1、超大玻璃幕墻在上海浦東美術館項目中的設計與施工摘要：超大玻璃在工程中的應用日益增加，然而現行規范的構造要求已不能滿 足工程的需要。本文從工程實例出發，介紹了超大玻璃幕墻的設計思路，并延生 設計思路給出可行的施工方案。關鍵詞：超大玻璃；面板設計；連接；地震荷載；現場安裝隨著玻璃加工工藝的不斷提升，單塊玻璃面板的尺寸已不再是建筑師們想象 翅膀的限制器。越來越多的超規范的大尺寸玻璃面板被應用為高檔建筑元素，使 用情況日益增多，逐步成為新時代的寵兒。2019年，有幸參與了上海浦東美術館幕墻工程的外立面設計，其中關于 大玻璃幕墻系統的設計讓我受益良多，在這里對設計和施工中遇到的一些問題進 行簡單的闡述。

2、該超大玻璃幕墻系統位于上海浦東美術館的西立面二層和三層，最大高度為 25.50m，層高11.50m。玻璃規格為5層15鋼化/1.52SGP+20Ar+2層15鋼化 /1.52SGP，最大面板尺寸為12.05mx2.94m，單塊玻璃自重約為為95KN。根據建筑結構荷載規范中組合荷載取值，可得該工程風荷載標準值為 1.88Kpa。且考慮抗震設防烈度為7度，則水平的證作用標準值為1.15Kpa。綜合上所述，其設計難點主要在于面板自身受力、與主體結構的連接、抗震 能力以及現場安裝這幾個方面。一、面板設計該系統玻璃為多層夾膠中空鋼化玻璃，根據夾層玻璃GB 15763.3-2009中 規定，當面板玻璃有一

3、側邊長的尺寸大于2500mm，且有一塊玻璃厚度值大于 10mm時，長度及寬度的允許偏差為-4.5mm+6.5mm。當夾層玻璃的長度超過 4000mm時，最大允許疊差為6.0mm。超大玻璃實物照片這就意味著在實際加工過程中，夾層玻璃的側邊并不是完全平整。如果采用 規范中建議的明框幕墻做法，即在玻璃下口采用兩塊硬質墊塊承重，很有可能出 現所有的玻璃自重全部由一塊玻璃承受，在超出材料自身的受力極限后，直接碎 裂。此處考慮在面板內部消除疊片差一一重新劃定面板邊界，并在玻璃與新邊 界內，填充柔性材料，且該柔性材料需具有一定的粘結強度。所以得出的最終解決方案是，為大尺寸玻璃加設一個不銹鋼玻璃槽。在玻璃 槽

4、與大尺寸玻璃間填充結構膠，通過結構膠的可塑性消除疊片差，并經由結構膠 將玻璃與不銹鋼槽可靠連接。再通過控制不銹鋼槽的安裝定位達到對整個面板外 觀尺寸的控制。超大玻璃加工示意二、連接設計因為該工程采用鋼梁上鋪設鋼筋混凝土樓板的結構形式。考慮安全性，大玻 璃連接采用坐地式而非吊掛式。大玻璃系統經過轉接最終將荷載傳遞至主體結構 上，但由于玻璃自重過大，理論上安裝完成后主體鋼梁會產生30mm的形變。若 采用常規做法，即在玻璃L/4處設置硬橡膠墊塊襯托，會因為主體結構的沉降不 均勻，引發玻璃傾斜，嚴重時會相互碰撞損毀。出于上述考慮，在實際工況下， 大玻璃的重力作用點一個為宜。當玻璃自重完全由一點承擔時，

5、玻璃槽的受力是非常大的，在受力過程中由 于形變量過大，可能超出結構膠的變形范圍，導致結構膠撕裂，玻璃面板與不銹 鋼槽直接接觸，整個面板的受力體系瓦解。此處設計了一個扁擔體系，即在玻璃槽內加設兩枚硬質墊塊，將玻璃的自 重線荷載轉化為兩點荷載作用于玻璃槽上，玻璃槽下端正中位置設一點支撐落于 橫梁上，橫梁直接與主體結構相連。玻璃槽安裝示意如此一來既能確保單塊面板的自重作用點唯一，不會因為沉降不均發生歪斜， 又能有效的控制玻璃槽的形變量，不會因為形變量過大，影響面板系統的穩定性。此處簡化受力模型，為懸臂梁結構，受一個豎直向下的集中力荷載。通過 SAP2000有限元軟件建模可得，玻璃槽豎向最大撓度為2.

6、94mm。三、地震荷載影響根據建筑行業強制規范要求，整個結構體系需在地震荷載作用方向上可以發 生一定量的形變。根據前兩步的推論，整個玻璃體系坐落于一點，為實現側向位 移，我們很容易聯想到一個物件不倒翁。因為僅需在地震荷載作用方向上變形， 所以不需要設計成球面，單純的曲面就可以達到預期的效果。但在實際轉動過程 中，整個玻璃的重力作用點還需保持豎直，所以需要給出一個側向的約束力，確 保大玻璃面板“不跑偏“。該方案具體的設計思路為：將玻璃槽下端的受力塊底部做成彎弧裝，在橫梁 相應位置假設彎弧導軌，并固定位置，確保面板側向位移有跡可循。在面板的上端 正中位置設限位桿（不銹鋼管），并在上橫梁同樣位置加設

7、限位裝置（足夠強度的鋼 轉接件），在橫梁的剛轉接件上開豎直方向的長遠孔。實際安裝時通過螺桿連接上 述兩個裝置，并通過組裝多個螺帽的方式實現地震荷載作用方向上的限位。此處 螺桿除承受側向荷載外，還需起到防墜的作用，所以此處采用高強螺栓，一舉兩 得。超大玻璃上口限位及防墜示意實際工程中，發生地震時，是多塊面板一起錯動，所以還需考慮面板與面板 之間的連接。此處考慮在相鄰兩塊面板之間加注結構膠，并間隔1米鋪設硬質墊 塊。玻璃膠縫示意當面板變形的方向一致，結構膠強度高，拉伸量小，能提供一個側向拉力， 有利于整個系統的穩定。當面板變形的方向相對時，結構膠起一個緩沖作用，在 硬質墊塊的支撐作用下，不會發生碰

8、撞破裂。模擬地震荷載作用，玻璃結構膠最大剪切力發生在跨中位置，此時最大剪切 力約為Fv=1500N，結構膠計算高度取L=250mm，結構膠深度取h=90mm，則結 構膠的設計強度為：f=Fv/（Lh）=0.07Mpa。根據廠家提供報告，該工程采用的結構 膠短期強度為0.2Mpa。故滿足受力要求。地震荷載作用時，玻璃與不銹鋼槽也會發生相對位移，在結構膠變形允許范 圍內，可能會出現玻璃槽轉動而玻璃不轉動的情況，增加碰撞風險。所以玻璃與 不銹鋼槽在側向上也需進行連接及限位，即在不銹鋼槽兩側加設封板，加強面板 體系的穩定性。四、面板吊裝由于玻璃規格大，吊運過程中為防止玻璃受力不勻而出現玻璃破損情況，常

9、 規的吸盤做法不能滿足實際工程要求，此處考慮做制作平衡桿和玻璃固定桁架， 即將玻璃面板與鋼架視為一個整體單元來吊裝。鋼結構吊架和鋼桁架采用 50 x50 x4mm鋼方管焊接而成，吊架在下端用40mm鋼板挑出160mm，作為吊裝 時的玻璃托。在鋼架表面鋪設10mm厚的木板或橡膠皮，避免玻璃直接與鋼架接 觸）玻璃固定桁架結合現場實際情況，大玻璃的吊裝方案如下：1、現場將吊裝鋼架平方在地面，吊點1和吊點2吊耳上掛好吊裝帶或鋼絲繩， 鋼架下方用方鋼管或木方墊空以使掛耳不至于被壓；2、將玻璃用吊車從玻璃架上吊起，擱置到吊裝鋼架上，玻璃下口靠緊玻璃托， 玻璃外面朝下。然后按照鋼桁架間距，按照每隔1.5米用

10、1噸吊裝帶（選用寬而 薄的吊裝帶）將玻璃捆綁在鋼架上，一共捆綁7道，每道吊裝帶都需絞緊（用收 緊器和手拉葫蘆收緊）；3、在汽車吊大鉤上懸掛兩吊環，其中一個吊環上懸掛一個5噸的手拉葫蘆， 檢查吊裝帶、掛鉤等沒有問題后，將鋼架吊點2上的吊繩掛在懸掛于吊車吊鉤上 的手拉葫蘆上，鋼架吊點1上的吊繩掛在汽車吊上的另一吊環上，啟動汽車吊， 將玻璃緩緩吊起；玻璃吊起靠近結構并與電葫蘆連接4、在汽車吊吊著玻璃上行過程中用兩根大繩系在鋼架上牽引，使玻璃不至于 轉動。當玻璃上行至超過安裝樓層1米左右時停止上行，轉動吊車臂，使玻璃靠 近結構外沿（玻璃面平行結構并離結構保持300mm以上的距離，并用10mm膠 皮或木

11、板將結構外側覆蓋，以防玻璃上行時碰撞結構），吊車停止運行；5、當玻璃上口進入樓層，且吊裝鋼架吊點1位于樓層內且在樓面往上1.5米 至1.8時，將吊裝鋼架吊點1上的吊繩掛在吊裝軌道的電動葫蘆上，檢查無誤后 啟動電動葫蘆緩緩上行，直至電動葫蘆完全受力，汽車吊臂緩緩揚起，同時電動 葫蘆往外行走至軌道最外端并上行，且吊點2的鋼絲繩完全放松時，電動葫蘆再 往內運行，使吊點2位于室內靠結構邊且高度在1.7米至1.8米左右時，取下鋼 架吊點2上的吊繩，再次啟動汽車吊和電動葫蘆同時運行，是吊點3位于結構室 內上方且高度不超過1.7米，將電動葫蘆上的吊繩栓在吊點3上，調整吊點3的 吊繩長度（通過不小于5噸的手拉

12、葫蘆），由電動葫蘆將玻璃吊起使玻璃下口超 過樓層高度200mm，并運行至室內，取下吊點4的吊繩和攔風繩，汽車吊撤離；6、將玻璃完全吊進樓層，取下攔風繩后，調整玻璃高度（鋼架底部離樓面高 度大約在100mm左右），轉動玻璃使之與吊裝軌道平行，啟動電動葫蘆，平移 至需要安裝處。調整玻璃左右位置，完全放松吊繩，檢查玻璃左右位置和垂直度， 如偏差超過允許范圍，則啟動葫蘆進行調整，直至誤差在允許范圍內，然后解開 捆綁的吊帶，使吊裝鋼架與玻璃分離。最后啟動電動葫蘆將吊裝鋼架吊離玻璃， 準備下一塊玻璃的安裝結束語通過對上海浦東美術館幕墻工程中大玻璃系統，整個設計過程的研究，我們 可以看出超大尺寸玻璃的設計依舊是遵循基本的行業規范，只是在最基礎的規范 上要加入一些更細化的設計，比如不能忽略的工藝誤差、結構沉降帶來的不利影 響以及不能進行整體計算時小部件的連接等。施工方面，則是需要我們注意在面 板材料自身不能滿足吊掛的受力要求時，要借用桁架及支撐桿，利用多