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摘要：本文對廣東“三館合一”幕墻工程進(jìn)行介紹，重點(diǎn)針對直紋扭面陶板幕墻系統(tǒng)、玻璃采光頂及室內(nèi)遮陽簾與拉網(wǎng)板系統(tǒng)、陶棍+玻璃雙層幕墻系統(tǒng)、水泥耐力板系統(tǒng)等進(jìn)行了分析，結(jié)合“三館合一”項(xiàng)目特點(diǎn)闡述了陶板、陶棍、采光頂多面交接的構(gòu)造形式及其實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：三館合一;直紋扭面;陶板;采光頂;陶棍
廣東省“三館合一”項(xiàng)目(廣東美術(shù)館、廣東非物質(zhì)文化遺產(chǎn)展示中心、廣東文學(xué)館)正在如火如荼地建設(shè)中。這個全新的地標(biāo)工程外形宛如一艘停泊在珠江岸邊的輪船，建筑東西向長度為350米，建筑高度呈30米至80米疊級而上，寓意滿載古今嶺南文化藝術(shù)寶盒的巨輪即將揚(yáng)帆起航。“三館合一”項(xiàng)目由中國工程院院士何鏡堂領(lǐng)銜的華南理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)，而為項(xiàng)目八萬余平幕墻“披外衣”的，則是幕墻行業(yè)老牌勁旅武漢凌云建筑裝飾工程公司。
項(xiàng)目共有11大幕墻系統(tǒng)、22個子系統(tǒng)。除了常規(guī)的玻璃幕墻[1]，另一大特色是大量采用白色的陶板、陶棍，且均覆蓋著“冰裂紋”的釉面。陶瓷符合項(xiàng)目嶺南文化屬性，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)之初就考慮要放大這個文化元素。項(xiàng)目陶板面積超過 12000㎡，大大小小有12000塊;5000多根陶棍，總長超過 18000米。其中陶板的尺寸有數(shù)千種，每塊都對應(yīng)4-6個不等的龍骨支撐安裝點(diǎn)位，加之項(xiàng)目獨(dú)特的造型和復(fù)雜的構(gòu)造，僅是陶板的龍骨安裝面上就分布了超過4萬個的面材支撐固定點(diǎn)[2]。因此，如何準(zhǔn)確安裝幕墻成為設(shè)計(jì)和施工的重中之重。
現(xiàn)場還有幕墻上不多見的進(jìn)口水泥耐力板[3]，其分布面積近4000㎡。水泥耐力板安裝上龍骨后，還需要4-5步工藝進(jìn)行勾縫（詞條“勾縫”由行業(yè)大百科提供）、刮膩?zhàn)?/a>、上漆……簡直讓幕墻玩成了內(nèi)飾精裝修的活。
項(xiàng)目整體有超過10個不同區(qū)域的采光頂[4]，采光頂?shù)难b飾線條都分別設(shè)計(jì)了獨(dú)立的防水構(gòu)造[5]。其中還有一個采光頂區(qū)域，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的需求，顯現(xiàn)出特有的“六面共點(diǎn)”的造型。在美術(shù)館的部分，幕墻和采光頂合二為一，該區(qū)域的彩釉玻璃下方分布有電動遮陽簾和拉網(wǎng)板，其面積均超過6000㎡，建成后一定能讓人近距離感受到現(xiàn)代建筑和嶺南藝術(shù)疊加的氛圍。“三館合一”項(xiàng)目幕墻的看點(diǎn)還有很多，包括用大尺寸直板玻璃用現(xiàn)場冷彎封框成形的曲面效果、大面積高密度吊頂龍骨設(shè)計(jì)施工等，均是工程的看點(diǎn)和亮點(diǎn)!
圖1項(xiàng)目臨江面展示
圖2幕墻系統(tǒng)分類
項(xiàng)目幕墻形式主要包括：P01高透豎明橫隱玻璃幕墻系統(tǒng)、P02-1直紋扭面陶板幕墻系統(tǒng)、P02-2/3直紋扭面玻璃/采光頂系統(tǒng)、P02-4全玻幕墻系統(tǒng)、P03/06陶板幕墻系統(tǒng)(平板型、波浪型)、P04玻璃采光頂及室內(nèi)遮陽簾與拉網(wǎng)板系統(tǒng)、P05陶棍+玻璃雙層幕墻系統(tǒng)、P07連橋-豎明橫隱玻璃幕墻/采光頂系統(tǒng)、P08大跨度豎明橫隱玻璃幕墻系統(tǒng)(空中花園)、P09豎明橫隱玻璃幕墻系統(tǒng)、P10-1~4室外雨蓬、屋頂格柵、吊頂蜂窩板（詞條“蜂窩板”由行業(yè)大百科提供）系統(tǒng)、P10-5水泥耐力板系統(tǒng)、P12防火（詞條“防火”由行業(yè)大百科提供）幕墻/防火采光頂系統(tǒng)。
圖3幕墻系統(tǒng)分類
圖4項(xiàng)目效果圖展示
一、直紋扭面陶板幕墻系統(tǒng)
項(xiàng)目北臨珠江，配套設(shè)有親水平臺和市民活動廣場，直紋扭面陶板幕墻是該項(xiàng)目的亮點(diǎn)，包含大小直紋扭面兩部分。其中大曲面東西跨度約22.8米，小曲面東西跨度約11米，采用板幅寬度500mm，厚度60mm的三種標(biāo)準(zhǔn)波浪型陶板截面沿著建筑曲面表皮排布，形成直紋扭面的外觀效果，其中每間隔3米豎縫寬度為30mm，其余豎縫寬度為10mm。
圖5項(xiàng)目西北視角展示
圖6項(xiàng)目BIM模型展示
圖7直紋扭面陶板及玻璃幕墻效果圖
圖8 60mm波浪型陶板標(biāo)準(zhǔn)板幅截面
圖9 60mm波浪型陶板樣品
圖10 直紋扭面陶板節(jié)點(diǎn)
圖11 直紋扭面陶板節(jié)點(diǎn)效果圖
圖12 直紋扭面陶板節(jié)點(diǎn)爆炸圖
曲面陶板系統(tǒng)采用4600多塊規(guī)格為500mm×1600~2200mm的冰裂紋釉面陶板，實(shí)現(xiàn)直紋扭面的效果，通過BIM建模對曲面陶板系統(tǒng)進(jìn)行分析，面板（詞條“面板”由行業(yè)大百科提供）最大翹曲值為17mm;結(jié)合LOD400的模型對轉(zhuǎn)接件、龍骨、陶板掛座等進(jìn)行定位數(shù)據(jù)提取，掛點(diǎn)空間定位精度（詞條“精度”由行業(yè)大百科提供）要求高。通過雙曲變形幕墻陶板翹曲分析，確定了曲面幕墻直紋扭面處理方式，保證豎向分格縫位于同一平面，通過陶板背后掛件調(diào)節(jié)進(jìn)出尺寸形成曲面漸變效果。
圖13直紋扭面陶板BIM模型及翹曲值分析
設(shè)計(jì)方案能實(shí)現(xiàn)陶板的三維調(diào)節(jié)，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的偏差也能通過轉(zhuǎn)接鋼管定尺而消除，還能利用橫龍骨連接角碼可旋轉(zhuǎn)角度的特性對翹曲值大的區(qū)域輔助調(diào)整，最后用掛座自身的齒墊設(shè)計(jì)進(jìn)行微小數(shù)值范圍地調(diào)節(jié)。
圖14 橫梁連接細(xì)部模型(左)及安裝實(shí)拍(右)
施工團(tuán)隊(duì)采用全站儀進(jìn)行精準(zhǔn)測量定位，高空車等設(shè)備進(jìn)行輔助安裝，實(shí)現(xiàn)陶板順滑過渡的扭面效果，曲面陶板在陽光映襯下創(chuàng)造出波光粼粼的絕美視覺效果。
圖15 直紋扭面陶板安裝過程展示
大曲面內(nèi)側(cè)豎向格柵造型，為陶板面內(nèi)偏移的直紋扭面，采用50mm×250mm格柵型材間隔200mm布置，數(shù)量共有2111根格柵型材和2110條間隔鋁型材。
圖16 室內(nèi)直紋扭面格柵節(jié)點(diǎn)圖
圖17 室內(nèi)直紋扭面格柵模型
通過BIM建模分析格柵節(jié)點(diǎn)三維調(diào)節(jié)的尺寸范圍，同時借助模型提取海量數(shù)據(jù)，支撐現(xiàn)場放線、定位、安裝。
圖18龍骨定位示意及局部放線數(shù)據(jù)
圖19 室內(nèi)直紋扭面格柵安裝
大曲面上部為寬度1.5m，高度4.4m~10.5m的豎明橫隱玻璃幕墻，玻璃面傾斜角度漸變，由東至西23°~90°漸變(玻璃面與水平面夾角)，玻璃表皮為直紋曲面，縱向設(shè)有裝飾線條，每根豎型材均有不同程度的扭轉(zhuǎn)，最大玻璃尺寸為1.5m×10.5m，單塊玻璃重達(dá)1.6噸，玻璃四點(diǎn)不共面，最大翹曲值為97mm，施工難度極大。正式施工前，結(jié)合力學(xué)分析對玻璃面板進(jìn)行冷彎值試驗(yàn)驗(yàn)證，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后[6]，進(jìn)行后續(xù)施工。現(xiàn)場采用特制電動吸盤，并配玻璃專用綁帶進(jìn)行保護(hù)，利用汽車吊將玻璃吊至安裝點(diǎn)，同時輔以兩臺高空作業(yè)車將其就位安裝，保證采光頂玻璃表皮過渡自然流暢，完美實(shí)現(xiàn)建筑效果。
圖20 超大玻璃翹曲值分析
圖21 超大玻璃受力分析
圖22 超大玻璃施工措施模擬效果
圖23 超大玻璃安裝措施
圖24超大玻璃安裝過程實(shí)拍
二、玻璃采光頂及室內(nèi)遮陽簾與拉網(wǎng)板系統(tǒng)
項(xiàng)目共有10個傾斜角度，主次龍骨夾角各異的采光頂系統(tǒng)，傾斜角度范圍13.6°~77.1°，系統(tǒng)構(gòu)造層次多樣，由外至內(nèi)面材依次為Low-E中空夾膠彩釉玻璃、電動遮陽簾、金屬拉網(wǎng)板。采光頂內(nèi)側(cè)主體鋼構(gòu)（詞條“鋼構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）形式復(fù)雜，原方案要求對主體鋼構(gòu)進(jìn)行鋁板造型包飾，且鋁板造型尺寸需結(jié)合各采光頂主鋼構(gòu)截面對應(yīng)外偏一定數(shù)值，以滿足室內(nèi)“工”字型的外觀效果;采光頂內(nèi)側(cè)距室內(nèi)最大跨度達(dá)35米，工序復(fù)雜，施工難度極大。
圖25 采光頂角度分析
圖26 采光頂原方案效果圖
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過實(shí)體視覺樣板墻的對比展示，在建筑泰斗何鏡堂院士蒞臨視覺樣墻參觀考察時，主動向其介紹講解和說明，推動取消室內(nèi)主體鋼構(gòu)包飾鋁板造型，采用對主體鋼構(gòu)表面噴涂防火涂料后，進(jìn)行刮膩?zhàn)雍捅砻?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>氟碳漆噴涂處理，以達(dá)到類似原建筑效果造型要求，但尺度更為纖細(xì)的室內(nèi)觀感。此舉可極大程度減少室內(nèi)高空作業(yè)量，降低施工難度。
圖27 采光頂內(nèi)側(cè)主體鋼構(gòu)包飾鋁板與不包飾鋁板的效果對比
圖28采光頂內(nèi)側(cè)主體鋼構(gòu)表面噴涂后實(shí)拍
圖29 采光頂主體鋼結(jié)構(gòu)
圖30 采光頂安裝效果模擬
采光頂玻璃分格模數(shù)為1.5m×3m，主體鋼結(jié)構(gòu)分格模數(shù)為3m×3m。主次鋁合金龍骨借助主體鋼構(gòu)，結(jié)合BIM模型導(dǎo)出的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行安裝。使用汽車吊、蜘蛛車和大規(guī)格的定制玻璃吸盤安裝玻璃，室內(nèi)側(cè)輔以剪刀車和蜘蛛車對電動遮陽簾和金屬拉網(wǎng)板進(jìn)行安裝。通過彩釉玻璃、遮陽簾及拉網(wǎng)板的組合，實(shí)現(xiàn)富有層次感的絕佳室內(nèi)觀感效果。
圖31 采光頂龍骨放線點(diǎn)位
圖32 采光頂主體鋼結(jié)構(gòu)及幕墻龍骨安裝
圖33 采光頂龍骨和玻璃安裝
三、陶棍+玻璃雙層幕墻系統(tǒng)
本項(xiàng)目塔樓采用截面尺寸250×250mm的多腔體冰裂紋釉面陶棍裝飾，截面尺寸為國內(nèi)目前最大，總長度達(dá)到18000米，規(guī)模形式罕見。內(nèi)側(cè)玻璃幕墻采用全明框形式，可實(shí)現(xiàn)玻璃從室內(nèi)安裝和更換[7]。
圖34 陶棍截面
圖35 節(jié)點(diǎn)效果圖
陶棍組件單元為裝配式，系統(tǒng)構(gòu)造可實(shí)現(xiàn)三維調(diào)節(jié)，通過腔體內(nèi)鋁合金插芯進(jìn)行組裝限位，將4根長度約1米的陶棍組裝成整體，組裝精度需控制在1mm范圍內(nèi)。
圖36 陶棍安裝節(jié)點(diǎn)(1)
圖37 陶棍安裝節(jié)點(diǎn)(2)
圖38 陶棍組件端部
圖39 陶棍組件中間部位縫隙
使用汽車吊運(yùn)至對應(yīng)部位順次掛裝，通過陶棍端部鋁封板與豎向插芯的插接配合，控制陶棍直線度，實(shí)現(xiàn)整體化一的外視效果[8]。
圖40 陶棍組件吊裝及安裝實(shí)景
本項(xiàng)目采用陶板、陶棍體量大，供貨周期緊張，設(shè)計(jì)前期與廠家進(jìn)行全面地溝通和考察，解決廠家生產(chǎn)過程關(guān)于大截面陶棍和非標(biāo)轉(zhuǎn)角陶板的加工工藝難題，確保按時供貨，保障現(xiàn)場工期。
圖41 陶棍、轉(zhuǎn)角陶板生產(chǎn)工藝
圖42 轉(zhuǎn)角陶板截面
圖43 轉(zhuǎn)角陶板生產(chǎn)現(xiàn)場
四、水泥耐力板系統(tǒng)
項(xiàng)目臨江面水泥耐力板幕墻東西跨度達(dá)到220米，呈現(xiàn)直紋曲面造型，空間定位復(fù)雜，背面龍骨安裝精度要求高，施工難度大。本系統(tǒng)面材采用12.5mm優(yōu)質(zhì)水泥耐力板，通過BIM技術(shù)提取鋼龍骨關(guān)鍵控制點(diǎn)并將其轉(zhuǎn)換為空間坐標(biāo)，通過全站儀對控制點(diǎn)進(jìn)行精確放樣，保證龍骨安裝準(zhǔn)確;同時嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，按照施工工藝標(biāo)準(zhǔn)對每道工序仔細(xì)檢查，精準(zhǔn)控制螺釘數(shù)量及間距，做好接縫銜接、抹面找平及面漆噴涂處理，確保表皮順滑流暢，自然和諧。
圖44 水泥耐力板龍骨安裝
圖45水泥耐力板面板安裝
項(xiàng)目體量大，交界面眾多，處理好交接點(diǎn)收口也是保障項(xiàng)目效果的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)結(jié)合BIM模型，對交接部位逐一建模，完美還原各交接點(diǎn)施工效果。
圖46 交接部位效果
圖47項(xiàng)目交接面部位完成實(shí)拍
圖48 項(xiàng)目北面展示
面對外立面造型極為復(fù)雜的廣州“三館合一”項(xiàng)目，武漢凌云的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將幕墻工程細(xì)分成三個區(qū)十三個施工段，并采用“絕對坐標(biāo)”及“網(wǎng)格相對距離”的方式，對幕墻安裝測量放線進(jìn)行雙重控制。同時，充分利用了BIM(建筑信息模型)技術(shù)，進(jìn)行項(xiàng)目雙曲面、斜屋面幕墻分格點(diǎn)位坐標(biāo)定位，再根據(jù)定位坐標(biāo)放線。另外，還采用三維掃描技術(shù)，掃描形成幕墻骨架點(diǎn)云模型，并與理論模型對比，復(fù)核曲面、斜面幕墻鋼結(jié)構(gòu)龍骨安裝精度，再進(jìn)行材料加工生產(chǎn)，確保材料尺寸互相吻合、安裝精確。
圖49 項(xiàng)目南面展示
高標(biāo)準(zhǔn)才能造就高品質(zhì)，“三館合一”項(xiàng)目在建設(shè)過程中，業(yè)主、建筑師、總包、監(jiān)理要求極高，針對幕墻施工有對應(yīng)地管理手段和措施，現(xiàn)場驗(yàn)收程序嚴(yán)謹(jǐn);幕墻工程質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)高，不僅要達(dá)到驗(yàn)收合格標(biāo)準(zhǔn)，同時要確保整體工程獲得“魯班獎”，施工過程中項(xiàng)目還舉辦了多場省級和國家級的現(xiàn)場觀摩會。可以預(yù)見，今年年底前，將有一個超高標(biāo)準(zhǔn)的示范工程，宛如一艘“文化巨輪”揚(yáng)帆珠江，呈現(xiàn)在世人面前。
參考文獻(xiàn)：
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[8] GB 50429-2007,《鋁合金（詞條“合金”由行業(yè)大百科提供）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》,中國計(jì)劃出版社2008
作者單位：武漢凌云建筑裝飾工程有限公司
