設(shè)為首頁
第一幕墻網(wǎng) -> 本期關(guān)注

梅花形曲面玻璃幕墻設(shè)計

2013-04-09 14:25:54 作者: 來源: 我要評論0

第一幕墻網(wǎng)
【摘要】無錫新區(qū)科技交流中心是地標(biāo)性建筑,梅花形曲面玻璃幕墻的設(shè)計是該建筑的一大難點。文章通過4種支承體系的方案比選,確定采用剛性挑梁支承體系;合理布置水平支撐,確保幕墻結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定;恰當(dāng)?shù)夭贾没⌒螐潉偦?a href=http://m.besttourghosthaunted.com style=text-decoration:underline;font-size:14px;color:#000000; target=_blank>中空玻璃和平直玻璃,保證技術(shù)與經(jīng)濟的協(xié)調(diào);巧妙的封口節(jié)點設(shè)計,滿足了幕墻的物理性能和建筑造型美觀的要求。該曲面玻璃幕墻的設(shè)計可為同類復(fù)雜工程提供參考。

    一、工程概況
    無錫新區(qū)科技交流中心設(shè)計為梅花——無錫市市花,是一座富有時代感和科技特色的地標(biāo)性建筑,建筑面積約36000m2,主體為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),平面布置布置(如圖1所示),地下1層,地上3層,局部4層,屋面結(jié)構(gòu)層為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼,其外層為平滑連續(xù)起伏的金屬表面,檐口標(biāo)高最矮處為129.m,最高處為31.2m。梅花形建筑立面的底部2層向內(nèi)收進,3層鋼平臺(9m標(biāo)高處)沿建筑周邊挑出約5m作為景觀走廊。建筑主體外立面是夾板式點支玻璃幕墻,采用無孔的Low-E中空玻璃:厚度10+12A+10mm,弧形彎鋼化。晶瑩剔透的梅花形體點支式玻璃幕墻展開面積近10000m2。

f19.jpg

    二、幕墻支承體系的方案設(shè)計
    針對梅花形曲面玻璃幕墻的工程特點,對支承結(jié)構(gòu)體系進行了4個設(shè)計方案比較。設(shè)計過程中先后共提出過4種傳力體系設(shè)計方案:方案一為拉索吊掛體系;方案二為桁架吊掛體系;方案三為鋼柱支承體系;方案四為剛性挑梁支承體系。綜合對比分析建筑效果、結(jié)構(gòu)傳力、幕墻變形、施工難度和工程造價5項主要內(nèi)容,最終幕墻支承結(jié)構(gòu)體系設(shè)計選擇建筑效果簡潔大方的剛性挑梁支承體系(如圖2所示):景觀走廊以上的幕墻豎向荷載傳遞給37根懸挑的牛腿梁,部分荷載由194根鋼管柱(Φ203×16)傳遞給地下室頂板;水平荷載由組合鋼柱和鋼管柱有效地傳遞給混凝土結(jié)構(gòu)。將景觀走廊鋼平臺的徑向挑梁設(shè)計成“剛”性,選用I1000×300×30×16焊接工字形型鋼,同時將根部節(jié)點設(shè)計為“剛”性,選用H600×300×25×16的H型鋼短柱澆筑到主體混凝土圓柱內(nèi),作為特殊的預(yù)埋件,如圖3所示:

f20.jpg
f21.jpg

    三、結(jié)構(gòu)計算與構(gòu)造設(shè)計
    梅花形曲面玻璃幕墻的支承體系為超靜定結(jié)構(gòu),景觀走廊的懸挑鋼梁和其下方的鋼管柱是重要的受力構(gòu)件,其變形將影響整個體系的受力和變形,由于懸挑梁和鋼管柱沿梅花形周邊布置,簡化的平面計算模型無法準(zhǔn)確計算各構(gòu)件的受力和變形,因此,采用SAP2000有限元分析軟件建立空間三維模型進行整體分析。荷載組合考慮7種主要控制工況進行強度驗算與剛度驗算。為了確保梅花形玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)體系空間穩(wěn)定,在景觀走廊上空的混凝土環(huán)梁處設(shè)置水平鋼結(jié)構(gòu)支撐ZC1和ZC2(如圖4所示),由于“梅花”的花瓣尖端附近結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜,因此在該處采取密布水平支撐的構(gòu)造措施。

f22.jpg

    四、玻璃面板體系設(shè)計
    梅花形玻璃幕墻的面板體系設(shè)計主要考慮因素和相應(yīng)的選擇:
    1. 考慮建筑效果的通透性,選擇無框的點支式玻璃面板體系,玻璃基本分格尺寸設(shè)計為b×h=1680mm×2400mm。
    2. 考慮建筑節(jié)能,設(shè)計選擇中空Low-E玻璃,根據(jù)熱工計算和力學(xué)計算,玻璃截面尺寸選擇為10+12a+10mm。
    3. 慮節(jié)材性和加工性,玻璃的固定形式采用夾板式。中空玻璃無須鉆孔,可以節(jié)能節(jié)材,降低造價。
    4. 考慮“梅花”造型的逼真,設(shè)計采用弧形彎鋼化中空玻璃以便與建筑外輪廓弧線吻合;同時考慮合理降低工程造價,在保證不影響視覺效果、保證弧線平滑過渡的前提下,部分采用平直玻璃。其選用原則為:弧線的矢高δ與弦長L的比值δ/L≥0.01時,選用弧形彎鋼化玻璃;δ/L<0.01時,選用平直玻璃。根據(jù)實物放樣確定,在“梅花”的每個花瓣尖端約40m范圍內(nèi)采用弧形彎鋼化玻璃(如圖5所示),其他部位選用平直玻璃。

f23.jpg

    5.考慮中空玻璃沿弧形輪廓線安裝,玻璃之間的夾角會發(fā)生變化,且玻璃面板在水平荷載作用下應(yīng)能夾板中產(chǎn)生轉(zhuǎn)大的轉(zhuǎn)動以釋放彎曲應(yīng)力,在不銹鋼夾板中巧妙地設(shè)計了球鉸裝置(如圖6所示):其主要配件有前后夾頭、前后夾板和緊固螺栓,后夾板的尾部安裝在支撐結(jié)構(gòu)上,緊固螺栓將前、后夾板緊固在一起,前后夾頭為兩個同心的半球體,鉸接在夾板上。

f24.jpg

    五、封邊節(jié)點的設(shè)計
    依據(jù)規(guī)范GB/T21086-2007的相關(guān)規(guī)定,梅花形玻璃幕墻的空氣滲透性能設(shè)計為3級要求,雨水滲漏性能亦設(shè)計為3級。大面的幕墻較容易保證氣密性和水密性,幕墻的上口封邊是設(shè)計的重點和難點,既要保證幕墻的物理性能達到國家規(guī)范要求,又要達到建筑立面的美觀要求。通過多方案對比分析,設(shè)計的防水系統(tǒng)構(gòu)造包括:不銹鋼天溝、2㎜厚鋁板防水層、風(fēng)琴板防水膠條等構(gòu)件。雙曲面的蜂窩鋁板外包幕墻封口節(jié)點,使金屬屋面與玻璃幕墻自然過渡,確保建筑造型美觀,如圖7所示:

f25.jpg

    六、結(jié)語
    通過對梅花形曲面玻璃幕墻的精心設(shè)計,選擇了合理的結(jié)構(gòu)支承體系,保證了結(jié)構(gòu)體系的簡潔和安全;恰當(dāng)?shù)夭贾没⌒螐濅摶锌詹AШ推街辈A,既保證了幕墻的平滑過渡和美觀性的要求,又具有良好的經(jīng)濟性;巧妙的封口節(jié)點設(shè)計,確保了幕墻的物理性能,又滿足了建筑造型的美觀要求。

文/謝思敏      參考文獻
[1]蔣鳳昌.點支式玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)計算與優(yōu)化研究[D].江蘇大學(xué),2003.
[2]蔣鳳昌,朱慈勉,周桂香.無孔中空玻璃點支式幕墻的節(jié)能節(jié)材分析與設(shè)計應(yīng)用[J].新型建筑材料,2006,(5).
相關(guān)資訊
第一幕墻網(wǎng)免責(zé)聲明:本網(wǎng)凡注明出處為“第一幕墻網(wǎng)”的所有稿件,版權(quán)均屬第一幕墻網(wǎng)所有,未經(jīng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載。如需轉(zhuǎn)載,請與0755-83785645聯(lián)系授權(quán)事宜;轉(zhuǎn)載請務(wù)必注明稿件來源:"第一幕墻網(wǎng)"。本網(wǎng)未注明出處的,均從互聯(lián)網(wǎng)收集,是出于傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性。如轉(zhuǎn)載稿件涉及版權(quán)等問題,請及時來電或來函與第一幕墻網(wǎng)聯(lián)系。