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一、工程基本情況簡介
北京銀河SOHO工程位于朝陽門(詞條“門”由行業(yè)大百科提供)橋西南,是集商業(yè)辦公于一體的大型綜合項目,地上15層,地下3層,建筑高度67.50米。外立面主要包括玻璃幕墻、鋁合金掛板、裝飾百葉、干掛石材等。其中地下一層至三層采用框架式玻璃幕墻,四層以上包括中庭(詞條“中庭”由行業(yè)大百科提供)采用單元式玻璃幕墻,地上層間采用開放式鋁板幕墻(詞條“鋁板幕墻”由行業(yè)大百科提供)。幕墻總面積約15萬平方米,其中鋁板幕墻面積約為8.8萬平方米。
二、工程的重點難點分析
折線單元玻璃幕墻和曲面造型鋁(詞條“鋁”由行業(yè)大百科提供)板幕墻是本工程的主要幕墻形式,本文將對這兩種幕墻形式做重點分析和介紹。
1.折線單元玻璃幕墻
銀河SOHO工程的單元幕墻是帶狀的,高度方向只有一個單元高,從4層到15層共計12層。
折線的實現(xiàn)分析:折線玻璃幕墻應(yīng)該是很常見的,難度不大,但是銀河SOHO的折線玻璃幕墻卻有一定的難度。因為折線的角度是變化的,而且變化的范圍從170~188度,范圍很大,還要做單元式的,橫豎框要后面平齊,這給節(jié)點設(shè)計帶來了不小的困難。下面就介紹一下招投標、深化設(shè)計時的節(jié)點設(shè)計過程及分析。
(1)招投標折線的實現(xiàn)方式
a、通過調(diào)節(jié)單元幕墻板塊間的豎縫,即控制豎縫寬在10~12mm間變化來實現(xiàn),見左圖。
b、缺點:開模數(shù)量多,約10對豎框(僅固定扇),模具(詞條“模具”由行業(yè)大百科提供)費用高;型材截面外形相似,生產(chǎn)極易造成混亂。
(2)深化設(shè)計折線的實現(xiàn)方式
a、實現(xiàn)方式一:橫框與豎框夾角變化。
優(yōu)點:單元豎縫控制準確,豎框側(cè)面平行。豎框開模數(shù)量減少,共計用5對豎框模具即可。
缺點:掰角度時橫框后面與豎框后面間有角度,橫框后面與豎框后面間有進出高差(1.5mm以內(nèi));橫豎框連接螺釘(詞條“螺釘”由行業(yè)大百科提供)的柱狀墊片處豎框開孔不易控制。見右圖。
b、前端采用齒條形式:前端采用齒條形式,結(jié)合掰角度方式實現(xiàn)折線。
優(yōu)點:豎框開模數(shù)量減少,共計用5對豎框模具即可。
缺點:單元組裝工序增加,型材用量略有增加。見左圖。
c、中間采用特殊構(gòu)件形式:
優(yōu)點:只用兩對豎框 就可實現(xiàn)。
缺點:中間特殊構(gòu)造復(fù)雜。見右圖。
(3)折線單元設(shè)計的其他問題
經(jīng)過綜合比較,銀河SOHO中心工程最后選用的是深化設(shè)計“b”的方案。
單元橫剖節(jié)點
單元豎剖節(jié)點
外凸折線單元放樣圖
角度變化范圍為170°~180°
內(nèi)凹折線單元放樣圖
角度變化范圍為180°~190°
(4)設(shè)計改進及要注意的問題
初始設(shè)計時單元豎縫室外側(cè)縫寬是10~12mm變化的,室內(nèi)為定值10mm,玻璃下料時調(diào)整為外縫10mm不變,內(nèi)縫10~12mm變化,調(diào)整后節(jié)點結(jié)構(gòu)不變,極大的減少了玻璃的分格尺寸;采用合頁式上懸窗時要注意降噪,可考慮加潤滑油或加尼龍套。
本工程單元玻璃幕墻共計5套豎框模具(不含翻
窗(詞條“窗”由行業(yè)大百科提供)位置),每套豎框模具適用角度范圍為±2°,適用于本工程的所有角度變化,即角度調(diào)整范圍170 °~190 ° 。
這種折線單元幕墻插接形式已經(jīng)申請并獲得了國家實用新型技術(shù)專利。單層帶狀折線單元-是采用新式的插接結(jié)構(gòu),以玻璃面的交點為中心,通過單元公母框插接角度來調(diào)整玻璃面的夾角,從而達到玻璃面不斷變化的角度要求及外觀質(zhì)量要求。
2.曲面造型鋁板幕墻
銀河SOHO工程的鋁板幕墻包括了扇形平臺板,扇形吊
頂板,由柱面、錐臺面、切線面等多種曲面綜合構(gòu)成的側(cè)板。因為鋁板幕墻是實現(xiàn)工程整體造型的關(guān)鍵,在工程中占有極重要的地位,業(yè)主、建筑師、顧問對鋁板幕墻的設(shè)計均非常重視;鋁板三維造型復(fù)雜,形狀多種多樣,幾乎每一塊鋁板均不相同,給鋁板幕墻節(jié)點設(shè)計,鋁板生產(chǎn)加工,鋁板現(xiàn)場安裝造成了極大的困難,所以側(cè)板曲面造型的實現(xiàn)成為本工程的一大重點、難點。
(1)鋁板幕墻分析
銀河SOHO工程的幕墻造型設(shè)計主要是通過三維建模實現(xiàn)的,工程主體包括4個
塔樓(T1~T4)和6個連接塔樓的空間連橋,造型間彼此圓滑過渡,構(gòu)成了空間造型復(fù)雜,整體圓潤的建筑造型體系。由于空間造型的獨特性,雖然經(jīng)過多次造型優(yōu)化,依然存在難以實現(xiàn)的地方,鋁板幕墻就是其中的一大項。
根據(jù)安裝位置的不同,銀河工程
鋁單板可以分為4部分:
⑴平臺鋁板:采用δ4mm鋁單板,扇形平板,無折邊。
⑵吊頂鋁板:采用δ3mm鋁單板,扇形平板,無折邊。
⑶側(cè)面鋁板:采用δ3mm鋁單板,柱面、錐面、切線面等曲面鋁板,無折邊。
⑷連橋鋁板:采用δ3mm鋁單板,柱面、錐面、切線面等曲面鋁板,無折邊。
從規(guī)格上分析:
平臺鋁板、吊頂鋁板規(guī)格約為W×H=(800~1500) ×(2500~3500);
側(cè)面鋁板、連橋鋁板規(guī)格約為W×H=(1000~1800) ×(2500~3500),
尺寸較大。
(2)鋁板幕墻造型的實現(xiàn)
銀河SOHO工程的
鋁單板幕墻空間幾何造型復(fù)雜,要實現(xiàn)就得考慮鋁板加工制造的可行性、鋁板施工安裝的可行性,同時也要考慮鋁板加工、安裝
精度的保證,只有解決了上面的問題,才能保證鋁板造型的實現(xiàn)。
鋁單板的加工工藝性好、可焊性強,對于加工由平面組成的各種造型鋁板,非常便捷的就可以實現(xiàn),但對于加工由曲面構(gòu)成的造型鋁板還要考慮鋁板曲面的種類,再根據(jù)曲面種類選定鋁板的加工方法。銀河SOHO工程的平臺板、吊頂板是平面的鋁板,扇形邊為圓弧線,可以用雕刻機數(shù)控(詞條“數(shù)控”由行業(yè)大百科提供)加工。側(cè)板既包括了柱面、錐臺面、切線面這些可展曲面,還包括一些圓滑過渡的不可展曲面。對于柱面、錐臺面雖然可以通過通常的成型工藝實現(xiàn),但本工程的鋁板尺寸較大,每一塊鋁板具體尺寸都不相同,如果采用預(yù)成型方式加工,加工周期長,加工精度難以保證,特別對于“扭轉(zhuǎn)”的切線面,曲面雖然可展但加工制造幾乎不可實現(xiàn)。
經(jīng)過分析研究,現(xiàn)場成型的鋁板成型方式非常適合銀河SOHO工程的柱面、錐臺面、切線面這些可展曲面?zhèn)劝宓募庸ぃ惭b。具體分析如下:
⑴ 工程中幾乎每一塊側(cè)板的外形尺寸、曲率半徑均不相同,加工費時費力,很難實現(xiàn)。現(xiàn)場成型鋁單板在公司內(nèi)只加工平面板,省了曲面成型工序,節(jié)約了大量時間,也方便了鋁板運輸,減少了運輸環(huán)節(jié)對鋁板精度的影響。
⑵ 可以完美的實現(xiàn)“扭轉(zhuǎn)”的切線面。
⑶ 現(xiàn)場成型,鋁板成型過渡平滑,可現(xiàn)場調(diào)整,鋁板造型精度高。
⑷ 從造價角度考慮,減少成型費用,更加經(jīng)濟。
(3)鋁板幕墻節(jié)點設(shè)計
如果說采用現(xiàn)場成型是實現(xiàn)銀河SOHO工程鋁板造型的關(guān)鍵性第一步,那么節(jié)點設(shè)計,現(xiàn)場安裝就是實現(xiàn)手段,同等重要。銀河SOHO工程鋁板幕墻層間典型節(jié)點見右圖,由節(jié)點可知 ,該鋁板系統(tǒng)由“上部鋁板連接系統(tǒng)”與“下部鋁板連接系統(tǒng)”組成,上下連接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式完全相同。
左圖為“上部鋁板連接系統(tǒng)”,圖中平臺板與側(cè)板夾角a為變量,隨著鋁板造型的變化而變化(設(shè)計值為45 °-135 °),角度的調(diào)整方式和范圍滿足本工程側(cè)板與水平面夾角的變化區(qū)間,圖中尺寸62mm(100mm)和120mm為理論固定值,用于控制鋁板與
轉(zhuǎn)接件(詞條“轉(zhuǎn)接件”由行業(yè)大百科提供)的安裝位置。
下圖為“上部鋁板連接系統(tǒng)”的橫剖圖
(4)鋁板轉(zhuǎn)接件定位及鋁板安裝
o1.首先定位“圓頭轉(zhuǎn)接件”位置。由右圖可知“轉(zhuǎn)接件1”直接安裝在“圓頭轉(zhuǎn)接件”上,“圓頭轉(zhuǎn)接件”的高度、進出位置直接影響以后平臺板安裝,因而其安裝位置必須準確。o2.“側(cè)板定位
鋁型材”安裝定位。該部件是實現(xiàn)現(xiàn)場成型的關(guān)鍵部件,控制鋁板成型,安裝時注意進出位置必須準確,安裝必須牢固。o3.安裝側(cè)板。注意“轉(zhuǎn)接件2”要預(yù)先與鋁側(cè)板組裝在一起,“轉(zhuǎn)接件3”要預(yù)先與“圓頭轉(zhuǎn)接件”組裝在一起。
安裝側(cè)板時先從一端開始一邊壓彎鋁板靠緊 “側(cè)板定位鋁型材”一邊安裝各轉(zhuǎn)接件連接
螺栓 。安裝后注意及時調(diào)準鋁板,緊固各螺栓,由于連接螺栓較多,檢查
緊固件時需注意成片的檢查,同時還要做好復(fù)查工作。
⑸鋁板安裝要注意的問題
1.鋼框安裝精度要求高,特別是橫框位置必須保證。
2.安裝定位用的轉(zhuǎn)接件位置必須準確,可以采用分區(qū)復(fù)核,即以建筑軸線為分區(qū)(約8米跨),安裝后復(fù)核,將偏差控制在小的分區(qū)內(nèi)吸收,避免偏差累積。
3.鋁板安裝螺栓、自攻釘較多,現(xiàn)場必須復(fù)查,否則螺栓、自攻釘松動,側(cè)板就會發(fā)生串位或豎縫翹邊等問題,甚至于鋁板飛落。
o這種曲面鋁合金掛板系統(tǒng)已經(jīng)申請并獲得了國家實用新型技術(shù)專利。通過對銀河SOHO鋁板幕墻連接系統(tǒng)的設(shè)計和工程實際的施工經(jīng)驗,我們認為現(xiàn)場成型曲面鋁單板是一種很好的鋁板成型方式,是實現(xiàn)可展曲面鋁單板復(fù)雜造型的良好的方法,值得推廣。