作者：武汉凌云建筑装饰工程有限公司 朱其锵、李慧韬、尘彤
【摘 要】：本文主要解析了南京金鹰世界幕墙工程相关设计及施工内容，并着重介绍了倾斜板块和异形板块在深化过程中完美运用参数化EXCEL思维、T5连廊吊顶板块的设计理念、菠萝体幕墙的设计思路等等。设计深化和施工过程中，设计人员与施工团队协同合作，不但给业主单位提交了一份完美的答卷，同时也为我司在南京市场拓宽了道路，达到了最理想的目的。
【关键词】：异形板块生成料单、吊顶板块、菠萝体幕墙
一、幕墙工程概况
1.1、项目概况
金鹰世界项目坐落于南京市建邺区云锦路与所街交叉口，总建筑高度：T1#建筑高度368m，地上共76层；T2#建筑高度328m，地上共68层；T3#建筑高度300m，地上共60层。建筑幕墙面积17万平方米。是全球最高非对称三塔连体建筑，该建筑位于南京市中产阶级宜居成熟商圈的河西，是由高档酒店、高档办公、高端餐厅、高端商务会所及顶级商业购物组成的商业购物综合体。
南京金鹰世界项目（塔楼）于2017年7月17日中标，合同额为2.4亿，合同工期500日历天（实际开工安装时间为2018年4月）。2019年获得 “亚太区商业地标”称号。
1.2、主要幕墙形式
T1# T2# T3#塔楼为横隐竖明单元式玻璃幕墙；
T5#连廊立面三角形明框玻璃幕墙；
T5#连廊吊顶为开敞式装配菱形装饰线条铝板幕墙；
菠萝体幕墙进出有序波浪型开放式玻璃幕墙；
总体建筑概览—三体式塔楼
三体式空中连廊（完工效果）
二、主要系统设计及施工重难点分析和总结
本工程设计重难点很多，本文主要对倾斜板块和异形板块在深化设计过程中运用参数化EXCEL导出料单、T5连廊吊顶板块的设计、菠萝体幕墙的设计思路进行介绍和总结。
2.1、塔楼斜面单元体和异形单元体---K字形彰显建筑的灵动
根据本项目特点和幕墙结构计算，塔楼单元板块系统采用闭口型材，在斜面幕墙位置设计带角度的异形型材，斜面幕墙分为内倾角和外倾角两种斜幕墙形式。
1）前期型材开模确定设计思路
为了实现板块安装后直面板块和斜板块实现视觉效果上完美融合，在标准板块的基础上，调整横龙骨断面，由90°直角调整为88°斜角断面。对于挂钩位置的定位，根据倾斜角度模拟放样，开设竖型材上的固定孔位斜孔，通过设置上下横插接角度控制斜幕墙角度。同时在折角处上下板块的拼接位置，处理外装饰线条端部多余材料。
内倾角和外倾角交接系统大样图
2）参数化方式批量完成板块料单
由于三个塔楼外围立面下部内倾、上部外倾，且角度、层高不一，导致转角处异形板块有三千余种，常规方法处理组件图零件图深化工作量巨大，而我们通过局部建模分析尺寸变化规律后，找到各零部件间的逻辑关系，采用参数化设计简化工作内容。
①通过对倾斜幕墙部位平、立面图研究区分板块大的类型，如带线条与不带线条、正角度与负角度，得出不同种类的板块，并对角部板块分格尺寸采用参数表达；
②在板块编号图上对立面每个不同板块做图块区分，通过点击图块可以清楚看到单个板块的规格，对于角部结构变化及时提示，在后期施工过程中对此位置进行重点放线、复核，及时反馈放线数据，以便及时对板块尺寸进行相关调整，避免出现后期的因结构误差引起不必要的材料生产、安装的麻烦；
③通过分析逻辑关系做参数化EXCEL表格，将板块横、竖龙骨及面材等加工尺寸进行逻辑参数化处理；参数化EXCEL表格自动生成零件图尺寸充分利用了数学中三角函数的理论，从88°斜角开始起始定位，利用三角函数思想计算出各标准零件在倾斜角度下的长度尺寸。
④通过输入表格中的角度和上分格尺寸，直接得出该板块全部零件尺寸，再导入板块组件图中。
⑤最终采用EXCEL参数化表格快速完成异形板块的深化。通过参数、模型的双重检验校准，简化重复性、系统性工作流程，将EXCEL参数化生成的尺寸输入SolidWorks通过模型预装配，进行碰撞模拟。
对每一种梯形板块，斜板块使用上述方法不但提高了工作效率，也成功避免了人为错误。直到2020年工程完工结束，我们深化设计的板块材料料单无一错误。
参数化表格
采用SolidWorks进行装配干涉检验
2.2、T5空中平台吊顶---本工程难度NO.1
项目交付后泛光照片
空中平台吊顶采用三角形铝板作为基础元素，运用拼花工艺理念，组成水晶体菱形造型，幕墙构造设计与超高悬空施工结合的开敞式装配铝板幕墙。
1）换位思考，由大化小
为解决主体钢结构承载力与招标设计方案差距大的问题，我们从幕墙构造钢材入手，延续招标图的思路，保持大菱形构造框架，通过建模计算进行钢材断面模拟，开始尝试改变大菱形构造框架，由大菱形调整为小菱形，将1个整体拆分为16个小菱形，同时带来了固定支点缺失的新情况，陷入了死胡同。
主体钢结构梁是标准的纵横框架结构，主梁间距9.5m左右，次梁间距3.1m左右，如果将主体结构立起来，就是一个标准层高为3.1m的临边立面，那我们是不是可以摒弃先做幕墙构造再做幕墙的思路，按常规的框架幕墙思路设置横竖龙骨，安装面材呢？分析大菱形构造，除了将1个大菱形拆分为16个小菱形，还能不能有别的拆分方式？例如拆分成标准的矩形。
矩形拆分思路（红色线划分）
有了新思路，我们就重新开始建模计算，设计一个纵向3.25m横向3.1m的单元体，套用框架幕墙计算模型初算，计算结果完全可以不需要做构造结构。接下来就需要展开设计，把菱形造型全部拆分成4.67*3.25m矩形块作为“面材”，线条全部设计为外装饰构件，直接与铝板铆接，将构造结构取消，直接设计纵横龙骨系统。
2)吊顶板块发射施工
通过上述一系列理论分析，解决了主体结构承受幕墙重力荷载的问题，接下来，要将理论分析落实到实处，需要考虑如何设计纵横龙骨系统、面材，来实现高空施工的可能。
继续分析建筑形体，吊顶的完成标高在190m，主体结构完成的最低标高在190.65m，大部分在191.3m，算下来幕墙完成面与结构之间有至少1m的空间。那么，这1m的空间我们可以利用吗，如果我在这1m的空间内设置施工平台，采用建筑内侧安装的思路完成吊顶施工，是否是一种可行、经济的施工措施。围绕这一思路，我们考虑幕墙形式由框架形式调整为小单元形式，对面材进行胎架设计以实现内侧安装的可能，对龙骨进行框架设计，同时兼顾导轨、导索系统和马道平台的需求，以实现施工平台和通道运输的可能。
最终我们设计出一套以16#工字钢为龙骨，以C140*50*20*4型钢为胎架的铝板单元系统，单个板块重不超过450Kg，整体重量控制在85吨左右，通过对主体结构做局部加强后能保证建筑结构的安全。
将施工方案进行分解：吊挂转接系统、吊顶板块系统。施工的整体步骤：根据主体结构设置主龙骨——铺设马道——建立吊运索轨——板块发射安装——搭设收口位置吊架完成主龙骨补缺——移动索轨进行收口板块安装。
同时分析总包的施工步骤，总包在地面完成43-44层结构组装时，我们组织施工完成16#工字钢与43层结构焊接工作，让龙骨随着主体结构同步提升，避免悬空。
充分利用结构钢梁划分分格
单元化分格
类单元板块零件
龙骨与43层结构的焊接施工
铺设开拆卸轻钢马道
设置吊运索轨和安全导轨
安装三维动画模拟
板块发射中
板块安装中
从最后的完工效果来看，也印证了我们的整体设计思路和设计方向是正确的。设计同业主、施工方一道保证了工程的顺利实施，填补了我司在超高空、超重量吊顶的设计、施工作业方案方面的空白，也大大提高了施工团队的作业经验和能力。
2.3、空中连廊菠萝体---最具视觉冲击感
菠萝体幕墙工程位于南京金鹰世界T5空中平台44~49F室内，整体绝对高度29m，其整体设计采用空间钢结构+面板材料分项施工；面板材料采用6+1.14PVB+6钢化超白夹胶幻彩玻璃，开敞式缝隙设计；空间面施工难度大，钢结构施工及玻璃完成面施工难度系数非常大。
菠萝图片
完工照片1（从内拍摄）酷似菠萝
1）菠萝体幕墙钢结构设计：
菠萝体幕墙钢结构位于三座塔楼之间的44-48层空中连廊中庭部位，标高从204.1m至232m，因外形酷似菠萝表面而得名。菠萝体面板幻彩玻璃全部为异形，一共约1200块玻璃， 菠萝体共有球节点325 个，鼓节点有312 个
菠萝体的结构体系为空间网格结构，主要由外立面的平面网格结构和内部的锥体结构组成，造型及传力均极为复杂。
通过将外立面的网格结构作为主受力构件，内部的锥体结构作为附属结构，并且将锥体与外立面网格结构之间采用球节点和鼓节点进行连接，大大简化了节点构造，不仅方便了现场施工，而且提升了幕墙可视结构的美观性。
菠萝体网格结构图示
菠萝体结构转划分片状区域图示
菠萝体幕墙位于空中连廊内部中庭位置，由于施工场地没有塔吊和吊车，克服现场不利条件，安全高效的完成钢结构安装对整个项目尤为关键。
菠萝体钢结构鼓与球连接的片状结构
通过一系列的方案讨论，最终决定在47层楼层间的两块场地同时拼装，两台卷扬机抬吊，配合多套5吨、若干2吨的手拉葫芦、转向滑轮等进行吊装作业，高空转接到达预定安装位置的吊装方案完成了施工安装。
吊装方案示意
总之，菠萝体的实现采用了EPC钢结构设计施工一体化的理念。通过BIM软件建模分析，优化了传力体系，采用了鼓节点和球节点相结合的多头杆件连接方式；通过BIM软件提取参数来辅助制作、安装过程中的定位、调校、返尺加工，最终完美实现建筑效果。
2）菠萝体幕墙面材的设计
菠萝体幕墙，前期的方案设计中参考了菠萝的外形，每个小单元体之间的位置顺序、以及棱角的明暗变化等，确定了基本的设计思路，确保幕墙实现的可行性。
玻璃面材的选用，考虑到幕墙的安全性，采用6+1.14PVB+6钢化夹胶彩釉玻璃，增加了安全系数；考虑到美观性，炫彩玻璃的选用充分考虑达到类似菠萝的视觉效果；设计过程中，充分考虑玻璃、转接钢件的加工、安装实现的难度系数，保障施工顺利有序进行。
准确把握每个单元体空间位置，通过现场结构返尺，建立准确的犀牛模型，也为后续料单输出提供标准依据，实现幕墙效果的同时，降低了材料浪费的风险。
阳角节点图（U型槽通长优化成间断形式）
阴角节点图
在满足结构计算和幕墙效果的基础上，节省了转接钢材的用量，提高了材料的使用效益。优化设计和安装工艺、有效减少加工、施工成本及安装周期。
通过BIM建模对比分析，实现了菠萝体钢结构的受力合理和视觉美观。一项建筑形象的完美呈现，展现的是设计师对美学的追求。
三、结语
南京金鹰世界是武汉凌云建筑装饰工程有限公司在南京承接的又一地标性建筑物，本项目幕墙工程设计和施工的难度系数高，点多面广，体量大，异形幕墙复杂且无规律性，通过精心策划和组织，最终向业主提交了一份满意的答卷。本项目的设计和施工过程充分体现出了凌云人“中国铁军”精神和“说了算，定了干，不干则已，要干争一流”的工作作风。
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