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超高层建筑空间曲面幕墙工程设计分析——珠海中心幕墙设计案例

来源:2017-2018分析报告  作者:陈清辉 花定兴  日期:2018-6-14
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  摘要:本文对珠海中心幕墙工程外表面进行了形体设计分析,为超高层空间异形单元式幕墙设计方面提供新的设计思路。
  关键词:单元式幕墙超高层空间异形  分离式水槽

  1 引言

  建筑设计在全球各地掀起创新高潮,建筑外表皮不断尝试突破极限,空间异形的建筑外观越来越普遍、流行。幕墙作为建筑的外维护结构,直接影响到建筑视觉效果的表达。为实现空间异形的建筑外观,同时满足幕墙系统结构安全、各项性能可靠,对幕墙设计提出了越来越高的要求。

  单元式幕墙超高层建筑中应用越来越广泛,对于造型方正的建筑外观,幕墙设计很容易实现,对于有规律变化的曲面造型建筑外观,幕墙采用以折代曲、异形板块等处理方式来实现。但是对于空间异形、没有任何规律变化的建筑外观,仅采用以前传统的设计思路,是难以实现的。

  本文通过珠海中心幕墙工程设计案例,对空间扭曲、相邻楼层无任何规律的错层幕墙进行设计探讨分析。

  2 工程概述

  珠海中心项目座落于珠海市香洲区湾仔十字中央商务区,与澳门及珠海横琴自贸区隔海相望,建筑面积146836平方米,幕墙面积5.7万平方米,地上65层,建筑高度328.8m,主体结构钢筋混凝土框架-核心筒结构(词条“核心筒结构”由行业大百科提供),为珠海第一高楼、珠海地标性建筑。首层为入口大堂,2-34层为办公区,35-65层酒店客房区及酒店配套区,并设有8、16、35、51层四层避难层。

  项目幕墙类型有单元式玻璃幕墙系统、拉索单元式幕墙系统、拉索点玻幕墙系统、石材陶土板幕墙系统、雨篷幕墙系统等,其主要系统为单元式玻璃幕墙系统,约占90%的幕墙工程量,也是项目设计的重点与难点。单元式玻璃幕墙系统为横隐竖明幕墙类型,采用铝合金立柱横梁(词条“横梁”由行业大百科提供),玻璃采用8+1.52PVB+8+12A+12mm钢化中空夹胶Low-E超白玻璃,其他材料均采用绿色环保材料,整个玻璃幕墙系统满足国家节能环保相关规范要求。

  3 单元式幕墙设计分析

  3.1建筑体态特征

  该建筑外皮由两个没有任何规律的空间弧形体相交而成,A弧线旋转而成A弧体,详见图一、图二,B弧线旋转而成B弧体,详见图三、图四,两弧体相交,详见图五,形成的建筑幕墙外皮,详见图六。

  该建筑为没有任何规律的自由空间扭曲体,每一个标高位置平面的圆心不在同一铅垂线上且圆半径都不相同,外形极其复杂,无任何规律可循。

  3.2幕墙外形优化分析

  对于空间扭曲幕墙设计,首先对建筑外皮进行模型优化分析,既能满足幕墙安装的可行性,同时尽量接近原建筑外形,进而再对幕墙系统进行设计分析。

  对建筑外皮模型进行优化分析,先逐层对外皮进行修正分析,从经济适用、加工和安装的可行性方面考虑,应采用以折代曲的方式处理。由于该立面形成过程中,平面圆心不在同一铅垂线上,随着层高的变化,半径也在变化,因此,幕墙单元板块(平板)为适应立面造型,会出现四点不共面情况,如图七所示。

  本工程单元板块总数量为7658块,板块翘曲(词条“翘曲”由行业大百科提供)值从0变化到25mm,且没有任何规律地变化,板块翘曲值分布比例图详见图八。为解决板块翘曲的问题,既能满足幕墙安装的可行性,同时尽量接近原建筑外形,每个楼层优化处理为折线形状,相邻上下楼层进行错层分离的方法来处理,详见图九。

  由于立面造型的特殊性,相邻楼层是没有任何规律的错层,如图十所示。

  3.3幕墙设计分析

  对于相邻楼层无任何规律的错层幕墙设计,我们设计了一种分离式水槽方法,即将单元板块的顶横梁拆分为顶横料和水槽料,通过螺栓连接,顶横料适应本层幕墙边线,水槽料适应上层幕墙边线,顶横梁和水槽料之间的位置关系可以不断的调整,从而可以解决错层无规律的幕墙设计问题,如图十一。

  这种设计方法很好地解决了空间自由扭曲幕墙的问题。

  本工程项目典型大样图,详见图十二。幕墙主要横向分格约1.6米,层高有4.6米、5.0米,幕墙板块之间的水平夹角、竖向夹角均为变值,且没有规律。

  节点设计详见图十三、图十四,三维示意图详见图十五。

  现场施工图片,如图十六、十七。

  四 结束语

  建筑外观的不断创新,空间异形建筑的流行,对于幕墙设计的挑战是越来越大。为实现建筑外观,同时满足幕墙的各项性能及加工、安装的要求,是一个需要不断探讨的课题。

  三鑫科技发展有限公司以绿色、低碳、环保做为设计理念,采用科学合理、创新的幕墙方案将十字门商务区珠海中心建设成为节能环保幕墙工程,使其成为珠海横琴十字门商务区一颗璀璨的明珠。

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专家介绍

 花定兴

铝门窗幕墙委员会专家组

工作单位:深圳市三鑫幕墙工程有限公司

技术职称:教授级高级工程师

专业:建筑幕墙、建筑结构

专长:  大型空间建筑幕墙复杂钢结构、索结构的方案设计、复杂的幕墙结构与主体建筑结构的力学关系原理分析。

原文地址:http://www.52mqw.com/info/2018-6-14/44761-1.htm
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