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戈屠
5 years ago
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/ 摘要 : 本文对北京天文馆新馆异形玻璃幕墙及采光顶马鞍形玻璃通道和四个体形各异的玻璃旋体, 在节点设计和施工中碰到的技术难题及解决方案作了详细的介绍, 特别是对特殊节点的处理作了阐述这些节点在近十多年中, 部分已经大量应用在各种的异形幕墙的项目中, 对异形玻璃幕墙的结构安装和面板安装起到了决定性的作用使得双曲面的玻璃造型流畅顺滑, 很好的实现了异形曲面的建筑效果关键词 :

1 / 摘要 : 本文对北京天文馆新馆异形玻璃幕墙及采光顶马鞍形玻璃通道和四个体形各异的玻璃旋体, 在节点设计和施工中碰到的技术难题及解决方案作了详细的介绍, 特别是对特殊节点的处理作了阐述这些节点在近十多年中, 部分已经大量应用在各种的异形幕墙的项目中, 对异形玻璃幕墙的结构安装和面板安装起到了决定性的作用使得双曲面的玻璃造型流畅顺滑, 很好的实现了异形曲面的建筑效果关键词 : 异形玻璃幕墙, 节点, 马鞍形玻璃通道玻璃旋体双曲面异形玻璃 1 在现代建筑设计中, 建筑师追求建筑外观的新奇特艺术效果, 出现了不少三维自由曲面造型的建筑立面其基本表现手法是利用异形玻璃幕墙, 通过对面板曲面的变化形式来表现的, 这给了幕墙公司的技术人员和科研研发, 提出了不小的挑战和巨大的契机可以说, 异形幕墙的出现和发展给了幕墙设计师们发挥其聪明才智的空间, 促使建筑幕墙的设计与施工技术向前发展本文想通过对经过时间考验的实际工程项目使用过的成熟节点的介绍和分析, 进一步提高我们对新的异形幕墙节点的设计和理解能力北京天文馆异形玻璃幕墙和玻璃旋体, 是典型的双曲面玻璃幕墙从工程竣工到现在已有十多年的时间了位于南北立面的夹胶中空玻璃双曲面幕墙和马鞍形玻璃通道的异形夹胶玻璃面板, 已经经受到了时间的考验在该项目的异形幕墙中从玻璃幕墙到玻 80

幕墙案例幕墙设计璃旋体造型以及玻璃采光顶屋顶玻璃体造型等相技术的发展做出了贡献下面结合实际工程案例作关于异形幕墙的特殊构造节点有二十种之多由于节一些粗浅的解析点设计的比较合理针对性和可实施性强

是一个大型本文对在北京天文馆项目中使用的几种特殊节点综合性天文馆工程建筑设计由美国王弄极建筑师事进行一下分析介绍这些节点在近十多年中除本项目物所和中国航天建筑设计研究院联合承担完成玻璃使用外

成为被国家认计和施工的技术难度都超乎想象如图 1.1-a b c d 可的专利技术并取得了相应的专利证书为幕墙行业图 1.

1-b 北立面西侧曲面玻璃幕墙照片用玻璃与钢结构的有机结合体现了过去与未来艺术与自然的和谐统一玻璃旋体组合而成在四个玻璃旋体内部分别布置多在玻璃幕墙和玻璃旋体的设计与施工过程中对功能厅动感影剧院

2 幕墙案例幕墙设计璃旋体造型以及玻璃采光顶屋顶玻璃体造型等相技术的发展做出了贡献下面结合实际工程案例作关于异形幕墙的特殊构造节点有二十种之多由于节一些粗浅的解析点设计的比较合理针对性和可实施性强对异形玻璃幕墙的结构安装和面板安装起到了决定性的作用使得双曲面的玻璃造型流畅顺滑 1 1 异形幕墙项目北京天文馆新馆简介北京天文馆新馆的建筑位置位于北京市西直门外大街 138 号总建筑面积平方米. 是一个大型本文对在北京天文馆项目中使用的几种特殊节点综合性天文馆工程建筑设计由美国王弄极建筑师事进行一下分析介绍这些节点在近十多年中除本项目物所和中国航天建筑设计研究院联合承担完成玻璃使用外部分已经大量应用在其它的异形幕墙的项目工程分成三个主要部分北立面幕墙以及采光顶马中成为通用的标准节点取得了良好的经济效益和鞍形玻璃通道四个空间钢结构玻璃旋体无论从设社会效果有些节点已经审请了专利成为被国家认计和施工的技术难度都超乎想象如图 1.1-a b c d 可的专利技术并取得了相应的专利证书为幕墙行业图 1.1-a 北京天文馆新馆北立面玻璃幕墙照片建筑物由五层钢筋混泥土结构钢结构玻璃幕墙及采光顶马鞍形玻璃通道和四个各具象征意义的图 1.1-b 北立面西侧曲面玻璃幕墙照片用玻璃与钢结构的有机结合体现了过去与未来艺术与自然的和谐统一玻璃旋体组合而成在四个玻璃旋体内部分别布置多在玻璃幕墙和玻璃旋体的设计与施工过程中对功能厅动感影剧院天文观测台等功能建筑在建节点设计和结构与面板的安装严按照建筑师的原创筑物中部设置了一个由异形玻璃拼接的马鞍形玻璃通意图和精神力求用最先进的加工手段和最精确的工道贯穿整个建筑将北立面的玻璃幕墙和南立面的石艺技术将建筑设计意图完美的表现出来使整个建筑材幕墙连接其建筑创意新颖造型别致层次分明成为一个精湛的艺术品图 1.1-c 北京天文馆新馆西北立面玻璃幕墙照片图 1.1-d 南立面石材幕墙与玻璃幕墙照片 81

1 2 北立面幕墙和采光顶屋顶玻璃体的构造北立面玻璃幕墙由于建筑节能要求, 玻璃采用 8mm( 钢化 )+12A( 中空 )+8mmLow-e( 钢化 ) 玻璃, 玻璃基本分割尺寸为

1-a) 在建筑物北立面幕墙与东西立面幕墙的衔接过渡处的弧形面是由两段不同半径的弧面衔接过渡, 避免通常情况下的直角衔接 ; 在北立面玻璃幕墙的西侧, 局部为凹球型玻璃表面,

1-b c) 北立面幕墙结构按 9m 跨度布置 18 根 ф800mm 直经的钢管柱, 为适应玻璃幕墙的艺术造型, 在 18 根直径为 ф800mm 高度为 30m, 每根重量为 9.

最后采用方案是 : 在后场分级热弯剪裁成型 ; 在现场放样逐级校正的办法 ( 图 1.

结构计算在当时就采用了 ANSYS 有限元计算软件, 做整体建模对结构的安全性能进行分析, 最大荷载按受到 100 年一遇时的荷载取值确保其安全性能同时又分别对幕墙进行结构静力计算和地震反应谱分析 ( 如图

3 1 2 北立面幕墙和采光顶屋顶玻璃体的构造北立面玻璃幕墙由于建筑节能要求, 玻璃采用 8mm( 钢化 )+12A( 中空 )+8mmLow-e( 钢化 ) 玻璃, 玻璃基本分割尺寸为 3000mmX1000mm 幕墙按横明竖隐构造幕墙结构系统采用了横向由 T 型钢龙骨支托, 既作为外视横线条也作为玻璃面板的水平支承结构 ( 如图 1.1-a) 在建筑物北立面幕墙与东西立面幕墙的衔接过渡处的弧形面是由两段不同半径的弧面衔接过渡, 避免通常情况下的直角衔接 ; 在北立面玻璃幕墙的西侧, 局部为凹球型玻璃表面, 而球面与平面衔接处为顺滑过渡的空间三维曲面其设计加工及安装难度, 迄今为止均为国内幕墙业所不多见整个建筑物线条流畅合理, 与周围建筑物益显和谐 ( 如图 1.1-b c) 北立面幕墙结构按 9m 跨度布置 18 根 ф800mm 直经的钢管柱, 为适应玻璃幕墙的艺术造型, 在 18 根直径为 ф800mm 高度为 30m, 每根重量为 9.9 吨钢立柱中就有 8 根为弯曲钢柱由于钢管的直径太大, 弯曲孤线要求精度高, 又是每根弯曲弧线不一致, 给加工制作和现场安装造成了很大的难度经技术人员施工人员多次试验, 克服了各种困难, 最后采用方案是 : 在后场分级热弯剪裁成型 ; 在现场放样逐级校正的办法 ( 图 1.2-b) 在安装过程中采用了全站仪三维坐标放样法与直角坐标空间定位结合的方案进行定位放线, 同时将数据输入电脑, 依靠专用程序进行跟踪校核, 并随时调整以保证安装的准确度, 确保了钢结构施工的顺利完成结构计算在当时就采用了 ANSYS 有限元计算软件, 做整体建模对结构的安全性能进行分析, 最大荷载按受到 100 年一遇时的荷载取值确保其安全性能同时又分别对幕墙进行结构静力计算和地震反应谱分析 ( 如图 1.2-a) 1.2-a 1.2-b 为达到立面通透的效果, 在柱与柱之间的支承结构上我们采用了 9m 跨的变载面水平玻璃肋作为玻璃幕墙受风荷载的主要支承结构, 用横向玻璃肋与钢方通的组合结构支撑着有横向线条的立面玻璃, 用 φ12mm 的钢拉杆来保证玻璃肋的平面处稳定, 这在国内是首次使用的为确保安全, 玻璃肋采用 25.52mm 的双钢化夹胶玻璃, 用不锈钢夹板连接, 并通过运用 ANSYS 软件作整体计算和幕墙三项性能实体试验证明, 该结构安全合理 ( 如图 1.2-c) c 1.2-d 1.2-e

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在结构设计上充分利用先进的结构计算软件建立四个旋体的空间模型, 对旋体的每一条杆件都进行静力学和动力学的分析.

由于玻璃板块与旋体的空间钢结构的连接是采用在玻璃板块的中部固定的, 用玻璃板块的上下两点来支承板块所受的荷载这种连接方式虽然能解决了玻璃板块自重和水平荷载的传递 ( 如图 2.

6 2.2-c d e f 为解决技术难题, 在设计中根据工程特点发明了新的节点并使用在本工程上 : 双头连接驳接头可调式转角支承爪件双层玻璃定位夹等, 都是针对本工程设计的特殊节点既解决了设计于施工难题又满足了建筑造型的要求在结构设计上充分利用先进的结构计算软件建立四个旋体的空间模型, 对旋体的每一条杆件都进行静力学和动力学的分析. 确保结构的安全性由于造型的需要在 1 号 2 号 4 号玻璃旋体上玻璃板块为上下两点支承, 玻璃之间为开缝式, 上下玻璃板块对接, 左右玻璃板块错位搭接的连接方式来实现整个玻璃旋体的双曲面造型由于玻璃板块与旋体的空间钢结构的连接是采用在玻璃板块的中部固定的, 用玻璃板块的上下两点来支承板块所受的荷载这种连接方式虽然能解决了玻璃板块自重和水平荷载的传递 ( 如图 2.2-h i) 但同时又出现了板块平面外不稳定的问题为了能在不增加结构连接件的情况下, 解决玻璃板块平面外固定的问题, 我们专门为该项目设计了玻璃面板卡扣式连接节点, 也叫双层玻璃定位夹 ( 如图 2.2-g) 2.2-h 2 由于该结构体系为空间变化, 形体复杂, 一方面要保证龙骨结构视觉造型上的艺术性, 另一方面还要控制钢结构加工安装的误差在结构设计中采用专用 3D 建模软件, 准确确定弦体曲面位置和结构的空间参数, 以保证施工图设计和加工工艺的精确度 ; 工厂加工时采用了三维刚性胎模控制检测几何尺寸保证每根钢管的空间弯曲度 ; 现场安装时将每根钢管的 85

2.2-g 1 2 4 3 近年来, 异形建筑和异形幕墙在国内有了快速的发展, 这就为这些特殊幕墙节点的使用提供了一个更大的空间, 对幕墙工程师们在幕墙节点设计上提供了一个又一个的新的富有挑战的课题总结和介绍经过十年考验北京天文新馆项目的节点设计和使用情况, 目的在于为今天的幕墙工程师们在异形幕墙的节点设计中提出一个借鉴的方案 2.

7 2.2-g 近年来, 异形建筑和异形幕墙在国内有了快速的发展, 这就为这些特殊幕墙节点的使用提供了一个更大的空间, 对幕墙工程师们在幕墙节点设计上提供了一个又一个的新的富有挑战的课题总结和介绍经过十年考验北京天文新馆项目的节点设计和使用情况, 目的在于为今天的幕墙工程师们在异形幕墙的节点设计中提出一个借鉴的方案 2.2-i 电脑定位座标用全站仪三维空间定位, 再用激光经纬仪配合跟踪测量, 以确保玻璃安装时准确无误在北京天文馆新馆玻璃幕墙和玻璃旋体施工中采用了多项新工艺新材料新技术, 其难度之大精度之高为国内钢结构和幕墙的设计安装所不多见的, 其中许多地方都打破了常规, 为国内幕墙特殊异型钢结构的安装, 积累了丰富的经验作者简介 : 王德勤中国建筑装饰协会幕墙专家 ; 中国建筑金属结构协会幕墙委员会专家组成员 ; 全国建筑幕墙门窗标准化技术委员会专家 ; 中国钢协空间结构分会索结构专业委员会委员 ; 北京市危险性较大的分部分项工程专家库专家组长 ; 清华大学建筑玻璃与金属结构研究所科技委员会 ( 副主任 ); 清华大学工程硕士研究生导师 86 感谢您阅读本期文章任何意见或建议, 请发手机短息至 ( 注明杂志期数和文章名 ), 参与有奖评刊活动本期有奖互动的获奖名单将在下期杂志揭晓! 精彩奖品等你拿!

上海现代设计集团建筑协同设计平台研究与应用

上海现代设计集团建筑协同设计平台研究与应用邓雪原苏昶孙朋王国俭上海交通大学土木工程系上海上海现代建筑设计集团有限公司上海本文首先分析了建筑协同设计发展过程中存在的问题指出建筑协同设计的发展需要经过二维协同设计向三维协同设计的过渡接着对适合于大型建筑设计企业的建筑协同设计平台的关键问题进行了阐述通过上海现代建筑设计集团一个实际工程项目详细描述了建筑工程协同设计的方法与过程然后对建筑协同设计的标准统一工种协同等特点和高效沟通及超大项目的应用优势进行了讨论