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[分享]凤凰中心幕墙工程设计施工往事
北京凤凰中心是凤凰卫视集团在北京的新传媒总部，是一个集电视节目制作、办公、商业等多种功能为一体的综合型建筑，由邵韦平主持的BIAD_UFo工作室(北京市建筑设计研究院方案创作工作室)设计建造。2007年6月开始设计，2013年7月竣工。占地面积约1.88公顷，总建筑面积达72478平方米，建筑高度54米。项目通过莫比乌环的概念，将高层办公区和媒体演播室融合起来，在满足全方位提供节目制作场地及其他配套服务设施的同时，形成了一个完整的空间和体量，独特的建筑形态与朝阳公园自然景观有机结合为一体；同时运用参数化和数字建造技术，也使得整个项目的设计和建造举重若轻。
杨希诚，深圳金粤幕墙装饰工程有限公司北京事业部总经理。
赵志芳，深圳金粤幕墙装饰工程有限公司北京事业部副总经理。
此篇即为AC《建筑创作》杂志主编王舒展对杨希诚先生、赵志芳先生的采访，收录于AC《建筑创作》2015年第6期总第187期无尽空间：自由与秩序——凤凰中心专辑。采访使我们深入了解“凤凰中心”项目幕墙设计施工所面临的多方面前所未有的挑战 、所获得的重大技术工艺突破，而且向我们揭示了“凤凰中心”项目背后众多建设者不畏艰辛、攻坚克难的精神品质。
杨希诚：“凤凰中心”颠覆了我们建筑幕墙专业以往的工作习惯和边界。
常规的建筑都是有模数的，而这个项目则是通过50 条钢肋不断旋转变化，基本上没有一块玻璃、一段料是一样的。我们当时想，建筑如果要用这种类似“手工艺”的方式来做，那么这些材料的加工和实现，就会变得非常麻烦，将会产生很多难以解决的技术问题。
50条三维曲线的钢结构肋形成的外罩幕墙框架
屋面外罩钢结构局部放大 / 投标时的幕墙样板
面对这样一个超高难度，开始我们只是抱着“试试看，跟跟看”的心态跟踪这个项目。
坦白地说，在幕墙工程投标时，恐怕没有任何一个幕墙单位真正弄明白这个幕墙如何做。我们常规使用的幕墙通用节点标准图，已经根本无法适应建筑形态不断变化的幕墙要求。参加投标时，我们提供了幕墙样板；一般的幕墙样板，我们只需要不到一个月的时间、而“凤凰中心”这两块样板板块，我们做了三个半月，反复做了五遍。据我们所知，面对双曲面形态的高难度，其他几个幕墙厂家，日子也都很不好过。仅为我们几个幕墙投标厂家的样板提供钢架，“沪宁钢机”就花了很长时间，很多费用。我们做幕墙样板，一般要对施工可能性以及日后长期使用做综合考虑，而那一次投标，仅仅考虑“怎样能把玻璃板片做出来？”这一个问题，就已经把人难倒了；表面看起来是通过鳞片状平板拼合的双曲面，但实际上，很多沟槽拼缝都是在曲面拼合。我们当时觉得，能按时把样板做出来就已经谢天谢地了。
内倾、外倾板片的区分 / 外幕墙面积约53575.96㎡
内倾 / 外倾
关于后来金粤幕墙如何介入了“凤凰中心”工程，我们之间流传着一个笑话：一场大火，火势太大，大家束手无策之际，一辆消防车“刷”地冲到现场，一队人马麻利地冲上去一通浇水把火给灭了。事后大家采访消防车队，问“你们怎么这么厉害，能冲上去把火灭了？”；消防队员回答：“谁把我的刹车弄坏了？”（笑）
其实这个项目中，不是我们要刻意做什么，而是我们就这样不知不觉地越陷越深。开始我们领导层只在北京订了“如家”酒店，心想，我们在现场把问题解决，几天就回来了，干这一行二十年了，就算难又能难到哪里去？可没想到，一住进去就再也回不来了。
后来我们中标了。宣布中标时，我觉得压力特别大，完全不知道这个建筑是不是真的能做出来。从来没有人做过，而且坐下来想，脑袋就会特别大：这个项目相当于把一栋楼当做工艺品来做，“人力”如何能完成一个每个细节都不一样的建筑，真能做到么？
屋面外幕墙系统组成：A.标准单元；B.顶部单元（即可开启天窗）；C.底部单元；D.非标准单元（拱底部分）
真正干，和前面的投标完全是两个概念。一上来，就是系统问题，如何建模、建立数据传导等一系列问题。公司专门派了一个技术团队和我们北京驻地团队一起，从大年初六开始，一个月时间，每天早上8 点到晚上10 点，不断讨论工程的技术问题，我们的同事石建军几乎就睡在办公室。一个月后，我们完成了两块幕墙标准单元板块的建模，虽然这一版模型是用CAD 软件建出来的（数据信息与建筑设计并不十分精确符合），但是其中包含了我们对于整个幕墙的系统性思考，真正向施工迈进了巨大一步。在两块标准单元板块上，我们解决了第一个大问题：逻辑关系。逻辑关系非常重要，没有一个确定的逻辑关系，什么都做不了；还解决了第二个大问题：幕墙系统如何适应这样的逻辑关系；90% 的问题都在这个月内得到了解决。
当我们在邵韦平总建筑师的办公室里，将这一个月的工作成果向“凤凰”项目的甲方田义总、谷德雨总汇报后，大家都对幕墙的实施建造有了更强的信心。也在这时，甲方才与我们签订了正式的合同。
确定幕墙板块与钢结构基础控制面、基础控制线、混凝土主体结构的关系
接下来，“凤凰”甲方希望我们尽快拿出施工方案，但这时其实还有一个重大的问题没有解决。这个问题是，邵总带领的建筑设计团队是用CATIA软件建立的三维模型。表面看起来这不算是个问题，但实际上问题很大。我们在“小蛮腰（广州电视塔）”项目上，是采用Rhino（犀牛）软件模型完成的，与我们配合的沪宁钢机也是采用Rhino 软件；而对于CATIA 软件，我们都十分陌生；我们从北航专门找来CATIA 研究室的师生、上海一个专门研究开发CATIA 软件的公司，一起合作，希望他们帮助我们用CATIA 实现我们幕墙系统的建模；听起来很简单，但工作开始一个星期后，每个单位的工作人员都到了忍耐的极限，都受不了了，快疯了，“没法弄！”，“思路不对接！”，“怎么也套不进去！”，最后都走了。后来是我们自己的幕墙人员把软件的逻辑学下来，把软件吃透，自己把幕墙模型搭建起来。从计算机的配置到软件的理解、再到软件系统如何实现幕墙系统，我们又非常费力地用了近一个月的时间攻关。
软件配置、模型数据提取，建立初步的幕墙模型。图片来自“金粤幕墙”提供的资料
幕墙模型生成的定位加工、安装控制数据、逆向校核
玻璃幕墙系统在施工前，都会在电脑中完整地模拟一遍施工搭建，从中发现问题并预先防范、解决。如果没有电脑搭建的模拟过程，直接在现场施工，可能遇到的技术问题就没办法解决了，风险太大。在CATIA 软件中，同样要完成模拟装配的过程；但在“凤凰中心”项目上就不是简单的模拟，还有一系列复杂问题。比如钢结构沉降的问题，当沉降发生后，钢结构变化到什么程度？怎样把变化在幕墙系统中消解掉？幕墙的安装精确到毫米，幕墙的胶缝一般也就16 毫米；而钢结构沉降变形的尺寸变化的数量级比16 毫米大多了，同时这种沉降变形带来的一系列影响该如何处理？再比如，在双曲面上，存在很多不确定的问题，玻璃板片成鳞片状，本来已经大大简化了施工难度，但每个玻璃板片之间的构造是相互较劲的，板片与板片的交接处就变得异常复杂；很多条构造线交接与此，究竟该是什么样的构造？而且，双曲肋之间的幕墙鳞片，可能出现板片的四点不共面，总会有一个点无法在双曲肋上直接定位，这时你如何用一个最小的面去收束？如何面对这些问题，通过理论推导进行解决？这些都是要在CATIA 建模过程中攻克的。
又经过了一个月，我们熟练地应用CATIA 攻克了这些问题，终于来到施工工地，甲方领导也亲临现场。那时我们已经可以把50 条主肋中的一榀幕墙建立出一个完整的封闭模型，而且实现了初步的“数据交换”。
通过对支撑钢结构误差测量，确定实体与理论模型误差
四点支撑支座设计
圆立柱组框
单元板块衔接对插
单元板块衔接对插
热工性能设计
幕墙深化设计节点；纵横剖面
现场仍然是问题一箩筐。幕墙单元板片请“首钢钢构”来做钢框架，我们将计算机数据提供给他们，他们按照常规经验，以为3200 个钢框架15 ～ 20 天就可以做完，结果20 天时间一个都没做出来。谷总（“凤凰"项目甲方：谷德雨）跑到加工厂去看，回来后脸色更加铁青。每个钢框架都有微差，构件又有很多独特的要求，比如怎样确定合理的截面壁厚，既能保持受力强度，又能减少自重减少成本？最后主体结构用“钢”，外部附属结构用“铝”，这样才能实现高强度和低造价。再比如，钢框架在焊接时会有变形，在最开始做框架时就要把这种变形考虑进去并进行控制，最后关于这方面的工艺控制，我们自己编了一本小册子，跑到加工车间与工人一块儿研究。工人不知道你为什么要这样一个精度，这些框架为什么要这样控制，“好好的钢架上还要加丝扣，焊接后丝扣又套不进去了”等这些细节问题。大家一起研究，共同编写了工艺控制手册，照着标准做，终于在现场挂出来两片幕墙单元。
终于有了现场的阶段性成果，大家好不容易高兴了两天。半个月过去了，现场仍然只挂了那两块幕墙，没有任何其他进展，大家又开始焦虑。甲方责问，“为什么不赶紧继续安装啊？”，我说，“真装不了，我只能装两个。”因为这么复杂的幕墙体系，我们不能胡挂啊，必须对整体有一个预判，如果盲目挂上出了问题再拆了重挂，就更受不了了。谷总见到我就抱怨工地上我们公司的罗工，说，“你们那个罗，就是一个大嘴，什么问题一张嘴就说往上做，你倒是给我做一个瞧瞧啊！”这次是谷总着急最狠的一次，我给他写“施工组织设计”，他翻了翻说，“你就告诉我啥时能完活儿吧？”，我说，“我真告诉不了你。”谷总说，“那就啥都别说了。”刚下楼没一会儿，总公司来电话，说谷总明早第一班飞机飞深圳，要到总公司找领导。没办法，我也迅速订了第二天早班飞机，跟着谷总回到深圳总公司。见到公司领导，谷总说，“我的耐心是有限的”。
可是从技术角度来看，确实不能盲目安装。很多甲方看不到的、预想不到的问题，我们要提前考虑到。首先我们必须对钢结构进行监测，要观察整个钢结构沉降的情况，然后做预判。为了监测，谷总自己也费了很多心，他找来了一家能做三维扫描的德国公司，打算把整个楼的钢结构状况扫描下来。但一次扫描就要半个月时间，花费150 万。而且也不可能随时扫描，扫描后还要在计算机中核对模型，而且他们核模用的是CAD，转化到CATIA 中还有数据损失，我们还要自行修补。因此，最终我们必须自己做出监测方案，定点监测。我们和做结构设计的BIAD 的朱忠义博士反复碰过，当初也是做过风洞实验模型的，钢结构最大变形在哪儿，设计时是如何考虑的，我们是比较了解的。从整个钢结构的系统思考出发，我们必须自己分析真正可行的钢结构变形监测，并据此制定出幕墙安装的整体方案。
测量防线原则
单元幕墙定位与支座定位
现场实测与理论模型值的校核
回想起来，“凤凰中心”的最大经验，就是赵总时常鼓励我的，“办法总比困难多”。做完这个项目，我觉得真是这样。再大的困难，把它一点一点分解，拆开、拆到无限小的时候，这个事情就解决了，但是拆解的过程很痛苦。这个项目的钢结构的监测等问题不断被降解，降解到最后，真正的幕墙“打点”就都可以打在了“腰眼”上了。经过之前的详细分析，背后又有大数据支持，工作就变得简单了。CATIA 模型出来之后，我们对每个细节都做了思考。比如说，每个玻璃鳞片与钢结构之间都有一个圆管“抱箍”，为了保证一个个鳞片在空间上的“跑动”，最初这个抱箍的设计非常复杂。它必须能“抱住”，还要能调节能旋转，上面还有一个万向节头，要适应3 个维度6 个轴向都能动。但是真正施工时，不可能用这么复杂的节点，必须简化。最终我们在抱箍上有一个旋转，设置一些牙口能左右移动，钢框架上的圆管做螺扣可以上下调节，可移动的范围都不大，都只在2 ～ 3 厘米，用很简单的方式解决了问题。最后，我们这个抱箍获得了技术专利。
支座自由度：可左右调±25mm，上下调±30mm
钢抱箍
为什么我们敢做这样的简化，主要因为有大数据的支持。现场的状况可以通过大数据反馈回来，虽然幕墙板片是在三维空间上分布的，但我们对建筑有了整体把控。加入一段钢结构沉降发生20 ～ 30 厘米的变化，这是比较正常的，我们通过大数据的分析，可以很可靠地将这个比较大的变形，分解到一系列的多个鳞片上，每个鳞片消化多少变形，怎么消化，都是非常清晰的。我们把板片3 ～ 5 个分为一节，一节一节、一榀一榀地装，每装完一榀，就测一次位移变形，然后再装下一榀，留下调节的位置；最终我们把变形调节的位置都留在了顶部。同时也考虑到只要有板片上去，就有荷载影响和钢结构变形，因此从一开始就有很多控制方式。比如，从两侧对称安装。最后按照我们这一套方法安装，误差很小，在我们幕墙行业的技术规程允许范围内，尽管做了最坏的打算，但其实最坏的情况并没有出现。
施工误差的控制：各施工分区间：预留收拢位置板块，消化变形
施工误差的控制：施工分区内同步，对称安装
施工误差的控制：分段安装，分级控制
谷总在总公司办公室发怒的时候，正是黎明前的最后一刻黑暗。那时候我们已经将系统性的分析研究的工作量完成了大部分，攻克了最难的部分，只差最后把细节落实。深圳会议不久，各种“顽疾”很快迎刃而解，经过了这样的磨难，我们也突然发现，我们和谷总渐渐要成为交心的朋友了。再谈起罗工时，他总是说，“你们那个罗，简直是个天才，什么问题到他那儿都能解决，真是厉害！”。罗，四川人，个不高，貌不惊人，却是西北工大的高材生，我们北京事业部的技术顶梁柱。他说话挺冲的，总是实话实说不拐弯，谷总问：“能不能装”？他就直接答，“不能装，装不了”。所以一开始让人感觉总是强调困难，但其实他在心里一直想办法。等到工地现场谷总发愁怎么办的时候，却又发现什么问题都解决了。
工地上，施工总包方用了3 个塔吊，而我们却用了4 个塔吊，以便能在安装幕墙时保证全方位施工以及效率和速度。施工采用满堂脚手架，我们请来了全国的施工专家来论证这个脚手架的搭法，结果是，这个楼根本没有一个脚手架搭建的方案。专家说，这个项目的脚手架没办法出图，建筑每个地方的变化都不同，没办法知道每根脚手架管子要多长，只能“比划”着来，若长了，就换个短的；若短了，就换个长的，只能小心点了。没办法，出不了脚手架搭建图。但这个满堂脚手架不得了，用量极大，花费也非常高，完全不是甲方给的措施费包得住的。但我们必须做下去并且完成好。金粤幕墙作为这么多年的老牌企业，做好十个项目没什么，做坏一个项目我们的品牌就全完了。“凤凰中心”项目只能成功，不能失败。到了工程后半程，我们完全不计成本，全力向前推进。
满堂架脚手架效果图与内外多排脚手架效果图脚手架搭设、实施
后来我们和凤凰中心的甲方成了交心的朋友，每次见面都很开心，但这并不意味着所有的挑战和攻关都已经结束，后面我们又共同面对了很多的困难。比如说，加工双曲铝板，没有一块铝板是一样的，我们找了很多个铝板厂家，所有的异形雕刻机冲床全部都开动了。后来忽然听说，铝板厂家偷偷给幕墙技术人员“塞钱”，一平方米铝板塞一块钱。为什么搞这样的事儿呢，这不是要把我们企业搞乱了吗？铝板厂家三天三夜拆图拆不出来，就私下让幕墙技术人员帮他们做接口软件，直接输入生产设备就不再需要熬夜画图了。知道了这些情况，我们就和铝板厂家商量，别再私下塞钱了。公司用实物奖励基层的技术人员，鼓励他们尽快把接口软件编出来，方便铝板厂家的加工。
再比如，钢结构最外层有一个半椭圆截面的装饰铝管，截面尺寸大约150×300 毫米。我们幕墙挤压型材的极限，差不多就是这个尺寸。首先就很难挤出来，构造要求就很严格；其次，它还要在空间上跑“双曲线”，就更难了。铝型材塑性是比较差的，在这么大的一个体量上跑“双曲”，怎么保证？这个问题我们研究了很多个月，从一开始就琢磨，却一直没有解决办法。那时候找遍了所有的厂家，我都快得神经病了，开车在四环上随便看见个曲面铝型材的建筑都要下车看看，后来终于找到一个厂家有兴趣，于是一起不停地研究。最终的解决方案，回头来看其实特别简单。双曲线，无非是在X 轴、Y 轴两个方向上的弯曲。但在一段范围内，我们可以在X 和Y 轴中间找到一个矢量曲线，使这个矢量曲线在最大限度上接近双曲线，用一段一段的单曲线，实现整体双曲线的“拟合”。当时我们已经会使用CATIA 进行数据处理了，7 公里总长的双曲铝带，我们就是通过一段一段的数据处理，将其中的大部分铝型材的段落简化为单曲。
铝板根据边界曲线建立曲面
铝型材真正拉弯的时候，还有一些细节工艺要处理。我们将铝型材旋转到计算机算出的角度，为了稳定铝型材的塑性，我们从河北省找到一种不软不硬的塑料，太软顶不住，太硬又不能变形。然后把塑料条切开成连接着的小段，像“蓑衣黄瓜”，这样它可以随着铝型材一起变形。在铝型材里外各夹上一个，一次拉弯拉出来，再放回去，那个形状就是我们要的。即使这样，代价还是比较大。一根铝型材长度2 米，夹具每个长300 毫米，两端加在一起就600 毫米长，这600 毫米的长度就废了。光是这样废掉的料头就很多，但这个问题还是解决了。
赵志芳：这个铝带从建筑的东立面开始做，我们今天去看，其实还是能发现不少比较毛糙、不严丝合缝的地方，有些地方拟合得也不是十分顺滑。但即便如此，当时找到这样的解决方式，也是非常之难的。不少幕墙施工队和我们都保持着不错的关系，而这个项目的幕墙施工队，我们却换了好几家。开始时，我们把最好的幕墙施工队都找来，就是想弄明白究竟谁能干这个活儿。还不是说“能不能干好”，只问“谁能干”，这个过程中就发生了很多“可笑”的事情。
杨希诚：有一个施工队，干了一星期后，有一天早上人全部消失了。“啊，怎么会消失呢？”，“他们早上起来偷偷地全撤了”；打电话连着三天不开机；第四天终于联系上了，问施工队工头什么情况，对方说，“您看我们和“金粤”在全国那么多项目上的合作一直都挺好的，但是我们来了这个项目后发现实在是干不了您这个活儿。我们不好意思说，也不好意思要钱，所以我们就偷偷走了”。
赵志芳：这还是一个不错的情况，有的施工队的情况就比较麻烦了。干了几个星期后，了解了工程难度，又干不出来，就虚报工人人数来多要钱，要不到就让工人代表在我们的办公室里堵着，占着办公室打牌。后来我们通过很多方式沟通，花钱买猪肉犒劳工人们，鼓励他们把活儿干出来。在这个项目中，除了攻克技术难关之外，像施工队这样的问题还有很多，非常不容易。
杨希诚：参与这个项目的人，从甲方负责人、设计方、制作施工方，大家都付出了巨大的心血。在建筑逐渐成形的过程中，每个人都背负着巨大的压力。最终效果行不行，好不好？一直都在高度紧张的状态中。幕墙工程完成，凤凰卫视刘长乐总裁第一次来看时，谷总和我们都极为紧张，不知道成果是否能令他满意。他看后评价说，“幕墙很棒，室内装修部分应该更加努力与建筑外观整体匹配。”我们才松了一口气。
到了施工后期，我们会发现，路过工地的人，不管是中国人还是外国人，不管是年老的年少的，都会停下来用手机拍照。甚至工人们在施工间隙，也会掏出手机，照这个房子。这是很让人满足的事情。
赵志芳：我们杨希诚杨总，在凤凰中心项目完成后，成为中国建筑装饰工程协会幕墙工程委员会的专家，经常受到邀请去做专业讲座。现在幕墙行业内，如果不知道“凤凰中心”，你就落伍了。“凤凰中心”已经成为代表国内幕墙制造安装水平的标杆。
鸟瞰幕墙工程整体演进
杨希诚：这个项目完成后，我也深深感觉到，“挣钱”这个事儿还是次要的。更重要的是，我们在这个过程中体会到一种不断克服困难的精神价值。对我们来说，这个精神价值是最宝贵的。
赵志芳：自“凤凰”工程承接以来，整个金粤公司都付出了巨大努力。从宣布中标开始，公司技术中心的杨江华总，就亲自带领设计骨干，大年初六就来到了北京，和北京事业部的人员同吃同住。每天从早上8 点到晚10 点共同探讨、技术攻关，长达月余。技术难点初步攻克后，公司工程中心的丁孟军总、李森总，带队也来到了工地，和大家奋战在现场，白天现场指挥施工，晚上开会共同研究施工方案。与此同时，公司李立军副总经理，高度重视“凤凰”工程的建设过程，自己要求在工地配备办公桌，每月视工程进展情况，几天或者整月常驻工地现场办公，总体指挥。整个金粤公司在凤凰工程上得到了巨大的锻炼和提升。
回首往事，我们有太多感动的事，我们的队伍是那么的团结。整个团队的参建人员，无论是老总、普通施工人员、技术人员还是后勤人员，都废寝忘食、竭尽全力，集中最强的兵力、最棒的思维，克服种种困难。继广州新电视塔后，又一次创造了前所未有的奇迹，为首都北京建筑增添了新的色彩。
同时，我们更多的是有一颗感恩、感谢的心：首先要感谢业主甲方在那样一种错综复杂的情况下，把这个工程交给了我们，在此对凤凰卫视刘长乐总裁、北京公司田总、谷总及凤凰卫视的相关同志深表敬意！这正是“您给我一个机会，我回报您一个惊喜！”
其次是感谢以邵韦平大师为首的设计团队，创造了新的设计理念，创造了历史，为中国及首都北京创造出又一个精品工程。
还有感谢总包单位的大力支持和配合，感谢上海沪宁公司的鼎力协作，感谢所有凤凰中心工程的参建单位。
深圳金粤幕墙永远不会停止前进的脚步……
来源：结构 微信公众号 钢结构设计
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