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超高層建筑空間曲面幕墻工程技術(shù)揭秘

日期:07-04  點擊:583  屬于:公司新聞

一、引言

建筑設計在全球各地掀起創(chuàng)新高潮,建筑外表皮不斷嘗試突破極限,空間異形的建筑外觀越來越普遍、流行。幕墻作為建筑的外維護結(jié)構(gòu),直接影響到建筑視覺效果的表達。為實現(xiàn)空間異形的建筑外觀,同時滿足幕墻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安全、各項性能可靠,對幕墻設計提出了越來越高的要求。

單元式幕墻在超高層建筑中應用越來越廣泛,對于造型方正的建筑外觀,幕墻設計很容易實現(xiàn),對于有規(guī)律變化的曲面造型建筑外觀,幕墻采用以折代曲、異形板塊等處理方式來實現(xiàn)。但是對于空間異形、沒有任何規(guī)律變化的建筑外觀,僅采用以前傳統(tǒng)的設計思路,是難以實現(xiàn)的。

本文通過珠海中心幕墻工程設計案例,對空間扭曲、相鄰樓層無任何規(guī)律的錯層幕墻進行設計探討分析。

二、工程概述

珠海中心項目座落于珠海市香洲區(qū)灣仔十字門中央商務區(qū),與澳門及珠海橫琴自貿(mào)區(qū)隔海相望,建筑面積146836平方米,幕墻面積5.7萬平方米,地上65層,建筑高度328.8m,主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu),為珠海第一高樓、珠海地標性建筑。首層為入口大堂,2-34層為辦公區(qū),35-65層酒店客房區(qū)及酒店配套區(qū),并設有8、16、35、51層四層避難層。

項目幕墻類型有單元式玻璃幕墻系統(tǒng)、拉索單元式幕墻系統(tǒng)、拉索點玻幕墻系統(tǒng)、石材陶土板幕墻系統(tǒng)、雨篷幕墻系統(tǒng)等,其主要系統(tǒng)為單元式玻璃幕墻系統(tǒng),約占90%的幕墻工程量,也是項目設計的重點與難點。單元式玻璃幕墻系統(tǒng)為橫隱豎明幕墻類型,采用鋁合金立柱和橫梁,玻璃采用8+1.52PVB+8+12A+12mm鋼化中空夾膠Low-E超白玻璃,其他材料均采用綠色環(huán)保材料,整個玻璃幕墻系統(tǒng)滿足國家節(jié)能環(huán)保相關(guān)規(guī)范要求。

三、單元式幕墻設計分析

3.1建筑體態(tài)特征

該建筑外皮由兩個沒有任何規(guī)律的空間弧形體相交而成,A弧線旋轉(zhuǎn)而成A弧體,詳見圖一、圖二,B弧線旋轉(zhuǎn)而成B弧體,詳見圖三、圖四,兩弧體相交,詳見圖五,形成的建筑幕墻外皮,詳見圖六。

該建筑為沒有任何規(guī)律的自由空間扭曲體,每一個標高位置平面的圓心不在同一鉛垂線上且圓半徑都不相同,外形極其復雜,無任何規(guī)律可循。

3.2幕墻外形優(yōu)化分析

對于空間扭曲幕墻設計,首先對建筑外皮進行模型優(yōu)化分析,既能滿足幕墻安裝的可行性,同時盡量接近原建筑外形,進而再對幕墻系統(tǒng)進行設計分析。

對建筑外皮模型進行優(yōu)化分析,先逐層對外皮進行修正分析,從經(jīng)濟適用、加工和安裝的可行性方面考慮,應采用以折代曲的方式處理。由于該立面形成過程中,平面圓心不在同一鉛垂線上,隨著層高的變化,半徑也在變化,因此,幕墻單元板塊(平板)為適應立面造型,會出現(xiàn)四點不共面情況,如圖七所示。

本工程單元板塊總數(shù)量為7658塊,板塊翹曲值從0變化到25mm,且沒有任何規(guī)律地變化,板塊翹曲值分布比例圖詳見圖八。為解決板塊翹曲的問題,既能滿足幕墻安裝的可行性,同時盡量接近原建筑外形,每個樓層優(yōu)化處理為折線形狀,相鄰上下樓層進行錯層分離的方法來處理,詳見圖九。

由于立面造型的特殊性,相鄰樓層是沒有任何規(guī)律的錯層,如圖十所示。

3.3幕墻設計分析

對于相鄰樓層無任何規(guī)律的錯層幕墻設計,我們設計了一種分離式水槽方法,即將單元板塊的頂橫梁拆分為頂橫料和水槽料,通過螺栓連接,頂橫料適應本層幕墻邊線,水槽料適應上層幕墻邊線,頂橫梁和水槽料之間的位置關(guān)系可以不斷的調(diào)整,從而可以解決錯層無規(guī)律的幕墻設計問題,如圖十一。

這種設計方法很好地解決了空間自由扭曲幕墻的問題。

本工程項目典型大樣圖,詳見圖十二。幕墻主要橫向分格約1.6米,層高有4.6米、5.0米,幕墻板塊之間的水平夾角、豎向夾角均為變值,且沒有規(guī)律。

節(jié)點設計詳見圖十三、圖十四,三維示意圖詳見圖十五。

現(xiàn)場施工圖片,如圖十六、十七。

四 、結(jié)束語

建筑外觀的不斷創(chuàng)新,空間異形建筑的流行,對于幕墻設計的挑戰(zhàn)是越來越大。為實現(xiàn)建筑外觀,同時滿足幕墻的各項性能及加工、安裝的要求,是一個需要不斷探討的課題。

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