1 工程概况
北京丽泽E-06地块C2商业金融用地项目，位于北京市丰台区，南至凤凰嘴北路，西至金中都中路，北至骆驼湾南路。地上43层，幕墙高度200m，标准层高4300mm。
南、北、东立面采用 竖明横隐玻璃幕墙，在平面上每3m设有500mm宽竖向金属（词条“金属”由行业大百科提供）格栅，格栅后侧是铝板内
平开窗（词条“平开窗”由行业大百科提供），上述三个立面，没有外露的开启扇，立面干净挺拔而有韵律。东侧高区有突出阳台。西侧为退台设计，每个楼层均有观景阳台，外侧设置玻璃栏板。阳台内侧采用竖隐横明玻璃幕墙，每3m设有500mm宽玻璃平推窗（词条“窗”由行业大百科提供）。大楼效果图见图1、图2、图3。
2 单元幕墙板块划分
本工程大面采用1250mm+500mm+1250mm的水平分格，其中1250mm分格是玻璃， 500mm分格是格栅及内平开窗。幕墙采用单元式结构，若按1250mm和500mm的分格划分单元板块，则格栅板块分格小，且内平开窗两侧若采用单元立柱的构造，竖框宽度较大，影响室内观感。为此采用3m的宽度作为一件单元板块，即500mm宽格栅位于板块中央，开启扇两侧是宽度较小的中立柱。板块尺寸为3000mm(宽)×4300mm(高)，可以采用平板车运输。单元板块划分示意图见图4、图5。
图4 单元板块划分示意图(室外)
图5 单元板块划分示意图(室内)
3 节点构造设计
3.1竖明横隐标准节点构造设计
竖明横隐玻璃幕墙，玻璃采用8mm半钢化+1.52pvb+8mm半钢化Low-E+12Ar+12mm超白钢化中空夹胶玻璃（词条“中空夹胶玻璃”由行业大百科提供）。单元立柱采用穿条（词条“穿条”由行业大百科提供）式隔热型材，并在隔热条前后采用双道密封胶条，对插位置均采用双道密封胶条，加强了系统的防水和热工性能。建筑要求室外竖向装饰线为两片分离的金属翼片，突出玻璃面150mm。在立柱截面（词条“截面”由行业大百科提供）设计时，考虑到室外装饰线采用分离的两翼片，可以分别与室内侧的单元公、母立柱复合成隔热型材，既加强了单元立柱的抗弯截面特性，又保证了室外装饰线与玻璃面的垂直度。室外内压板采用斜插的结构形式与单元立柱固定，螺丝仅起固定作用，内压板通长受力，且安装方便。玻璃与框架在内侧采用密封胶密封，内压板与玻璃之间采用三元乙丙胶条塞紧，避免密封胶长期使用后出现的污染情况。单元立柱的水平剖视节点见图6。
图6 单元立柱水平剖视图
单元横梁截面设计考虑分层排水，单元上横梁外侧设有排水腔，内腔的渗漏（词条“渗漏”由行业大百科提供）水可通过泄水孔沿排水腔、立柱外腔排放到下一层室外。单元立柱对插位置与横梁对插位置相对应，形成自然披水构造，避免雨水在板块对插十字缝位置进到横梁内腔，提高系统防水性能。隔热护边与横梁之间，设置凹槽打胶密封。单元横梁的竖向剖视节点见图7。
图7 单元横梁竖向剖视图
3.2内平开窗节点设计
在格栅位置，内侧是铝板内平开窗，该处的节点构造需要综合考虑防水以及热工性能，是本项目幕墙系统的重点和难点。铝板内平开窗采用内外两层铝板，内填充保温棉。窗扇及窗框采用穿条式隔热型材。隔热条以外一侧的窗框型材与立柱采用隔热毯隔开。内平开窗合页采用隐藏式合页，采用三道密封胶条密封，且内侧胶条位于合页外侧，避免合页断开内侧胶条而影响密封性能。固定格栅的边框，采用隔热型材与立柱固定，与立柱之间缝隙填塞隔热毯，并在外侧打胶密封。内平开窗水平剖视节点见图8。
图8 内平开窗水平剖视图
固定内平开窗的横梁采用穿条隔热型材，且隔热条外侧型材与铝板之间采用隔热垫块隔开以提高保温性能。窗扇型材与外侧胶条接触位置设置滴水，使雨水尽可能只进到外腔。下侧窗框设置排水孔，且内腔设置排水坡度，即使有少量渗漏水进到内腔，也将从泄水孔排到外腔从而排放到室外，内平开窗竖向剖视节点见图9。
图9 内平开窗竖向剖视图
3.3竖隐横明标准节点构造设计
竖隐横明玻璃幕墙，板块分格也是1250mm+500mm+1250mm，两边1250mm是玻璃，中间500mm是外平推窗。系统的防水腔设置与竖明横隐玻璃幕墙一致，仅室外明隐框形式不同。单元立柱采用隔热护边，与立柱卡接位置设置凹槽打胶密封，隔热护边外侧有铝合金装饰边。单元立柱的水平剖视节点见图10。
图10 单元立柱水平剖视图
单元底横梁，考虑到与隐藏式开启扇共用型材，设计成组合式截面。外侧明框分为内压板和外扣盖，玻璃与框架在内侧采用密封胶密封，内压板与玻璃面板之间塞胶条，并在胶条下方设置泄水孔。单元横梁的竖向剖视节点见图11。
图11 单元横梁竖向剖视图
3.4外平推窗节点设计
为减小窗框四周宽度，达到更好的外观效果，外平推窗采用隐藏式设计，中立柱以及单元底横梁设置凹槽作为窗框，下窗扇与单元底横梁顶面平齐(图12，图13)。因开启扇宽度小(500mm)，而建筑要求平推窗打开净空不小于100mm，上下导向滑撑采用了特殊的双“×”平推铰链(图14)，使得平推窗能达到更大的开启距离，且启闭灵活顺畅。
图12 平推窗水平剖视图
图13 平推窗竖向剖视图 图14 双“×”平推铰链
4 热工计算
本项目位于北京，属于寒冷地区，根据北京市《公共建筑节能设计标准》以及本项目建筑节能要求，热工性能分级为6级，外窗(包括透明幕墙)传热系数K值要求为K≤1.8W/(m2.K)，遮阳系数要求为≤0.4，非透明幕墙的传热系数K值要求为K≤0.45W/(m2.K)。
本项目竖明横隐玻璃幕墙是最不利位置，以下仅计算该典型系统的热工。
4.1透明部分
(1)典型系统分格如图15所示。框节点图如图16-1~5所示。
图15 幕墙典型分格图
(2)单元几何参数
计算单元选取: 宽1.25m×高3m，则：
F11单元立柱面积: 0.05×3=0.15m2;
F12开启中立柱面积: 0.05×1.9=0.095m2;
F13固定中立柱面积: 0.05×1.1=0.055m2;
F14-1底横梁面积: 0.06×1.15=0.069m2;
F14-2顶横梁面积: 0.025×1.15=0.029m2;
玻璃的面积: 1.25×3-(0.15+0.095+0.055+0.069+0.029)=3.35m2。
(3)计算框传热系数Uf
用一块导热系数λ=0.03W/(m·K)的板替代实际的玻璃或其它板材，替代板的厚度等于实际的玻璃或板材厚度，嵌入框的深度也按照实际尺寸，可见替代板的宽为200mm，采用二维稳态热传导计算软件THERM进行框的传热分析，计算结果见表1。
表1 框传热系数及线传热系数
(4)计算框与面板之间的线传热系数ψ
在上述Uf的计算模型中，将实际的玻璃或其它板材代入其中，采用二维稳态热传导计算软件THERM进行框的传热分析，再根据JGJ/T 151的公式进行计算，计算结果见表1。
(5)计算幕墙的传热系数Ucw
遵照JGJ/T 151-2008的计算公式，
计算结果为：
Ucw = [(3.67×0.15+4.86×0.095+3.20×0.055+2.42×0.069+3.42×0.029)+1.4×3.35+(0.088×2.915+0.035×1.875+0.038×1.04+0.116×1.15+0.053×1.15)]÷(1.25×3)
=1.787 W/(m2.K)<1.8 W/(m2.K)
透明部分满足设计要求。
4.2非透明部分
非透明部分有水平非透明部分(即层间阴影盒位置)以及竖向非透明部分,分别计算。
4.2.1水平非透明部分传热系数计算
非透明幕墙构造从外到内依次为：8+1.52pvb+8Low-E+12Ar+12mm钢化中空夹胶玻璃+50mm空气层+1.5mm喷涂钢板+120mm保温岩棉(图7)。
非透明幕墙的传热系数Up-h遵照《民用建筑热工设计规范》 GB50176-2016，按面层厚度和热阻进行叠加的方式进行计算。
R0=Ri+R+Re
式中：R0 --围护结构的传热阻m2.K/W;
Ri --内表面换热阻m2.K/W;
Re --外表面换热阻m2.K/W;
R --围护结构热阻m2.K/W;
冬季：R0=1/1.4+0.18+0.12/0.04=3.894 m2.K/W
Up-h =1/R0=0.257 W/(m2.K)
4.2.2竖向非透明部分传热系数计算
(1)典型系统分格如图17所示。框节点图如图18-1~3所示。
图17 幕墙典型分格图
(2)单元几何参数
计算单元: 宽0.5m×高4.3m;
F15非透明开启立柱面积: 0.05×1.9=0.095m2，边部面积: 0.12 m2;
F17非透明开启横梁面积: 0.1×0.4=0.04m2，边部面积: 0.04 m2;
F18非透明固定横梁面积: 0.12×0.5=0.06m2，边部面积: 0.05 m2;
非透明的面积: 1.47m2。
(3)计算框传热系数Uf及边部效应Ueg，见表2
表2 框传热系数及线传热系数
(4)计算非透明面板的传热系数
非透明面板的构造从外到内依次为：2.5mm铝板+130mm保温岩棉+2.5mm铝板(图8)。
非透明面板的传热系数遵照《民用建筑热工设计规范》 GB50176-2016，按面层厚度和热阻进行叠加的方式进行计算。
R0=Ri+R+Re
式中：R0 --围护结构的传热阻m2.K/W;
Ri --内表面换热阻m2.K/W;
Re --外表面换热阻m2.K/W;
R --围护结构热阻m2.K/W;
冬季：R0=1/15.2+1/3.6+0.13/0.04=3.594 m2.K/W
K=1/R0=0.278 W/(m2.K)
(5)计算竖向非透明幕墙的传热系数Up-v
遵照框和非透明面板的传热系数与面积的加权平均计算原则，计算结果为：
Up-v = [(1.704×0.095×2+2.225×0.04×2+2.248×0.06+1.704×0.065×1.8×2+1.37×0.13×0.27×2+0.91×0.13×0.37)+0.278×1.47÷(0.5×4.3)
=0.71 W/(m2.K)
(6)计算非透明幕墙的平均传热系数Up
将竖向和水平非透明按照面积和及其传热系数做加权平均，计算结果为：
Up =(0.71×0.5×4.3+0.257×2.5×1.3)/(0.5×4.3+2.5×1.3)
=0.437 W/(m2.K) <0.45 W/(m2.K)
由以上计算知，尽管采取了隔热毯、隔热型材等构造措施，竖向非透明部分(格栅+内平开窗)传热系数仍然较大，需要与水平非透明部分(层间阴影盒)加权平均才能满足设计要求。
5 结语
北京丽泽E-06地块项目幕墙四性试验要求按国标+美标的流程检测，共21项检测内容，经过7个水密性测试，包括国标、美标，静态(图19)、动态(图20)，一次性通过全部检测，特别是开启扇历经7次水密性测试均没有渗漏水进入内腔，反映系统的防水性能优越。本文对北京丽泽E-06地块的单元幕墙作了简要介绍，对单元体的节点构造，特别是内平开窗的防水、热工计算进行了说明，对类似的幕墙设计有一定的参考意义。
图19 幕墙四性试验(静态水密) 图20 幕墙四性试验(动态水密)
参考文献
[1].《建筑幕墙》， GB/T21086-2007
[2].《玻璃幕墙工程技术规范》， JGJ102-2003
[3].《公共建筑节能设计标准》， DB11/687-2015
[4].《民用建筑热工设计规范》 GB50176-2016
[5].《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151-2008
