李 剛 張朝正 汪 洋 徐敬蘇

張江科學(xué)園（圖1）是上海交通大學(xué)規(guī)劃建設(shè)總建筑面積約10 萬(wàn)m2的科學(xué)園。2022 年12 月，香港嘉華國(guó)際集團(tuán)有限公司主席呂志和博士慷慨捐贈(zèng)，鼎力襄助學(xué)校“張江科學(xué)園”發(fā)展。為弘揚(yáng)呂志和博士的大愛(ài)精神，銘記呂氏家族的興學(xué)義舉，傳承“飲水思源、愛(ài)國(guó)榮?！钡男Ｓ?xùn)，學(xué)校決定將“張江科學(xué)園”命名為“呂志和科學(xué)園”[1]，以為紀(jì)念。

圖1 園區(qū)布置效果圖（來(lái)源：作者自繪）

科學(xué)園按照“三個(gè)科學(xué)中心、兩個(gè)創(chuàng)新平臺(tái)”的新布局進(jìn)行規(guī)劃，建成后，將有助于張江科學(xué)城匯聚世界一流科學(xué)家；大幅推動(dòng)物理、材料、生物、醫(yī)藥和網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)交叉學(xué)科前沿領(lǐng)域取得重大原創(chuàng)性研究突破；促進(jìn)上海相關(guān)高新產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。

1 項(xiàng)目概況

上海張江科學(xué)園項(xiàng)目，坐落于上海浦東新區(qū)，西臨中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所，南鄰張衡路，東臨科苑路，北側(cè)為上?？茖W(xué)院。

整個(gè)項(xiàng)目由日本知名的久米設(shè)計(jì)株式會(huì)社聯(lián)合上海瀚聯(lián)建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司共同設(shè)計(jì)，共由八棟樓組成，各樓之間通過(guò)玻璃連廊連接在一起（圖2）。1#樓總建筑高度為49.650 m、標(biāo)準(zhǔn)層高為4.5 m；2#樓總建筑高度為36.150 m、標(biāo)準(zhǔn)層高為4.5 m；3#樓總建筑高度為23.700 m、標(biāo)準(zhǔn)層高為4.2 m；4#樓總建筑高度為47.400 m、標(biāo)準(zhǔn)層高為4.5 m；5#樓總建筑高度為22.200 m、標(biāo)準(zhǔn)層高為5.4 m；6#樓屬于舊樓改造項(xiàng)目，總建筑高度為22.300 m、標(biāo)準(zhǔn)層高為4.5 m、首層層高為5.4 m；7 ～8 棟為高層科研及科研人員宿舍。

圖2 園區(qū)各樓棟效果圖（來(lái)源：作者自繪）

2 幕墻實(shí)施過(guò)程

上海張江科學(xué)園項(xiàng)目幕墻面積約4.2萬(wàn)m2，幕墻系統(tǒng)[2]有框架玻璃幕墻、框架石材幕墻、框架鋁板幕墻、玻璃采光頂、玻璃雨棚、鋁板包柱、鋁合金格柵、地彈門、陶棍等十多個(gè)系統(tǒng)；整體實(shí)施過(guò)程大致可區(qū)分為4 個(gè)階段：

1）幕墻施工階段1（圖3a）：幕墻項(xiàng)目部正式進(jìn)場(chǎng)，開(kāi)展施工專項(xiàng)方案編制、吊籃方案安全論證、材料封樣等前期準(zhǔn)備工作。

圖3 幕墻施工階段實(shí)景圖 （來(lái)源：作者自攝）

2）幕墻施工階段2（圖3b）：龍骨安裝階段，龍骨安裝由下至上，先安裝石材幕墻鋼龍骨，后安裝玻璃幕墻鋁龍骨。

3）幕墻施工階段3（圖3c）：大面施工階段，面板安裝由下至上，連廊、雨棚、自動(dòng)門等細(xì)部工程，待主樓面板安裝基本完成后再開(kāi)始進(jìn)行。

4）幕墻施工階段4（圖3d）：收尾補(bǔ)漏階段，施工接近尾聲，開(kāi)始準(zhǔn)備竣工圖備案、竣工驗(yàn)收等工作。

3 典型幕墻系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 典型幕墻系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目外立面主要幕墻系統(tǒng)（圖4a）為豎隱橫明框架玻璃幕墻系統(tǒng)（含橫向石材線條），標(biāo)準(zhǔn)分格為1680 m 寬×1150 mm 高，主 要 面 材 由6+1.52PVB+6LOW-E+12Ar+8 mm 中空夾膠鋼化玻璃、30 mm 花崗巖石材和3 mm氟碳噴涂鋁單板組成。

圖4 典型幕墻系統(tǒng)（來(lái)源：作者自繪）

3.1.1 典型幕墻系統(tǒng)方案（圖4b、圖4c）設(shè)計(jì)要點(diǎn)

典型幕墻系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：首先，須合理設(shè)置的石材轉(zhuǎn)接系統(tǒng)，既安全可靠，又能實(shí)現(xiàn)三向調(diào)節(jié)；其次，須合理設(shè)置石材組框型材，降低組件自重，提高組裝效率。

3.1.2 典型幕墻系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)

幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下2 個(gè)方面：

1）石材組框簡(jiǎn)單、便捷：石材框線條由立面石材+吊頂石材+蓋頂鋁合金板三部分組成，立面石材和吊頂石材通過(guò)鋁合金下掛件和不銹鋼背栓組成一個(gè)整體L 型組件之后（圖5a），再上墻安裝，然后蓋頂鋁合金板通過(guò)型材插接的方式固定在石材上端鋁合金上掛件上。

圖5 方案設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)（來(lái)源：作者自繪）

2）石材框整體安裝、可三向調(diào)節(jié)（圖5b）：采用類“背栓系統(tǒng)”[3]的掛接構(gòu)造：鋁合金掛件和掛座之間可左右滑動(dòng)，高低通過(guò)緊定螺釘來(lái)實(shí)現(xiàn)，進(jìn)出方向通過(guò)兩個(gè)鋁合金石材轉(zhuǎn)接系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.2 典型幕墻系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)重難點(diǎn)

本項(xiàng)目中，橫向石材框線條屬于細(xì)長(zhǎng)造型，高度不高，但寬度很長(zhǎng)；石材框線條寬度分格與玻璃幕墻寬度分格一致，且懸挑在玻璃幕墻以外200 mm；石材框線條需要通過(guò)在玻璃幕墻豎向龍骨上伸出轉(zhuǎn)接件，來(lái)連接固定。

因此，固定構(gòu)造只能設(shè)置在分格中心線的左右兩側(cè)（圖6a），導(dǎo)致風(fēng)荷載偏心和自重偏心效用[4]非常明顯，因此，如何有效地減小和抵抗由于偏心帶來(lái)的影響，便成為本方案的重中之重。

圖6 方案設(shè)計(jì)重難點(diǎn)（來(lái)源：作者自繪）

3.2.1 關(guān)于自重偏心的考慮

本方案通過(guò)一些細(xì)部的構(gòu)造措施，從而有效地降低了由于自重偏心帶來(lái)的影響，該措施重點(diǎn)體現(xiàn)在以下3 個(gè)方面：

1）如圖6b 所示，石材通過(guò)鋁合金掛件和掛座，將荷載傳遞至鋁合金挑翅上，因此，盡可能的縮小鋁合金挑翅與石材面板之間的距離，通過(guò)減小偏心距來(lái)減小自重偏心的影響。

2）如圖6c 所示，石材掛件與石材掛座之間，通過(guò)雙U 型的構(gòu)造措施，加強(qiáng)了掛件和掛座自身的強(qiáng)度，可有效抵抗自重偏心的影響。

3）如圖6d 所示，在鋁合金挑翅上設(shè)置U 型槽，石材掛座固定在U 型槽內(nèi)部，通過(guò)這種槽口配合構(gòu)造，可有效抵抗自重偏心的影響。

3.2.2 關(guān)于風(fēng)荷載偏心的考慮

本方案通過(guò)一些細(xì)部的構(gòu)造措施，有效地降低了由于風(fēng)荷載偏心為結(jié)構(gòu)帶來(lái)的影響，重點(diǎn)體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

1）如圖6e 所示，鋁合金挑翅上設(shè)置雙腔體構(gòu)造，通過(guò)加強(qiáng)挑翅本身的截面特性，可有效抵抗風(fēng)荷載偏心的影響。

2）如圖6f 所示，在鋁合金挑翅與鋁合金轉(zhuǎn)接件的接觸面前端，設(shè)置U 型插接構(gòu)造，通過(guò)型材之間的相互插接構(gòu)造，可有效抵抗風(fēng)荷載偏心的影響。

3）如圖6g 所示，鋁合金轉(zhuǎn)接件與幕墻鋁合金豎龍骨連接處，將轉(zhuǎn)接件端部設(shè)置成U 型構(gòu)造。將U 型構(gòu)造包裹在幕墻鋁合金龍骨之外，再通過(guò)螺栓固定，既可以有效抵抗自重偏心的影響，又能有效抵抗風(fēng)荷載偏心的影響。

根據(jù)以上各種細(xì)部構(gòu)造措施，合理調(diào)整鋁合金型材截面，充分利用鋁合金型材開(kāi)模這一“源頭”，來(lái)提升系統(tǒng)方案的精細(xì)度、合理性，再通過(guò)幕墻四性試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，確保系統(tǒng)方案的安全性、可靠性。

3.3 方案成效

在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，基于以往成熟的石材背栓系統(tǒng)，結(jié)合單元幕墻[5]整體掛裝的思路，采用一套全新的鋁合金掛接系統(tǒng)，充分滿足了項(xiàng)目施工的需求。

由于該方案型材截面簡(jiǎn)單合理，整體構(gòu)造濃縮精煉，且結(jié)構(gòu)受力安全可靠，屬于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，為后續(xù)的類似項(xiàng)目提供了參照模板，并于2021年度成功申請(qǐng)國(guó)家“實(shí)用新型專利”。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以上海張江科學(xué)園項(xiàng)目為研究對(duì)象，研究分析了幕墻工程的施工過(guò)程，在幕墻方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，針對(duì)自重偏心和風(fēng)荷載偏心的問(wèn)題，通過(guò)幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新得到有效解決，滿足了本項(xiàng)目施工的需求，使項(xiàng)目的整體施工效率得到提升。