墻橫梁兼做防護(hù)欄使用，其橫梁及立柱滿足抗沖擊要求。開啟扇玻璃采用中空夾膠LOW-e玻璃(8+1.52+8+16A+8+1.52+8)，其玻璃面積及厚度均滿足安全性能要求。

3.4.5 玻璃百葉

34#因建筑高度超過100 m，在11層處設(shè)置避難層兼設(shè)備層，并根據(jù)要求在東西立面處設(shè)置設(shè)備百葉(圖14)。為立面效果統(tǒng)一，設(shè)備百葉采用雙層百葉形式：內(nèi)側(cè)設(shè)置鋁合金設(shè)備百葉，外側(cè)設(shè)置裝飾性玻璃百葉。玻璃百葉幕墻體系仍然采用單元式幕墻，立面分割和細(xì)節(jié)與大立面統(tǒng)一。

圖14 玻璃百葉單元式幕墻

3.4.6 照明設(shè)計

本項目建筑照明設(shè)計結(jié)合幕墻節(jié)點同步設(shè)計并最終落實在幕墻圖紙中統(tǒng)一把控。設(shè)計采用間接照明形式，利用外立面層間玻璃處設(shè)置橫向LED燈槽，照亮鋁背襯板。夜晚整體建筑外幕墻被照明燈帶照亮，宛如穿著藍(lán)色裙子的美麗仙子般亭亭玉立。

4 34#樓施工控制

經(jīng)過設(shè)計、深化階段后施工階段控制對于最后落實性影響尤為明顯，此階段主要任務(wù)分準(zhǔn)確傳達(dá)設(shè)計方針、立面材質(zhì)最終確定、及時解決現(xiàn)場問題三個部分。

4.1 傳達(dá)設(shè)計意圖

如何向施工單位準(zhǔn)確無誤傳達(dá)設(shè)計師意向，編輯立面控制手冊是最有效的方式。立面控制手冊主要內(nèi)容有立面效果、材質(zhì)區(qū)位、材質(zhì)要求、材料樣品。對本項目的材料的類型、顏色、加工工藝、參考照片有明確的控制指導(dǎo)，同時標(biāo)注清楚使用部位。以便于施工單位準(zhǔn)確理解避免出現(xiàn)施工錯誤。

4.2 確定立面材質(zhì)

立面控制手冊僅對于材料提供參考材料小樣或參考圖片，真正落實到現(xiàn)場施工時需根據(jù)施工圖、效果圖和材料小樣來確定施工材料。這個過程中業(yè)主、建筑設(shè)計師、幕墻顧問和施工單位四方需要反復(fù)多輪確定，才能確保最終上墻的材料準(zhǔn)確無誤，項目效果才能得到確保。

首先，根據(jù)立面設(shè)計方案確定材料小樣。這個階段建筑師根據(jù)施工圖、效果圖和幕墻招標(biāo)圖來提供對材質(zhì)的基本要求、參考照片或材料樣品。施工單位根據(jù)要求需提供材料小樣，由業(yè)主、建筑設(shè)計師、幕墻顧問三方共同簽字確認(rèn)進(jìn)行材料封樣。確認(rèn)內(nèi)容需包含材料名稱、參數(shù)、顏色、表面處理等具體內(nèi)容。三方簽字確認(rèn)的材料為立面控制手冊的重要組成部分，拍照并納入控制手冊內(nèi)容中。

其次，根據(jù)立面控制手冊和材料小樣，制作1∶1視覺模型最終確認(rèn)材料。視覺模型視情況現(xiàn)場確認(rèn)或工廠確認(rèn)，亦可另尋場地制作1∶1結(jié)構(gòu)模型結(jié)合視覺模型。視覺模型制作注意點分為模型制作范圍、模型懸掛位置、現(xiàn)場確認(rèn)時間段三個方面。模型制作范圍需要找典型位置、復(fù)雜節(jié)點處，最好選在轉(zhuǎn)角處可以確認(rèn)陽角收口。范圍至少含一個柱跨和兩個層高，確實有困難可以考慮半個柱跨但必須包含層間位置。建筑師需根據(jù)以上幾點提供視覺模型制作范圍，便于施工單位對此有直觀的感受。懸掛位置可以視情況而定，其影響因素有施工進(jìn)度、場地條件和工廠生產(chǎn)進(jìn)度等。本項目視覺模型受施工進(jìn)度和場地限制分別再施工現(xiàn)場和借其他場地制作視覺模型。對此建筑師經(jīng)過多輪確認(rèn)并給出相應(yīng)確認(rèn)意見，便于施工單位及時調(diào)整。現(xiàn)場確認(rèn)時間階段一般選上午、下午、傍晚三個階段分別確認(rèn)，確保各個不同時間段的建筑外立面效果，其中傍晚主要確認(rèn)建筑照明效果?，F(xiàn)場視覺模型確認(rèn)中幕墻玻璃參數(shù)的確認(rèn)非常關(guān)鍵，尤其需要注意一般位置玻璃幕墻和層間玻璃幕墻的玻璃參數(shù)確定。通過調(diào)整玻璃的顏色、反射率等要素來達(dá)到上下統(tǒng)一的效果。

4.3 解決現(xiàn)場問題

一般通過現(xiàn)場例會和現(xiàn)場巡檢來解決現(xiàn)場問題。建筑師確保每星期參加一次現(xiàn)場例會及現(xiàn)場巡檢，配合業(yè)主和施工單位及時解決現(xiàn)場問題，并結(jié)合實際情況出具書面確認(rèn)報告(圖15～圖18)。

圖15 材料封樣

圖16 視覺樣板制作范圍

圖17 視覺樣板現(xiàn)場確認(rèn)一

圖18 視覺樣板現(xiàn)場確認(rèn)二

5 項目總結(jié)和思考

本項目最終落成的效果是檢驗立面設(shè)計和控制是否到位的標(biāo)尺，在此過程中立面設(shè)計、立面深化以及現(xiàn)場控制三個要素缺一不可。僅僅通過施工圖的表達(dá)無法將設(shè)計的細(xì)節(jié)完全表達(dá)到位(圖19)，需通過幕墻深化、材料選樣、現(xiàn)場把控等多環(huán)節(jié)才能有效避免施工錯誤，最終確保施工效率及質(zhì)量(圖20)。本文通過上海漕河涇34#樓的立面設(shè)計及控制的淺析，可直觀體會到熟悉掌握立面設(shè)計及控制的全過程要點對于項目順利落實的重要性。

圖20 上海漕河涇商貿(mào)區(qū)項目建成實景圖