工艺玻璃

近年来随着建筑设计的多元化,建筑外立面造型呈现出新颖性和复杂性,各种建筑元素应用越来越丰富。弧型玻璃幕墙也因其独特新颖性常常被应用于各种建筑外立面的设计中。本文主要介绍新型冷弯成弧玻璃幕墙工艺在工程中的实际应用。

冷弯型材钢构件作为玻璃幕墙主支撑构件,可用于构建高层建筑,大跨度、大空间建筑物及现代建筑的玻璃幕墙墙体,是铝合金型材的良好替代品。由于钢材比常用铝合金型材在强度上、弹性模量上均高出1-2倍,因此较少型钢可支撑较大幕墙,幕墙通透性增强;由于钢材比铅材具有更高的耐热性,故钢材具有更好的防火效果。同时钢型材加上铝合金装饰扣盖,在外观上与传统铝合金型材一样美观大方,采用与建筑主要铝合金幕墙系统同样的喷涂效果,可使整个建筑的幕墙产生浑然天成的的整体效果。

常规的玻璃幕墙以平面为主,弧型的玻璃幕墙的实现主要方式有两种:一种是平板空间拼接模拟弧面效果,这种方式应用于弧度半径较大的、弧面造型比较规则、幕墙分格较小的玻璃幕墙造型;另外一种方式主要利用工厂对玻璃进行热弯成弧加工工艺,这种方式工艺复杂,目前造价仍处于高位,不太适合大面积的应用。本文介绍一种新型的冷弯成弧玻璃幕墙的工艺在吴江盛泽国际会展中心工程中的实际应用过程,以此抛砖引玉,共同总结经验,提高新型幕墙技术的发展与应用水平。

1工程概况

吴江盛泽国际会展中心是吴江重要的公共建筑,主要承担盛泽及周边地区大中型展会等活动。会展中心不仅将为盛泽各类纺织展会提供良好的场馆,也将创造具有生态价值的休闲景观。国际会展中心占地面积约为平方米,总建筑面积平方米,其中单一整体展示空间的面积达到了平方米,建筑总体高度为35米。

会展中心南立面,各楼层平面外轮廊采用9个不同半径控制,中间楼层半径大,上下两层半径小,从而确定了立面存在水平方向及垂直方向的双曲面造型。

2设计方案

对于这样的结构,设计方案时结合本工程施工特点,采用以下几项措施实现冷弯成弧的幕墙效果。首先要对建筑幕墙进行空间定位。设计人员将本工程的双曲面幕墙方案通过CAD进行三维放样定位,确定初步水平分格尺寸及垂直分格尺寸,然后利用玻璃板块高度方向与宽度之比约为2倍的情况下,自然形成单向板的受力特点,进行平面玻璃板块强度及挠度计算分析,在确保强度与挠度满足规范的要求的前提下,利用单向平板玻璃的允许挠度值,拟合竖向钢龙骨的弧度,在进行逐项计算对比分析后,进行优化,最后空间再次放样,进行局部调整,由此确定基本的纯理论状态下的幕墙水平分格及立面分格尺寸,按此分格方案可以实现工程双曲面的效果。但是由于此工程双曲面面积较大,造成了每个分格的尺寸不同。水平方向分格为项,高度方向为11项,共计约项异形玻璃板块规格,且每一块玻璃就是一种不一样的尺寸,这样带来了很多生产和施工的问题。大量异形玻璃板块的生产不能全机械自动化生产加工,需要耗费大量的人力,生产周期较长,成品率会降低,另外玻璃现场施工破损时补片不易,施工现场组织安装麻烦。这样的情况,需要我们在保证外观效果的同时,必须减少异形玻璃的规格数量,从而加快生产和施工效率。这样玻璃面板的归并及模数化是本工程的第二个需要解决的重要问题。

技术人员在前面已基本确定的理论空间模型基础上,再次进行细部分析,采用竖向钢龙骨完全理论弧度定位的前提下,能够利用单向玻璃平板的自然挠度幅度空间贴合龙骨,实现较好的弧度效果;最后利用计算后单向玻璃板块的自然挠度幅度进行归并处理整理,从而平面分格上和立面分格上进行归并,找到最优的归并板块数量,将玻璃板块规格减少了约60%,平面异形板块数量控制在种以内。至此我们已经解决了本工程理论方案的可实施性的问题,接下来非常关键的就是方案的具体实施过程控制。

3现场施工

本工程在现场定位放线、结构尺寸复核、加工图制作、现场安装的过程中全部采用了列表法、图形编号同步控制,现场技术落实设计、校对、审核三过程,并实施设计人员与现场技术人员双向交互式层面的过程对比分析,从而保证工程的顺利进行。现场幕墙技术人员从建筑主体出地面,开始预埋件时,就跟踪定位外围主体结构尺寸及复核预埋件的位置及规格尺寸。为了保证异形玻璃板块、不同弧度的钢龙骨立柱的关键非常规材料能及时分批运至工地现场,本工程全部采用考虑了主体结构误差等因素后的最终图纸模型进行下料、加工图制作,也就是通常所说的“设计控制施工”的模式,这种方式就要求设计人员和现场技术能全过程跟踪控制好主体外围护结构的尺寸,以便后续按图制作加工好的幕墙构件能顺利在现场安装就位。在本工程技术方面还采取了很多其它有效的措施,在此不一一罗列。另外我们通过此项异形玻璃弧面工程的实施,也总结了一些管理上需针对性采取的一些措施。对于此类特种玻璃幕墙结构涉及弧面空间定位、特殊垂直运输及工作面划分、特殊施工工艺等情况,现场项目管理人员,除了采取常规的管理办法,还需针对本工程的特点,对现场管理人员、技术人员、施工人员进行各个层面的逐项技术交底及培训,通过多种方式,包括多媒体的方式,如三维动画,工艺安装动画等,让参与本工程施工的所有人员,非常清晰地掌握本幕墙工程的所有情况,并对自已负责的工艺要求掌握到位,对涉及交叉作业的部位,如泛光照明、电动开启装置第三方施工等预留出工作面等细节工作流程,最终保证整个外围护体系,按照图纸的要求,顺利实施。作为特殊的公共建筑,在工程整体竣工验收之前,要对重点部位进行特殊的成品保护措施,尽量减少异形玻璃幕墙的修补工作,在下料的时候,根据情况作好常规材料和特种、异形材料、构件的备料,留足余量,亦不浪费。

盛泽国际会展中心幕墙工程中采用冷弯成弧的玻璃幕墙工艺,相比热弯成弧玻璃幕墙工艺,大幅度降低了工程造价,同时加快了幕墙工程的施工进度。

文章摘自《冷弯型钢》杂志第二十七期

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