通过有限元计算,面材选用材质3003,状态H24,3mm厚的铝单板。同时对铝板龙骨结构计算,铝板幕墙1竖龙骨选用口120X80X5钢方通型材,横龙骨选用口80X60X3钢方通型材,表面氟碳喷涂处理。
3.2 玻璃幕墙系统设计与难点解析
本项目玻璃幕墙整体为单曲曲面造型,采用竖向隐框,横向明隐结合的幕墙形式。面材选用6+12A+6钢化中空low-e玻璃。本部分幕墙的设计难点在于幕墙立柱跨度的多样性。在建筑南立面和西立面,由于层间尺寸较均匀且跨度较小,选用70系列铝合金龙骨的幕墙形式;在建筑东立面南侧和主入口部分,层间尺寸变化明显且跨度较大,采用钢方通龙骨的幕墙形式。
3.3 屋面装饰格栅系统的设计与难点解析
装饰格栅位于共享大厅轻质屋面上方,完成面为空间双曲曲面,自东南向西北逐渐抬高。同时,轻质屋面成阶梯形,使格栅与牛腿间间距变化较大,最小距离271mm,最大距离2428mm。格栅单体间距400mm,截面(词条“截面”由行业大百科提供)200X60mm。本部分设计的难点在于:a、用直线格栅单体较准确的模拟格栅双曲曲面。b、装饰格栅的安装与连接。
此部分设计按照面—线—面的思路进行。通过分析,当铝合金(词条“合金”由行业大百科提供)格栅按照等高线布置时,可以减小模拟曲线的一个空间维度。即,格栅单体仅需要单方向辊弯即可准确的可拟出空间双曲面。利用Rhino三维软件对曲面进行分析,确定格栅单体布置方式。
设计过程如下:1、对此双曲面的等高线切割,发现所有等高线方向趋于一致(图3.3.1)。2、将等高线两个端点连线,发现其连线大致与双曲面的东南与西北对角线垂直(图3.3.1)。3、按垂直于对角线方向,以400mm模数将双曲面进行竖直切割。根据化繁为简的原则,将得到的每一条曲线首尾连接,即得到格栅单体最终的布置单线图(如图3.3.2)。4、以此网格线为控制线建立新的曲面(如图3.3.3),与原曲面进行比较,模拟偏差在建筑允许范围内。即:通过此方式布置格栅单体可比较简洁,准确的拟合出给定的双曲面。
格栅系统选用, 口160X80X6钢型材龙骨。由于工程特点需求,其格栅安装节点必须具备较大的三维可调节性,才能满足格栅单体与龙骨及牛腿间的角度调节。本部分采用了可浮动点式连接形式(见图3.3.4\3.3.5) 。
此部分幕墙分布于建筑东北侧共享大厅部分,为双层不同心弧面布置,类似牛角形(见图3.4.1)。
外侧幕墙为铝板幕墙2,内侧幕墙为琴键幕墙,两层幕墙间距最小为0.8米,最大4.8米。主体结构顶部标高28.800m至38.678m,
主体钢横梁标准间距8米,最大间距12米,呈弧形或螺旋形布置,不能承受较大扭矩。本部分幕墙的难点在于怎样协调布置双层幕墙龙骨,使幕墙反力能够满足主体结构要求。
根据方案讨论,此部分幕墙龙骨设计决定采用如图示形式(图3.4.1)。
内层幕墙分段挂接在主体结构横梁上,外层幕墙龙骨通常挂接在屋顶主体结构上,外侧幕墙龙骨通过支撑牛腿与内层幕墙龙骨连接,连接节点(见图3.4.2)。
牛腿与内层幕墙龙骨采用滑移铰接支座连接,使外层幕墙的水平荷载传递给内层幕墙,竖直荷载和弯矩进行释放,将主体钢横梁的扭矩降到可承受范围之内。对此幕墙龙骨进行有限元结构分析。计算模型及结果(见图3.4.3).
通过结构计算,竖向龙骨选用口200X100X6钢方通,局部口250X100X8钢方通。铝板与钢板幕墙横向龙骨选用口100X60X4钢方通,玻璃幕墙横龙骨选用口70X3钢龙骨。
3.5 铝板幕墙系统安装方案
由于本项目铝板幕墙的绝大多数板块长度与造型孔洞直径都不相同,规格众多,不具备普遍的可替换性。首先,下料前,对铝板面材进行编号处理,使每块铝板编号唯一,能够表达出此块铝板在工程中的空间位置。例如:LM1-105-13即铝板幕墙1第105列第13块板所在位置;第二,铝板到达现场后,将对应的两个板块在工作平台上进行组装,(如图3.5.1);第三,吊装,调整,安装就位,安装装饰扣条。最后固定加强龙骨。(如图3.5.2)
4、结束语
内蒙古演艺中心项目幕墙工程到目前为止已经到了收尾阶段,现场正在进行收边收口的工作。幕墙安装后的建筑效果实现了建筑师的设计意图,得到了业主与设计方的一致认可。在这个项目中的设计中,我们严格按照:发现和提出问题,提出解决方案,优选解决方案,论证解决方案,实施解决方案的思路进行,同时结合了三维软件和有限元分析软件,详实的进行施工图设计,为后期施工打下了良好的基础。内蒙古演艺中心建成后必将成为呼和浩特市的地标性建筑,给内蒙古的文化事业发展抹上浓重的一笔。
参 考 文 献
[1] 《玻璃幕墙工程技术规范》,中华人民共和国行业规范, JGJ102-2003
[2] 《金属与石材幕墙工程技术规范》,中华人民共和国行业规范, JGJ133-2001
[3] 《建筑幕墙》,中华人民共和国国家标准, GB21086-2007
[4] 内蒙古演艺中心项目建筑图、结构图—中国航空规划建设发展有限公司