国家高山滑雪中心幕墙工程解析

来源：北京城建众邦装饰公号

随着北京冬奥会进入倒计时，冰雪之下，“冬奥会皇冠上的明珠”璀璨闪耀——国家高山滑雪中心工程，北京市的重点工程，也是北京城建集团的重点工程之一，建设周期短、难度大、标准高，此项工程受到奥组委和北京市领导及社会各界的广泛关注。

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工程概况

国家高山滑雪中心位于北京延庆区西北部，规划建设7条雪道，全长21公里，落差约800米，最大坡度接近70°，最高时速可以达到每小时130公里。主要建筑包含的集散广场、中间平台及山顶出发区及相关附属功能建筑，地上建筑面积30745平米，建筑物建成后，赛时将承担冬奥会滑降、超级大回转、大回转、回转、全能及团体项目比赛并设有残奥会项目，赛后将转化为国家奥林匹克山地公园，打造成国家级山地四季运动的标志性场所，保留场地赛道，服务国家队，满足高山滑雪运动员培养与训练；

图1-1 建筑实景分布图

本项目最高点的山顶出发区，不仅作为竞速、竞技比赛与训练的最高出发区，同时也将成为永久性的高山旅游观光目的地，其建筑形象犹如一只凌空于山顶的巨大风筝，轻盈飘逸，展翅欲飞，外幕墙采用铝合金明框玻璃幕墙与ECP挤塑成型水泥板相结合的方式。

图1-2  山顶出发区效果图

集散广场、中间平台及附属用房等主要功能区，以珠链式布局散落在狭长险峻的山谷中，穿插叠落于山谷之中，减少对自然山体的改造，营造出与山地环境相得益彰的人工景观，外幕墙采用铝合金窗，ECP挤塑成型水泥板以及无石棉纤维水泥板系统相结合的方式。

图1-3  集散广场效果图

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设计理念及背景

国家高山滑雪中心包括永久建筑和临时设施建设内容，建设规模容量巨大、其建筑造型的处理受到自然山地环境的制约，并形成相互依存的关系。

外墙实体墙部分选用60mm ECP挤塑成型水泥板及12mm纤维水泥板以及清水混凝土实墙；材料选用最大限度减少对山林环境的扰动，使建筑、景观与自然相融合，中国山水文化与冬奥文化相结合，建设一个掩映于自然山林中的冬奥赛区和主题公园。

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幕墙设计施工重点难点分析

A. 幕墙系统抗风压性能设计

安全可靠是幕墙设计的根本原则，本项目地处山区，局部位置风力较大，远超北京地区常规风荷载，建筑体型复杂，准确计算风荷载十分困难，因此本项目通过风洞试验来确定建筑物风荷载；

图3-1 山顶出发区风洞试验模型

图3-2 集散广场风洞试验模型

根据风洞试验报告，本项目确定外幕墙荷载设计参数如下：

由此可见，本项目基本风压远超北京市基本风压0.45 KN/㎡（50年一遇）；山顶出发区墙面取风荷载标准值取2.0，幕墙抗风压性能为3级；屋面采光顶风荷载标准值取2.5，幕墙抗风压性能为4级；

为满足结构计算，山顶玻璃幕墙二层均采用钢铝结合形式；

图3-3 山顶出发区立柱加强节点

B. 幕墙系统节能设计

本工程地处山区，交通运输及其不便，采用轻质材料成为设计的必选项，大面实体墙外墙面设计为ECP板块，开缝式设计，内隔墙采用具有防水功能的轻钢龙骨隔墙，隔墙板材采用9mm非石棉纤维增强水泥板，传热系数按设计要求小于0.29 ㎡·k；

图3-4 标准大面位置墙面横剖节点

隔墙与结构柱齐平，为避免冷桥按如下节点处理；

图3-5 结构柱位置墙面横剖节点

图3-6 隔墙热工分析模型

图3-7 隔墙热工分析热流图

隔墙经热工分析整体U值为0.22 ㎡·K，满足建筑设计要求；

山顶出发区海拔高，约2300米，建筑按严寒地区设计，透明玻璃幕墙热工性能按要求不大于1.6㎡·K，铝合金框采用断桥隔热形式，采用34mm PA66GF25 尼龙C型隔热条，玻璃面材为三玻二中空TP6(双银Low-E)+12A+TP6+12A+TP6中空超白玻璃(暖边处理) ，特别指出山顶出发区玻璃基于生产地与使用地海拔高差存在大气压力变化，会引起密封的中空玻璃空腔内陷或鼓起，甚至破损，为平衡玻璃内外压力差设置毛细管；

图3-8 中空玻璃毛细管

图3-9 山顶出发区玻璃幕墙节点

图3-10 山顶出发区玻璃幕墙节能计算

图3-11 山顶出发区玻璃幕墙实景

C. 幕墙系统节点设计

系统一：ECP挤塑成型水泥板系统

实体墙部位采用60mm 厚ECP 挤塑成型增强水泥板系统，横向8mm，纵向5mm，龙骨体系为钢龙骨系统，钢龙骨表面热浸镀锌处理；ECP挂件材质为Q235B;

60mm厚ECP挤塑成型增强水泥板，挤塑成型增强水泥板(中空挤出成型水泥板，以下简称为ECP板)，是以硅酸盐水泥、纤维（纸浆纤维、聚丙烯纤维等）、硅质材料（石英粉等）为主要原料，经真空高压挤出成型，经过一次低温蒸汽养护之后，再经过高温高压养护制成的中空条板，主要物理性能符合表中空纤维增强水泥板幕墙工程技术规程T／CECS 523-2018T／CECS 523-2018  3.4.3。

节点设计：

图3-12 ECP幕墙系统横剖节点

图3-13 ECP幕墙系统竖剖节点

系统二：玻璃幕墙系统

集散广场外立面透明外玻璃幕墙采用框架式明框系统，外扣盖可视面尺寸为65mm，幕墙骨架采用高精级铝合金型材，铝型材室外可视面表面氟碳喷涂处理，玻璃面板采用TP6(双银Low-E)+12Ar+TP6中空超白玻璃(暖边)；

节点设计：

图3-14 明框玻璃幕墙横剖节点

图3-15 明框玻璃幕墙竖剖节点

图3-16 集散广场外立面全图

图3-17 山顶出发区外立面全图

系统三：纤维水泥板系统

附属用房部分外墙采用12mm 厚增强纤维水泥板系统，横向8mm，纵向5mm 缝，龙骨体系为钢龙骨系统，钢龙骨表面热浸镀锌处理，面板材料采用穿透支承连接；

节点设计：

图3-18 纤维水泥板系统横剖节点

图3-19 纤维水泥板系统竖剖节点

纤维水泥板安装满足变形要求采用带箍套专用铆钉：

纤维水泥板边缘连接点的位置，平行于支撑框架方向到板边的距离不小于80mm，垂直于支撑框架方向到板边的距离不小于30mm，且不大于160mm。纤维水泥板连接点分为紧固点和滑动点；

图3-20 纤维水泥板开孔分布图

图3-21 附属用房外立面纤维水泥板实景照片

D. 本项目最大重难点“运输”

在海拔两千多米的小海坨山顶，最难的就是运输和气候，除施工本身的建材，光是施工人员喝的水、吃的饭样样都来之不易，再加上变幻莫测的气候，中午穿短袖、晚上穿棉袄都是山顶的真实写照。

为了切实解决这些高山施工的“拦路虎”，项目部从人背骡驮的原始运输，到卷扬机、履带车、六驱车的接力传递，再到直升机、临时货索的高空吊运，形成了一套全方位立体式交通大集合，极大地提高了运输效率，保证了施工需要。同时，项目团队与当地气象部门建立了密切的联系，确保每日气温变化能在第一时间发到每一位山顶区域施工管理人员手中，根据实际情况灵活安排施工人员穿插施工，不但有效避免了极寒气候的影响，更有效提升了工作效率。

图3-22 材料运输实景

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结束语

高山滑雪比赛项目被称为“冬奥会皇冠上的明珠”。而国家高山滑雪中心建设项目亦是冬奥场馆中的“三最”工程：海拔最高、环境最恶劣、建设难度最大。在冬奥工程建设的决胜决战之年，北京城建铁军不畏艰险，勇于拼搏，用"奥运标准"践行"工匠精神"，用"城建智慧"创造着"冬奥速度"，用"智慧、能力和人性"书写着精彩动人的冬奥传奇。

团队介绍    

吴治刚

幕墙总设计师

高级工程师、国家一级注册建造师

中国建筑装饰行业科学技术奖  评审专家

中国建筑装饰协会幕墙委员会  副主任委员

北京建筑装饰协会幕墙委员会  专家组成员

北京建筑装饰协会幕墙委员会  副主任委员

从事幕墙专业设计与研发工作20多年，设计理论基础深厚，对方案设计具有前瞻性和导向性，充分考量幕墙结构安全、使用功能、节能环保、经济性等多维度，高品质完成客户的要求，已经近乎“刻薄”的态度完美的追求建筑设计的核心理念。

先后主持过国家体育场“鸟巢”、APEC国际会都、内蒙古科技馆、宁夏大剧院、国家速滑馆、国家高山滑雪中心、副中心A5办公楼、新机场公安大楼等国家重点工程的幕墙设计工作，在三维异形幕墙的设计和施工方面有丰富的专业经验。

曾获得第三界全国建筑信息化模型BIM设计大奖，取得国家发明专利2项，实用新型专利11项。

许昌得

资深幕墙设计师、工程师

深耕幕墙设计研发工作15年，专注于幕墙，门窗，屋面等建筑外围护结构从方案到施工全过程设计，擅长门窗幕墙结构设计，低碳节能设计，异形幕墙的三维设计。

先后带领团队主持参与中国石油大厦，金融街C2，北京U-TOWN，北京新机场房建二标段外装饰项目，国家高山滑雪中心，国家速滑馆，副中心行政办公区A5等幕墙工程项目百余项。

获得多项国家专利，城建集团科技进步三等奖，中装协“全国优秀幕墙设计师”。

林加营

项目经理

从事幕墙专业施工管理近30年，经验丰富。先后带领团队完成了新东方市场、北京机场T3航站楼、北京国谊宾馆、民族园、西山宾馆、王府井停车楼、沈阳造币厂、地铁五号线立水桥站、怀来万悦广场、北京五粮液大世界、中海紫御公馆、奥运村、宁夏大剧院、北京新机场房建二标段外装饰项目、国家高山滑雪中心、副中心行政办公区A5幕墙工程等多项幕墙工程项目的施工。

其中北京五粮液大世界、北京新机场房建二标段外装饰项目被评为国家优质工程；奥运村、宁夏大剧院获得鲁班奖。