【论文原创精选0104】光谷之“光BOX”—小米武汉总部幕墙工程解析
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作者：中建深圳装饰有限公司 王永磊、周文强
一、工程概况
1.项目背景
2017年4月武汉发出“百万校友资智回汉”的号召，小米公司创始人雷军积极响应号召，决定建设小米武汉总部。2018年8月，只用了一个月时间，小米武汉总部完成了从看地、选址到摘地的全过程，当年11月28日项目正式开工。2019年4月26日大楼封顶，幕墙及装饰开始施工，12月18日小米武汉总部正式开园入驻。
作为小米科技公司未来的超大研发总部，大楼从奠基动工到结构封顶，仅仅用了五个月时间；从动工到如今工程全面竣工，仅用了不到一年的时间。它一直上演着“光谷速度”，实践着“光谷效率”。
2.设计理念
小米武汉总部大楼项目通过国际设计招标，选定了世界建筑大师安藤忠雄的得意弟子——长田直之的ICU建筑设计事务所的设计方案。小米武汉总部大楼地上7层、地下2层，设计师用了两个简单的几何造型，围合成两个空间，其中办公楼是一个100米×40米的盒子，展示楼是一个100米×25m的盒子，整个建筑造型简洁干脆、棱角分明。
同时，引入“光”的设计元素，以十分简单的方式创造丰富的空间，外立面采用超白、高透的大分格玻璃幕墙，白天通过引入自然光线，营造出轻盈质感的氛围；夜晚灯光透过玻璃，映射出光影错落的“光BOX”之效果，是光与现代建筑艺术的完美融合。华灯璀璨时，整个建筑光影错落、美轮美奂。随着日暮黄昏变化，光与影的融合让大楼在周围的环境中，形成别具一格的建筑风格，是中国光谷的网红打卡地。
作为一家创新性科技公司的总部大楼，处处体现了科技与建筑的交融，大楼内部清新环保，采用能耗智能监控系统、智能停车系统、人脸识别系统等高科技手段，对大楼的后期运营进行管理。
△夜幕下的“光BOX”
△小米武汉总部智慧园区外景
二.幕墙系统介绍
1.单元式玻璃幕墙系统
本项目主要立面均为单元式玻璃幕墙，单元板块宽度2025mm，标准层高度4300mm，最大板块尺寸达2025mm×5650mm，玻璃配置均为10mm+2.28PVB+10mm(双银Low-E)+16Ar+6mm+1.52PVB+6mm全超白半钢化夹胶中空玻璃，横明竖隐，每层只有一块大玻璃，中间没有竖向分格。超白玻璃+大分格的设计为整栋大楼营造了极好的透光条件。
△单元式玻璃幕墙标准竖剖节点
△单元式玻璃幕墙标准横剖节点
2.蜂窝铝板吊顶系统
本项目首二层展示区为大面积的蜂窝铝板吊顶，为了吻合整个项目造型棱角分明、层次清晰的特点，采用在板与板之间留25mm凹槽缝的设计方案，满足吊顶基本性能要求的同时，赋予其灵动的层次感。
△蜂窝板吊顶标准节点
△蜂窝板吊顶局部照片
在此，针对本工程最主要的幕墙形式——单元式玻璃幕墙的重难点进行详细的解析。
三、单元式幕墙重难点解析
1.单元挂件系统设计分析
本工程玻璃配置较高，玻璃总厚度52mm，加上分格大，所以单元体立柱进深达160mm。单元体总厚度224mm，而玻璃完成面距主体结构仅有300mm，留给单元体挂件系统的可用空间仅剩76mm，如何设计合适的挂件系统是工程的一大难点。
△安装空间示意图
经过多次反复分析对比，选用自上而下垂直插入式的挂件系统。该系统优缺点非常明显，使用条件有限，具体分析如下：
主要优点：占用空间小、可在狭小空间内使用；单元体挂耳必须竖直插入挂座内，当采用双支座设计时，顶部挂座对正的同时中间挂座亦对正，能一次性同步安装到位，比其他挂件系统更方便。
主要缺点：公母立柱共用一个承重托条，不利于调节单元体挂码安装的高度偏差；三方向调节不方便，左右和进出方向均通过地台码调节，对地台码安装精度要求非常高；螺杆不仅承受全部重力荷载而且承受较大的弯矩，受力条件不利。
△挂件系统三维示意图
结合本工程的特点，挂件可利用的空间狭小，约35%的单元体是双支座设计，可以采用此挂件系统方案。采用如下2种措施克服其缺点：①为方便调节左右偏差，铝合金地台码上设计一大一小两个安装就位孔，小孔限位控制安装精度，大孔调节施工误差；②为方便安装，设计给出了全部14000多个地台码的详细安装定位图纸。
△双支座挂接系统
△铝合金地台码(加工图)
△铝合金地台码实物照片
2.吊装空间受限时单元体的施工措施
本项目1层4层5层为退台层，顶部都有蜂窝板吊顶，尤其是5层的单元体板块顶部空间非常有效，常规的挂件系统和吊装方案都无法实施。对挂件进行优化之后，单元体顶部仅有70mm的操作空间。项目在充分研究后决定，在单元体中心对应的上层楼板上打5公分左右的圆孔，放一个可以方便随时移动的电葫芦提升装置，先用吊车把单元板块运至安装位置，之后换一次吊钩，采用电葫芦调整高度慢慢安装就位，安装完成之后把电葫芦提升装置移动至下一个位置。
△退台层单元体顶部节点
△现场吊装单元体的照片
总结本项目的经验，对于顶部空间受限的单元体幕墙，设计时必须充分考虑板块吊装的施工措施方案，结合措施方案对直接受空间制约的个别挂件进行改进优化；单元体顶部必须预留一定的安装空间，预留空间高度的参考数据H≥A+B，其中A为单元体上下横梁插接深度和挂件系统插接深度中的较大值，B为施工误差不小于25mm。
例如：本工程原挂件系统插接深度较大，先改进优化挂件，把钢梁正下方的挂件改为钢挂件之后插接深度17mm，单元体上下横梁插接深度25mm，主体结构施工偏差达40mm，故H≥25+40=65mm，设计实际取值70mm。现场安装实施过程顺利，未发现安装困难情况。
△优化改进之后的挂件
3.裙楼二层外侧悬挑钢架的设计与安装
本项目展示楼2层为架空区域，有内外两层单元体，2层外侧没有主体钢结构，单元体下端无法固定。为满足幕墙的安装要求，采取增加三岔形水平挑梁+圆管吊杆的结构方案，把吊杆隐藏在单元体立柱的正后方，这样保证了外立面的美观，同时也保证了幕墙结构体系的安全。
经结构分析计算，三岔形钢架截面选取200×100×6mm的矩形钢管，吊杆选取规格为∅85×4mm的圆管，吊杆间距8.1米布置一根并隐藏在单元体立柱之后，钢架及吊杆表面氟碳喷涂。钢架在永久荷载和可变荷载组合工况下的最大挠度变形为10.7mm，满足单元体变形限值要求。整体效果既安全又美观。
△悬挑钢梁+吊杆在荷载作用下的挠度变形
△悬挑钢梁+吊杆 现场完成的实物图片
4.室内踢脚板与精装修地面的交接
本项目幕墙和室内装修都是我司施工，幕墙内侧与吊顶、地面等交接位置均是同步设计。踢脚板的主要作用是为了室内美观，通常不会引起幕墙设计师的特别重视，但对于内外装同时施工的项目需特别注意。出现交叉作业时，一定要注意施工顺序，避免出现地砖铺贴之后再安装踢脚板的现象，否则会造成踢脚板安装困难或踢脚板与地砖之间有较大的缝隙。为避免单元体发生上下伸缩变形时，踢脚板被地砖挤压变形，采取地脚板插入地砖以下、地砖撞踢脚板侧边的设计方案。
结合本项目实际经验，对踢脚板的设计进行如下分析总结：①对于单元体上下横梁插接量比较大的工程，踢脚板宜插入地砖之内，避免踢脚板挤压地砖而变形或脱落。安装踢脚板之后，地砖紧挨踢脚板密缝铺设。②对于单元体上下横梁插接量比较小的工程，踢脚板设计比较灵活，也可以将地面延伸至踢脚板之下，踢脚板不挤压室内的刚性地面即可。个人建议所有单元体幕墙优先选择踢脚板插入地以下的方案，避免踢脚板受挤压变形。
△踢脚板方案对比
△踢脚板实物照片
5.超宽蜂窝铝板的设计处理方案
本项目办公楼东立面1、4、5层及裙楼1层为25mm厚阳极氧化蜂窝铝板，分格尺寸2025*4300mm，采用与玻璃幕墙相同的单元式设计，现场整体吊装。
蜂窝板超宽，各大厂家均没有这么大的原材，需要先定制铝皮和蜂窝铝芯再加工合成蜂窝板，而且阳极氧化板又必须从国外进口，价格和生产时间均难以控制。
在既不影响外立面整体效果，又保证幕墙的安全、防水、密封等性能的情况下，采用两块板竖向拼接的方案：先在蜂窝板厂家把两块一米宽的板背面通过L50*4的角钢拉结成整体，角钢竖向间距0.5米，两块板中间留5mm的打胶缝保证其水密性和气密性；再通过钢角码把角钢固定在单元体边框上；最后安装单元体的护边装饰条，组成一个十分安全稳定又美观的单元体板块，整体效果良好。
△蜂窝板单元体照片
△蜂窝板竖向拼缝
△蜂窝板横向拉结
△蜂窝板的安装方式
四.经验及教训总结
1.设计优化构造，尽量减少材料规格
本工程因每层之间的结构弹性变形量不尽相同，造成单元体上下横梁的插接量差异比较大。为适应这种差异，采用了两套不同尺寸的上下横梁料，与其对应的护边料和胶条等配件都是两种，它们的外观又非常相似，容易混搅不清。为避免错误，对加工厂进行设计交底时特别强调了此处的不同，单元体组装图及组装清单中也专门标出了此位置的不同。方案设计阶段尽量减少材料规格，尤其是相似材料需要合并成一种，以免施工过程中混搅不清。
2．坚持与时俱进、不断开拓创新
本项目建筑造型虽然方方正正，但1、4、5层都是退台层，幕墙面进进出出不连续，一共8层幕墙单元板块其中4层有起底料，略显繁琐。但考虑到幕墙需要吸收比较大的层间上下伸缩变形，单元体系统是当前比较好的方案。
坚持与时俱进，不断开拓创新，相信随着幕墙行业技术的不断发展，类似情况将会有更好的系统形式。
△单元体起底料布置位置示意
五.结语
随着社会的发展，人们对城市亮化的关注度越来越高，重点建筑会更多的关注外立面的亮化照明，含有密密麻麻横竖分格的幕墙形式会逐步被摒弃，视觉效果更加美观的大分格大跨度的幕墙形式将受到更多人的追捧。小米武汉总部项目正吻合了这一新的潮流趋势，从幕墙、灯光到室内精装，中建深装与小米公司协力打造了中国光谷的新网红“光BOX”。
（文章版权归作者所有）
本文刊发在《幕墙设计》杂志2020年第一期