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技术交流 | 错位双曲面单元式幕墙的设计与施工

发布日期:2021-04-19 09:24:09   来源 : unknown    作者 :unknown    浏览量 :37
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律动的美妙音符|上海国际传媒港项目具有建筑外立面造型复杂、面板种类繁多、外观细节要求严格等特点,项目包含框架式玻璃幕墙、单元式玻璃幕墙、铝板幕墙、铝合金吊顶、雨蓬、栏杆、百叶、金属屋面等幕墙系统。项目的重难点在于——错位双曲面单元式幕墙的设计与施工。

       本文将通过介绍工程的错位双曲面单元式幕墙的设计、加工与吊装,特别是错位双曲面单元幕墙构造设计、板块的组装、玻璃面板静压冷弯等技术,对单元式幕墙的设计、加工与施工,提供新的思路及管理办法,也为今后类似工程的实际应用,提供重要参考价值。

  1、工程概况

  上海国际传媒港的工程代号:上海黄浦江南延伸段WS5单元188S-M-1地块项目,位于上海市徐汇区,地块北临龙文路、南临规划九路、西临云谣路、东临龙腾大道,幕墙面积约3.4万平方米。项目分为M1、M2、M3、M4共4栋楼。M1为Imax影院,建筑高度29.85米,共4层;M2为办公楼,建筑高度39.85米,共7层;M3为办公楼,建筑高度39.85米,共7层;M4为商业裙楼,建筑高度23.85米,共3层。(如图1.1、图1.2)

                                                  图1.1上海黄浦江南延伸段WS5单元188S-M-1地块幕墙工程效果图

                                                                         图1.2 项目各栋楼分布平面示意图

  错位双曲面单元式幕墙分布于M2楼及M3楼,两栋楼的南北立面均呈双曲面造型,其中,M2楼南立面、M3楼北立面在层间位置向内退一段距离,内退的距离从弧形中间向两边逐渐减小,并且每层的完成面向内倾斜,从而形成内倾内退的错位双曲面幕墙造型;类似地,M2楼北立面、M3楼南立面,在层间位置向外凸出一段距离,凸出的距离从弧形中间向两边逐渐减小,并且每层的完成面向外倾斜,从而形成外倾外凸的错位双曲面幕墙造型。(如图1.3、图1.4)

    图1.3内倾内退造型的错位双曲面幕墙效果图 图1.4外倾外凸造型的错位双曲面幕墙效果图

      2、错位双曲面单元式幕墙的设计

  2.1、外观设计特点

  M2、M3外立面为带竖向大装饰线条的错位双曲面幕墙,装饰线条表面设置不同颜色且呈一定规律分布,结合层间进退变化的造型,形成优美的曲线效果。(如图2.1)

                                                                                            图2.1M2楼效果图

  M2、M3楼对称分布,幕墙构造形式一致,区别在于两者南北立面错位尺寸的大小,下面以M2楼为例进行介绍。

  M2楼南立面,3层以上为内倾内退的错位双曲面幕墙:采用400mm宽的铝合金装饰线条,幕墙竖向为往上每层内退一定距离,内退的距离从弧形中间(最大距离927mm)向两边逐渐减小,同时幕墙面向内倾斜,从而形成向内错位的双曲面幕墙。

  M2楼北立面,3层以上为外倾外凸的错位双曲面幕墙:采用400mm宽的铝合金装饰线条,幕墙竖向为往上每层外凸一定距离,外凸的距离从弧形中间(最大距离538mm)向两边逐渐减小,同时幕墙面向外倾斜,从而形成向外错位的双曲面幕墙。

  M2楼东、西立面,3层以上为带400mm宽铝合金装饰条平面幕墙,其与南北立面的错位双曲面幕墙联合成整体,使整个建筑外装饰效果更协调,不同颜色的装饰线条相互辉映、极具动感。

  2.2、错位双曲面幕墙分析

  M2南北面的错位双曲面幕墙,通过建筑造型分析,幕墙中每个分格的立柱倾斜角度不一样,且弧形退台(凸台)的尺寸从中间向两边逐渐减小,同时还需配合立面不同高度的装饰线条,若采用传统的CAD建模模拟,将耗费大量的人力且不便于模型的检查校核,因此,本项目的错位双曲面幕墙采用BIM技术--犀牛+Grasshopper参数化技术进行应用。

  首先,根据建筑要求建立幕墙表皮,并进行幕墙板块划分(如图2.2)。

                                                                           图2.2M2南立面错位双曲面幕墙表皮模型

  其次,本项目3层以上采用单元式幕墙进行设计,双曲面幕墙整体由每个倾斜进退造型的单元板块组成,单元板块存在翘曲值。通过编制参数化模块,根据设计要求设定幕墙板块翘曲值的区间,软件将会自动对每个曲面板块进行翘曲值分折,以不同颜色进行区别(如图2.3),红色板块显示的是翘曲值超出设定数值范围的板块,绿色板块为设定数值范围内的板块。

                                                                          图2.3错位双曲面板块翘曲值分析图

       最后,经分析,若单元板块的翘曲值过大,将使得单元板块难以设计及加工。通过编制参数化模块,使幕墙面整体圆滑过渡,重新生成模型,达到最终能够满足建筑外观要求的效果(如图2.4)。

                                                                                     图2.4 错位双曲面板块拟合图

  2.3、幕墙系统构造

  本项目M2楼南北立面,由于倾斜弧形的双曲外立面造型,且上下单元板块之间存在错位,如果采用传统的平板单元板块拼接弧形幕墙、层间错位部位采用构件式幕墙的形式,将使得幕墙的双曲面效果将变得生硬、不自然,且错位部位的连接复杂、施工工序变得繁琐、安装成本较高、工期较长、幕墙整体精度难以控制。因此,经过反复研究论证,结合幕墙造型及参数化模型分析,我方设计了一种错位双曲面单元式幕墙系统,将错位部位的退台(凸台)与立面单元板块设计为一个整体,玻璃面板通过静压冷弯附在双曲面单元框架上,形成错位双曲面单元式幕墙板块。(如图2.5)

项目
幕墙
板块
错位
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