超大超厚外牆石材設計安裝全過程

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北京天潤財富中心特製石材外牆設計

來源：外牆故事 文/Abel Yang

【摘要】本文分類介紹了應用於本項目的超大超厚、三維異形石材的連接設計，以及設計方案的生成過程。

目錄

基礎信息

開 發 商：天潤置地

北京本地開發商，以開發建設高品質地產項目聞名。開發案例有：北京財源中心；二十一世紀大廈；望京東湖灣；平谷香墅灣等。

建築師: 戴育澤

著名台灣新古典主義建築師。對於石材和金屬在立面上的應用，有獨特的設計理念和極為嚴苛周到的細節要求。

外牆顧問：邁進外牆

該項目是邁進外牆為天潤置地提供服務的第三個項目，於2013年11月獲得委託，工作內容包括設計階段、招投標階段和建設階段的全過程第三方設計諮詢服務。截止2016年五月，本項目外牆工程全部竣工，2016年12月正式啟用入駐，邁進外牆合同內的工作內容全部完成。

外牆施工圖/石材加工及供應/外牆安裝：鳳凰山

基礎數據

地理位置：朝陽門南小街

檐口高度：57.4米

建築面積：75150平方米

外牆面積：30000平方米

結構形式：框架剪力牆

外牆產品：特製石材幕牆、特製金屬單元窗、特製入口門及雨棚等。

功能與定位：典藏寫字樓

建築設計概覽

整座建築包含東西塔樓，以及位於底部的基座和入口區、頂部的柱廊及其後進院落等組成。

整個外立面的主要材料為石材，採用極具質感的切面、門頭鎖、菱形格、整體石柱等方式，強調其厚重、典藏、傳世等設計理念。為貫徹這一理念，幕牆顧問秉承並延伸建築師的設計構想，為本項目定製了個性化的石材工藝，大量使用了超規格、三維加工等特製石材。本文將分類展示這一設計實施的關鍵步驟和最終成果。

石材為「福建霞紅」，表面處理為荔枝面。

另外，本項目中還定製了單元外窗、不鏽鋼噴塗入口及雨棚等特殊產品，本文不予表述。

特製石材外牆設計

石材基礎厚度的確定

本項目的外牆設計特點決定了其包含大量的石材轉角及暴露的側邊。根據石材分格統計，3 - 7層的標準段，外牆石材四邊均不暴露的情況，僅佔全部石材塊數的不到8%。為體現傳世典藏、古樸厚重的設計意向，建築師規定了所有側邊暴露石材的最小厚度，並要求所有轉角石材不可採用拼接處理，避免拼接縫隙的出現破壞整石的感受。

據此，邁進根據石材不同造型及所處的位置，確定了8種基礎厚度，並以此為依據計算了造型石材的重量，作為設計的基礎數據。下面表中第1至第3項為不同部位的平板石材，4-8項為幾種最為典型的三維造型塊石。

石材的安裝設計

特殊造型的石材多體現為整石製作的效果，不再以厚度的概念來描述。但為便於統計毛石用量，仍然在前期設計中假設了各類造型所用的石板厚度。

窗上下口石材造型 首二層造型柱

門頭石材造型 菱形石材裝飾

其它造型

以下將分類介紹各種石材的安裝方案設計。

0、背栓選用和鋁合金掛碼設計

根據不同規格和重量的石材，選用了不同規格和埋深的背栓。

特製掛碼的設計。既有形式的掛碼難以適應超厚和超重的石材。邁進設計了特製的鋁合金掛碼，增加壁厚和輪廓尺寸，並規定了材料的強度等級和熱處理狀態。

1、1~4層大面100厚石材安裝方案

1.1 石材寬度1000mm，高度880mm，重量246kg/塊；石材寬度1500mm，高度880mm，重量369kg/塊；背栓規格：M8X40,埋深25，背栓數量：4

1.2 石材寬度2000mm，高度880/1000mm，重量492/559 kg/塊；背栓規格：M8X40,埋深25，背栓數量：5。 下部增設角鋼承托。

2、4層以上50厚石材安裝方案

用於4層及以上緊鄰窗洞口側邊的立面石材。因其由室內可觀察側邊，因此 規定了其視覺厚度，並要求定厚處理、側邊仿荔枝面鑿毛。

2.1 石材寬度1000mm，高度667mm，重量 94kg/塊；背栓規格：M8X38,埋深20，背栓數量：4

2.2 石材寬度1500mm，高度667mm，重量141kg/塊；背栓規格：M8X38,埋深20，背栓數量：6

3、窗下沿造型石材安裝方案

用於室外窗檯。根據造型要求，設置了凸出牆面且上部傾斜的外窗檯。這一造型是立面的典型要素。因線條的四邊均有暴露面，採用了整石處理且全部荔枝面。

線條長度：1000mm/1500mm 截面輪廓：150 X 430 ；成品重量：152/230 Kg/塊 ；背栓規格： M8 X 40mm，埋深25；背栓數量：4

4、轉角石材安裝方案

在外立面的大轉角處，為實現轉角「整石」效果，避免拼接縫隙，或者由於在轉角處特殊造型的需要，需要使用轉角石材進行安裝。為避免過多的石材加工量，邁進在招標圖中規定了「斜切」的做法。以下是兩種典型的轉角狀況：

實際工程中，因最終確定的石材供應商與石材安裝商為同一單位，在內部協調中改進了方案，將轉角石材優化為薄板折角造型，採用50mm厚度。這一做法雖有可能增加加工成本，但降低了運輸和安裝成本，同時降低了建築荷載，是在實際條件下對招標設計的有效改進，因此被邁進和開發商同意實施。見下圖：

5、柱腳石材安裝方案

6、首二層造型柱身異形石材安裝方案

該品種石材體塊有厚薄差異較大的兩個部分。實際工況下連接件荷載分配較難分析。為避免連接件受力不均，採用了較薄處背栓，較厚處植筋的方案。

單塊重量：180Kg/塊； 錨接方式：4 - M8X40背栓，用於厚度為100處；

2 - M12X130 不鏽鋼螺桿植筋，用於轉角加厚處（190~360）

7、菱形窗格石材安裝方案

本建築中共有35處菱形花窗，其中2700X2700共計26處，分布於建築頂部，1888X1888共計9處，分布於3層外牆。為實現整體效果，邁進將凸出的菱形構造設計為整體製造，將位於角部的部分設計為四個L形石塊。在設計安裝構造前，仔細核算了每個單體構造的重量，以便選擇適當的安裝方式。最大的菱形尺寸邊長1909，截面尺寸為350X400，單塊重量約2.1 噸，常規安裝構造無法完成。

下圖為筆者與最小的一個整體菱形石材的合影（菱形邊長1340）：

考慮到安裝可靠，兼顧避免鏤空石材的破碎（運輸及安裝過程），邁進給出了預埋鋼槽的設計方案。將槽鋼嵌入石材線條後部，用植筋固定，並在菱形的四角伸出安裝支架，直接與主體結構上的預埋件焊接。這一做法是充分評估了地震荷載導致的對固接節點的影響，和滑動節點對墜落風險的不利因素後，做出的理性選擇。

現場實作時，施工單位將位於頂部的1909整體菱形改為了四件拼接，但保留了嵌入鋼槽的連接方式；位於3層的菱形花窗仍按整體製作。採用了M16X190的不鏽鋼螺桿植筋用於固定嵌入的鋼槽，並以環氧樹脂填注。

四件拼接的做法雖然工藝難度降低，成本也較低，但外觀效果與整體製作相比，缺陷明顯，可以看到角部明顯的拼接縫隙。好在這一部分位於建築高處，遠觀並不明顯。

而整體製作的窗格則完成度顯著更高。

窗格四角的L形石材，也採用了類似的安裝構造。

8、門頭鎖心石安裝方案

建築上共有8處鎖芯石，其輪廓尺寸為 1032X841X550，單塊重量接近1噸。其整體造型呈L形，兩側及正面向內收分，上寬下窄，除背面外，其餘均為裝飾面，其中正面為蘑菇面，其餘為荔枝面。

鎖芯石位於各入口上方弧頂正中位置，是建築的視覺焦點；同時由於其巨大的自重，和入口上方的特殊位置，使其在安裝和長期使用中的絕對安全，成為設計的重點考慮環節。

邁進在設計中採用了預埋鋼管的方案。預埋鋼管植入石材內部，並採用鋼板法蘭在背面，通過背栓與石材固定。在L形的下橫部位，使用植筋在石材上固定槽鋼。圓管、槽鋼及相互形成的支架，成為安裝體系，並直接與主體上的預埋件進行焊接。

石材安裝方案總結

小結

1、建築外觀的特殊需求，決定了與眾不同的石材外觀細節；

2、為大量異形和厚重石材，定製了非標準的安裝方案；

3、大部分的安裝方案在實施中良好貫徹；個別局部因成本、場地、工藝等因素修改；

4、採用實地考察、工廠調研等方式確認非標石材的工藝可行性；

5、採用實樣製作的方式檢驗試做和改進非標工藝；

6、建築師的明確要求，外牆顧問的創新設計，施工環節的嚴格把控，建設單位的堅定決心，是達成 「傳世典藏」 設計預期缺一不可的重要環節。

————建 築 圖 賞———

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