太仓规划馆从设计到施工

2016-12-21柯利达装饰公司外装设计二部沈秋汉

中国建筑装饰装修 2016年11期

关键词：双曲铝板幕墙

柯利达装饰公司外装设计二部沈秋汉

太仓规划馆从设计到施工

柯利达装饰公司外装设计二部沈秋汉

太仓市规划馆位于太仓市城厢镇江申大道和文治路交叉口天境湖畔，总建筑面积 9396.2平方米，建筑层数: 地上最高3层地下一层。结构形式为框架剪力墙结构和空间壳体结构。

本工程主要幕墙形式有以下几种：

1、一层明框玻璃幕墙：由于整体建筑格调以柔顺自然为主，一层明框幕墙玻璃面为不规则的平滑闭合曲线。

2、鱼形单层网架：主龙骨采用160*80*6和200*80*6的钢管，面板采用25mm厚的蜂窝铝板，本建筑为仿生建筑，此幕墙外观酷似一条游动的鱼，“鱼鳞“就由蜂窝铝板模拟拼成，所以每块面板的尺寸均不相同。

3、双曲幕墙：此幕墙衔接了鱼尾和一层幕墙，由于上下幕墙的风格迥异，此部分的幕墙玻璃均采用8（LOW_E）+2.28PVB+8双曲夹胶玻璃，其中翘曲距离最大达到了213mm，主龙骨采用160*80*6的钢管，为了和双曲玻璃更贴合，所有龙骨均需要扭弯处理，最大扭度达到51.6°。

4、玻璃采光顶：采光顶处于两条“鱼“中间，形状如同波纹，下方为本建筑的大厅，大厅内无任何支撑结构，采光顶的18根支撑结构柱分布在建筑外圈，即”鱼腹“处，采光顶钢结构的最大跨度约66米。

5、空间玻璃幕墙：此部分幕墙连接了以上四种形式的幕墙，上端和玻璃采光顶相接，下端连接于一层明框玻璃幕墙，左右衔接了双曲幕墙和鱼形网架的鱼头部分。由于玻璃采光顶相比一层明框幕墙外挑了4米左右，空间幕墙整体外倾空间感特别强，此幕墙也因此命名为空间玻璃幕墙。

本工程设计和施工难点亮点主要集中在造型复杂的鱼形单层网架。因此本章着重介绍此幕墙，其他形式的幕墙在以后的文章中再详细介绍。

设计篇：

鱼形网架以造型变化多端、整体柔顺为特色，此建筑坐落于天境湖畔，相互辉映而相得益彰，宛如两条调皮的鱼跃出水面嬉戏。设计初始只能凭借设计院提供的利用草图大师和revit这两款软件勾出的大概轮廓进行初步设计（图1）。

此时摆在我们面前一个难题：如何设计才能体现出此幕墙的光滑？面板全部采用双曲板肯定可以解决这个问题，但是从工程造价和施工工期来考虑，这个方案显然行不通。首先双曲面板的价格就是一个大问题，双曲板是普通平板的2到3倍左右，其次双曲板的加工周期也是普通板的2到3倍，对工程的影响极大。在此我们发现鱼形幕墙大部分是比较平滑而且空间角度不是太大，据此决定尝试采用三角形面板拟合，局部位置仍然采用双曲面板衔接。

整体模型导入到犀牛软件后无法摊平而合理划分，根据形状分析鱼头部分和鱼腹鱼背相接而不好操作，鱼尾自成一个不规则椎体，更不易摊平。依此，我们将整个模型划分为四块分别划分，在交接线处进行等模数分段交接，最后将四部分分格合并，完整模型（图2）。

根据建筑设计院提供的建筑图建出整体模型，并将划分好的网格导入cad进行定位拼接，发现边界处并没有处于密闭状态，需要重新修正边界线并重新整体划分网格，如此反复直至模型完美交接（图3）。

至此一个完整的模型就算大功告成了，但是也许有些读者还在想这个三角形的边长是多少，分多长才合适？对于这个工程平面划分时我们选择了一米作为模数，原因只有一个：显而易见，分格越小模型越光滑柔顺，但是单方面的考虑造型而撇开工程造价是不对的。在划分的时候我们做了很多模型，当模数达到1.1m的时候，在空间角度稍大的地方会有轻微的凹凸；降低到1m时，除了鱼尾以外部分均比较光滑。

模型完成后我们需要考虑如何满足这幕墙外观要求和性能要求、支撑结构如何构建：

1、外观要求：面板开缝设计，表面有金属光泽如同鱼鳞。相比较铝板，蜂窝铝板的平整度要好很多，并且安装更为方便、开缝安装处更为简洁。

2、性能要求：满足幕墙的保温防水。表面板开缝处理，内面板选用2mm厚的铝单板打胶安装以防水，底板选用8mm厚的穿孔吸音板，中间塞满保温岩棉。将这三种材料组合成一块“三明治“进行安装。

3、支撑结构：首当其冲选择钢结构作为支撑结构，在钢结构连接节点处考虑到施工精度和节约工期，我们放弃了传统的焊接，选用更为高效的螺栓连接安装方式。

设计完成后首先提供给东南大学进行整体钢架分析计算，待结果揭晓后，我公司组织了一批人员进行样板加工制作和拼装，检验了钢结构加工工艺和面板安装的工序，并为日后的工程施工打下了坚实基础。

施工篇：

施工现场工作量及其繁琐，共有8354块蜂窝铝板，12726根钢构件和4376个鼓节点，每一块板每一根钢构件每一个鼓节点都不一样，均需在加工厂就进行编号区分。在这样的情况下，我们对每块面板在空间模型中进行编号，并通过VBA编制程序将每块面板的三个坐标点导入到excl，通过运算直接得到每块面板的下料尺寸；钢结构杆件和节点均采用建立实体三维模型来进行下料，每个编号和下料尺寸均对应的导入到表格里，由工厂加工并贴上对应的编号运往工地。

现场面对如此多的杆件和节点是如何快速精确安装的呢？下面带您走进当时的施工现场……

由于所有的鼓节点均由空间坐标来定位施工，对于大工作量的空间作业会存在一些安全隐患和施工工期的浪费，因此我们将空间模型划分为80个小“单元”，每个小“单元”含有十几个鼓节点和几十根钢构件。通过坐标转换将每个鼓节点的空间坐标转换为相对坐标，将空间作业转化为地面作业，而且可以同时加工多个小“单元”，这样既增加了施工安全性，又加快了施工进度。

小“单元”采用单块吊装上去，每一个小“单元”选取5个定位点来控制其位置，满足整体造型的圆润饱满。

钢结构拼装完成后，将钢架重新喷涂，安装定位支座，为安装面板做好万全的准备。

每个面板通过编号图对照相应杆件的编号，确认其位置后，进行定点安装，在这个环节当中编号一定要准确，所以杆件编号均需预留，这样才能一对一的正确安装。

在原设计中，铝板、保温岩棉和穿孔吸音板是做成一个整体的“三明治”进行施工安装的，但在实际施工过程中，铝板的折边角度太多导致加工周期太长。为了让项目能更有序的进行下去，我们对此节点进行了调整。考虑到铝板折边角度绝大部分接近直角，将铝板直接调整为标准铝板，用Z型角铝作为底部支撑结构，铝板上面通过铝角码和胶条压实后拧螺栓来固定。这样内层板的安装灵活度就更大了，并且较大程度的缩短了施工周期和降低了施工成本。