楊青龍

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑的外觀也越來越富有表現(xiàn)力，相比較傳統(tǒng)建筑的外立面，現(xiàn)代建筑立面越來越活躍和自由，曲面異形的外觀成為建筑師經(jīng)常表達(dá)的建筑形式。本文對立潤富達(dá)廣場項(xiàng)目曲面采光頂異形曲面系統(tǒng)的重難點(diǎn)進(jìn)行分析，并提出切合實(shí)際的施工工藝和解決方案。

關(guān)鍵詞：曲面異形;采光頂;連接設(shè)計(jì)

一、工程概況

本項(xiàng)目位于廣東省深圳市南山區(qū)南頭街道。幕墻總面積12萬平方米。其中采光頂位于裙房頂，整個(gè)采光頂由多個(gè)曲面組成，整體效果呈現(xiàn)為水波狀，由形狀不一的三角形玻璃面板擬合而成。玻璃采用鋼化中空夾膠玻璃，龍骨為鋁合金型材。

二、工程特點(diǎn)

該異形曲面采光頂系統(tǒng)由一個(gè)個(gè)三角形板塊拼接而成，在交接處一共有6個(gè)板塊交匯，最關(guān)鍵的位置就是6根桿件的匯交處的連接，因?yàn)椴晒忭敒楫愋吻妫栽诮粎R處的6塊玻璃面板也不在同一平面內(nèi)，相交處的桿件連接就要求可以在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

三、交匯點(diǎn)連接設(shè)計(jì)

連接設(shè)計(jì)需要解決空間桿件不同角度的轉(zhuǎn)動(dòng)所造成的設(shè)計(jì)、加工、安裝上的困難。一般多點(diǎn)匯交的連接點(diǎn)都是在同一平面上的，可以在一個(gè)平面內(nèi)不同角度里轉(zhuǎn)動(dòng)，但是無法實(shí)現(xiàn)空間中不同角度的轉(zhuǎn)動(dòng)。如米蘭Mero系統(tǒng)、德國Gatner系統(tǒng)、南京牛首山佛頂宮等。這些系統(tǒng)都只能繞著中間的圓環(huán)平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)，不能在圓環(huán)軸向平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

本工程的連接設(shè)計(jì)參考了上述幾種系統(tǒng)的連接方案，總的思路就是中間一個(gè)圓環(huán)，這樣可以滿足平面內(nèi)不同角度的調(diào)節(jié)，只需在此基礎(chǔ)上再增加軸向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)的構(gòu)造即可。參考耳板的連接構(gòu)造，在連接鋼板處用銷軸連接，就解決了軸向調(diào)節(jié)的問題。同時(shí)我們通過三維建模發(fā)現(xiàn)在同一個(gè)交點(diǎn)處的玻璃面板存在高低差，所以還需要能調(diào)節(jié)高低的一個(gè)構(gòu)造。最終進(jìn)過反復(fù)設(shè)計(jì)，實(shí)物如下圖所示。

四、連接節(jié)點(diǎn)的受力分析

交匯處的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)接件多。需從傳力途徑一個(gè)一個(gè)零部件進(jìn)行分析。傳力途徑為：龍骨通過螺栓傳遞集中力到連接耳板，耳板和帶滑槽的耳板之間通過螺栓傳遞荷載，帶滑槽的耳板又通過機(jī)械連接卡槽卡到帶槽連接件，帶槽連接件通過機(jī)制螺絲連到十字形連接件，十字形連接件直接通過十字件卡到定制調(diào)整支座上。力的作用點(diǎn)放在耳板的連接銷軸上，計(jì)算各個(gè)零件時(shí)力都在這個(gè)位置。

由上所示，連接橫梁的螺栓受力有偏心，螺栓需要計(jì)算抗剪及鋁型材的局部承壓;耳板的連接銷軸應(yīng)按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50017-2017，11.6銷軸連接的構(gòu)造要求進(jìn)行設(shè)計(jì)及計(jì)算。

這種連接節(jié)點(diǎn)，除了構(gòu)造和公式驗(yàn)算要滿足規(guī)范要求外，還應(yīng)采用有限元軟件進(jìn)行節(jié)點(diǎn)受力分析。通過對各個(gè)零件的受力分析，可以注意到節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中哪些部位應(yīng)該局部加厚。還有螺栓連接，耳板銷軸連接設(shè)計(jì)時(shí)，都應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求。

五、連接設(shè)計(jì)的其他問題

采光頂為不規(guī)則曲面，玻璃面板之間不共面，玻璃接縫處的角度多樣。所以連接的副框需要有一定角度的調(diào)解空間，副框設(shè)計(jì)成類似合頁狀的，適應(yīng)不同角度板塊的安裝。玻璃與玻璃接縫隱框處理，接縫用硅酮耐候密封膠填充，玻璃表面不會(huì)形成明顯的臺(tái)階，可以進(jìn)行無障礙排水，且膠縫質(zhì)量容易控制，防水性能及外觀效果可以大大提高。

六、結(jié)束語

從上面異形曲面采光頂?shù)脑O(shè)計(jì)方案介紹，可以看到曲面玻璃的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是解決6個(gè)龍骨交匯點(diǎn)的連接設(shè)計(jì)。節(jié)點(diǎn)方案需要綜合考慮調(diào)節(jié)、加工、安裝等因素，才能實(shí)現(xiàn)建筑應(yīng)有的功能和效果。本文設(shè)計(jì)的連接節(jié)點(diǎn)可以左右轉(zhuǎn)動(dòng)，上下調(diào)節(jié)，以及軸向平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，適用于類似的不規(guī)則不共面的多桿件連接節(jié)點(diǎn)。在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)還需根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算校核，對連接節(jié)點(diǎn)的局部壁厚進(jìn)行加強(qiáng)處理。對類似三角形玻璃空間幕墻的設(shè)計(jì)，需各個(gè)玻璃板塊形狀進(jìn)行分析歸類，在滿足規(guī)范要求的前提下進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

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