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瑞达大厦幕墙工程中设计对成本控制

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拾荒者 | 2019-10-3 22:37
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  设计是一个产品的理论基础,幕墙设计以编制幕墙结构体系、深化施工方案、优化施工工艺、编制施工方案等而指导生产管理。 因此,幕墙设计在幕墙施工成本中起着项目的先行的作用!下面以北京市鲁谷路瑞达大厦项目为例来进行阐述和分析。

  瑞达大厦位于北京市石景山区鲁谷路74号。建筑分为两大部分,南侧为20层写字楼,北侧为9层的裙楼,是集商业、餐饮、娱乐、休闲和办公为一体的综合性高档写字楼。建筑高度80米,建筑面积8万平米。                                       

  从项目的难易程度来说,本项目算个比较简单的项目。但在幕墙设计施工中,我认为对人、材、机的把控方式,是异曲同工的。以下将着重就深化设计、施工设计时设计师团队在成本控制中应该起到的作用进行剖析。


一.编制幕墙结构支撑系统   


  幕墙系统的选定在建筑幕墙主材控制中起着主要作用。因此幕墙设计在深化方案时需要解决的问题就是在保证建筑幕墙质量要求和外观效果的同时,从人、材、机几个直接成本入手,寻求以最少的造价获得最多的收益,从而为企业创收更高的效益。

  瑞达大厦有线面结合,凸凹有致的特点,尤其北立面用竖向铝板将玻璃幕墙隔成规则的竖条板块。另外工期要求紧,加工精度高。介于这种情况,我们选用了挂钩式幕墙系统,这种小单元式幕墙系统不仅可以在加工厂组装好面材,加快现场安装速度,节省安装时间、人工成本、机械成本,而且可以大大节省主材的含量。

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瑞达大厦隐框玻璃幕墙立柱横剖节点图


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瑞达大厦铝板幕墙立柱横剖节点图


二.本幕墙系统具有以下八大优点   


  2.1  板块与主框架连接结构比较先进

  (1)、单元板块与立柱、横梁连接安装,设计了挂构,板块四周挂钩全部插入立柱与横梁相应的槽口内,不用压板固定,实现了线面接触。因此能够承受强大的风荷载,避免了采用压板方式,如压板漏压和采用自攻螺钉固定压板在负风压的作用下容易造成的安全隐患及施工困难。

  (2)、板块与立柱、横梁挂钩连接内部设置柔性胶条,起到弹性缓冲和防止噪音产生,保证建筑物在地震和强风压等作用下产生单元板块相对位移,而不造成变形损坏,使安全得到了进一步的保障。

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玻璃幕墙局部连接效果


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铝板幕墙局部连接效果


  (3)、挂钩式的结构又解决了压板式隐框玻璃幕墙、隐框窗等边部与墙体连接部位及转角处的压板难以施工及难以压紧板块的安装困难。

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玻璃幕墙大阳角连接效果


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玻璃幕墙阴角连接效果


  2.2  横梁与立柱连接比较方便

  (1)、安装连接时能够调整上下左右旋转偏差。

  (2)、使横梁在热涨冷缩和地震时能够自由伸缩。

  (3)、使横梁的受力及抗扭性能大大增强。

  (4)、横梁、连接件、扣板实现一次性切割,无须任何钻孔、铣切等加工工序。

  (5)、安装连接件、横梁、卡紧件的全过程十分方便;大量减轻制作、安装、施工人员的劳动强度,施工进度大大提高,而且可维护及更换性强。

  (6)、通用性强,可针对各种结构的幕墙的横梁与立柱之间的连接。

  (7)、解决了业内幕墙横梁与立柱传统安装结构不合理和安装不方便的问题。

  2.3  开启窗安装比较方便快捷

  (1)、开启窗的挂钩设计起到托住上部玻璃的作用。

  (2)、设置避雨板,减少雨水进入窗扇内腔而导致进入室内。

  (3)、减少流水时对开启窗玻璃表面的流泪积灰现象。

  (4)、窗扇采取挂钩结构,实现线荷载受力,安装方便,每扇窗扇都能实现室内外安装,均在几秒到几十秒安装完毕。并且解决了滑撑点受力在强风压的作用下容易损坏窗扇及窗扇周边的玻璃。

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  2.4  玻璃托条设计

  本结构的各种玻璃托条,结构设计巧妙,每个均在几秒钟内单独安装完毕,且承受力好,经过测试每块托条100mm长,能承受100公斤荷载。避免了某些中空玻璃结构工程,玻璃特做大小片而造成内外打结构胶的不便,又影响了美观和提高了玻璃采购成本等。

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幕墙开启扇安装前实景


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幕墙开启扇安装后实景


  2.5  节能保温设计

  (1)、开启窗实现了三道密封,尤其是窗扇四周玻璃外侧与固定板块之间增设橡胶密封条,起到隔热保温作用。

  (2)、玻璃幕墙明框部位的立柱、横梁与玻璃压板连接部位的压板内侧用橡胶条等封闭隔离,并用橡胶垫和尼龙管把螺丝与铝材热传导处隔断,起到断热节能作用。避免型材做断桥结构所造成成本提高、加工难度增加等浪费。

  该系统结构通过保温性能检测:

  隐框玻璃幕墙传热系数(w/㎡.k):2.50

  明框玻璃幕墙传热系数(w/㎡.k):2.80

  2.6  制作安装的便捷

  (1)、每块单元板块、开启窗扇、玻璃托条只需几秒到几十秒钟即可安装完毕,比传统的压板方式安装需要二、三十分钟才能安装完毕及每个压板同时又要顾及相邻板块的烦琐,极大地缩短了安装时间,明显地提高了施工进度和效益。

  (2)、单元板块在安装时相互之间无干扰,并且可以在室内外单独安装。

  2.7  经济效益的显著性

  (1)、隐框幕墙不需要任何的压板及压住压板的螺丝。

  (2)、副框型材截面面积相对减小。

  (3)、副框四角不用角铝及冲角。

  (4)、人工安装的直接费用每平方米节省约20元以上。

  (5)、型材壁厚在符合JGJ102-2003规范情况下,采取优化设计。

  (6)、节省了所有开启窗的滑撑铰链。

  (7)、减少某些传统幕墙中空玻璃结构工程中,玻璃特做大小片而内外打结构胶所造成费用和玻璃采购成本的提高等。

  (8)、结构标准化、系统化,避免各幕墙公司各开各的模具,所造成大量的浪费,节省了许多的宝贵资源和时间。

  2.8  比单元式幕墙优越

  单元式幕墙主要出发点是:减少现场安装工作量,达到工厂化生产。由于“挂钩式”幕墙系统结构每块板块只需几秒到几十秒就能迅速安装完毕,横梁与立柱连接结构的完美性及制作安装的方便性。因此比单元式幕墙现场安装更省时,工厂化生产更方便,成本造价更低廉。

4751BB6A6.jpg瑞达大厦铝板、玻璃幕墙局部效果图

  通过以上系统优点的分析,我们得到一个结论:一个项目的系统选定,在直接成本中起到举足轻重的作用。根据项目具体的要求、效果,由幕墙设计师选定合适的系统,这就需要对幕墙设计师有专业且深层次的经验和能力,因为系统的确定还要伴随一些列的材料性能的选定、承载力计算等等专业的知识才能完成。经过实践的瑞达大厦,铝材含量只有7.8kg/㎡.


三.合理使用原材料  


  3.1  龙骨的原材料

  在幕墙深化设计时,材料成本占工程成本的比重约为65%~80%, 因此,在确定系统后要合理使用原材料规格。除了合理设计分格尺寸,减小主龙骨的含量和浪费,还要优先考虑一些面材交接部位及结构边缘部位龙骨的设计,如在瑞达大厦的外观设计中有很多的玻璃幕墙被铝板造型柱隔开。

  于是我们合理的使用的一些边龙骨:

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右边立柱                  左边立柱                边立柱插芯  


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边立柱外与结构、铝板造型的连接


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  3.2   面材的原材料

  在满足业主外型美观、经济适用的前提下,合理调整分格尺寸,将各类幕墙面材的出材率控制常规消耗的范围内,也是幕墙设计师深化时考虑的重点。一般,玻璃原片的规格为2440×3660mm,所以设计玻璃幕墙分格时,一个方向分格尺寸最好控制在1200mm左右;铝单板、铝塑板、蜂窝板、铜板等金属板幕墙,其板的幅宽一般为1220mm、1500mm,所以设计金属板面材分格时,一个方向的尺寸应该控制在1200mm或1500mm以内为宜;石材的幕墙面材其原片受加工机械等的影响,一般有1200mm、1500mm、3000mm等几种幅宽,所以石材幕墙的分格一个方向应该控制在600mm左右。以此类推,未提到的各种面材的幕墙都应遵循出材率的原则,否则面材的优化率就会降低,成本就会额外增高。若工程设计图纸中出现大批的面材规格超常规,即使供应商可满足要求尺寸订制设计的规格尺寸,但由于订货周期比常规的储备周期要长,那么在工期短的情况下,就会带来工期延误、费用索赔、增加施工措施费的因素风险。

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瑞达大厦东北角点式幕墙大样分格图


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瑞达大厦东北角点式幕墙大样分格图


  从以上的大样图中可以看得出来,玻璃幕墙的横向分格均为1200mm,这样的分格即保证玻璃面材可以合理的控制在1200mm的模数范畴内,又将横龙骨、附框等铝型材控制在合理的优化区域,大大减少材料成本的消耗。因此,一个专业的幕墙设计师在方案的深化设计时,就会考虑到原材料的合理利用,有效降低材料成本,成为幕墙企业在激励的竞争中赢得利益的筹码。


四.施工制作阶段的设计   

  当一个幕墙项目进入施工阶段,从理论逻辑上讲成本的控制是项目经理严密的组织施工,以及对进度的把控。实际上,一个优秀的项目经理必定伴随一个专业的幕墙设计师在进展过程中的的紧密配合,这个专业的幕墙设计的作用体现在以下几各方面。

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瑞达大厦南立面图


  4.1  材料的加工制作   

  首先原材料的订购是关键,本文依然用瑞达大厦为例,经过上述系统的选定,其龙骨已经确定。项目标准层高3.6米,铝材厂常规储备规格为6米/支。

  那么,在订购铝材主龙骨时,就要与铝材厂协商进行定尺。如果按铝材厂常用规格的6米/支,每支铝材浪费米数:6-3.6=2.4米,按米重4.2kg/m计算,每支铝材浪费重量:4.2×2.4=10.08kg。所以对应相应层高就需要订购合理长度的材料,在施工设计阶段材料的订购、制作加工属于重要的控制流程。

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瑞达科研第二批铝型材订料单


  4.2   排版布置图

  幕墙设计师除了在订购材料时进行成本控制,在加工安装时同样有着不可替代的作用。从不同规格的埋件布置到不同型号的龙骨安装,再到不同面材的先后安装顺序,尤其是石材幕墙,设计师根据同一矿区采购的石材,在图纸中进行合理的排版,可以有效的降低因不同矿区、不同批次、不同采光面而形成的色差控制。有了设计师精准的各类排版图,项目安装就可以对号入座,不仅加快了施工进度,减轻了工人的劳动强度,而且也保证了施工质量。有利于减少材料的浪费,也节省了人工费等直接成本。

  以下是在瑞达大厦施工时的部分排版截图:

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北立面局部横龙骨安装排版图


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南立面局部玻璃安装排版图


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局部铝单板安装排版图


  4.3   合理的安装顺序

  当然系统的选择是安装的顺序的关键,如铝合金横梁,如果选用闭口型材的横梁,安装顺序就需要一根立柱,紧接着就要安装横梁,然后在安装下一根立柱,选用开口型材,就不必顾虑龙骨的先后进场顺序。但是当不同类型幕墙的交叉施工时,从进度、安全、质量等控制环节同样需要幕墙设计来协助项目经理来实现。对工时、工费的节省也是对成本的有效控制。在瑞达大厦项目中,从主楼的半隐框幕墙,到办公空间外面的遮阳体系,到裙楼顶部的采光顶,到底层的点式拉杆幕墙,再到二层的各类雨篷都需要专业的幕墙设计师根据工程的进度,和材料的加工周期进行合理的安排。否知就会出现材料的堆砌和流动资金的积压等等。在这里就不在细述。

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瑞达大厦西南立面人视效果图


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瑞达大厦局部遮阳体系


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瑞达大厦锥形玻璃采光顶效果图


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瑞达大厦裙楼采光顶俯视实景


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瑞达大厦南立面入口处雨篷、旋转门效果图


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瑞达大厦拉杆点式幕墙


五.结束语   

  综上所述在当今幕墙行业竞争激烈的市场环境下,企业如果不严格控制施工成本,项目就不能产生相应的回报,那么企业就很难在行业中立足,而这就需要企业有一支专业的幕墙设计团队,使之成为企业开源节流的第一步。

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