上海世博園西班牙國家館外裝飾工程設(shè)計(jì)

中國幕墻網(wǎng) 2016年會(huì)論文集系列 未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載　違者必究

　　一、 引言

　　中國2010年上海世界博覽會(huì)(Expo 2010)，是第41屆世界博覽會(huì)，于2010年5月1日至10月31日期間，在中國上海市舉行。此次世博會(huì)也是由中國舉辦的首屆世界博覽會(huì)。上海世博會(huì)以“城市，讓生活更美好”(Better City, Better Life)為主題，總投資達(dá)450億人民幣，創(chuàng)造了世界博覽會(huì)史上最大規(guī)模記錄，同時(shí)超越7000萬的參觀人數(shù)也創(chuàng)下了歷屆世博之最。

　　世博會(huì)西班牙館展館(圖1)是一座復(fù)古而創(chuàng)新的“藤條籃子”建筑，外墻由藤條裝飾，通過鋼結(jié)構(gòu)支架來支撐，呈現(xiàn)波浪起伏的流線型。

　　8524個(gè)藤條板不同質(zhì)地顏色各異，面積將達(dá)到12000平方米，每塊藤板顏色不一，它們會(huì)略帶抽象地拼搭出“日”、“月”、“友”等漢字，表達(dá)設(shè)計(jì)師對(duì)中國文化的理解(圖2)。

　　西班牙館外墻由藤條板、支撐鋼結(jié)構(gòu)及玻璃面板（詞條“玻璃面板”由行業(yè)大百科提供）組成，陽光可透過藤條縫隙，灑落在展館內(nèi)部(圖3)。

　　由于西班牙館外墻采用了獨(dú)特的建筑造型設(shè)計(jì)及新穎的外墻材料，針對(duì)其異形曲面的擬合、龍骨（詞條“龍骨”由行業(yè)大百科提供）與鋼結(jié)構(gòu)及玻璃連接節(jié)點(diǎn)（詞條“節(jié)點(diǎn)”由行業(yè)大百科提供）的設(shè)計(jì)、藤條板的加工制作及安裝等設(shè)計(jì)施工中的重點(diǎn)及難點(diǎn)，方案設(shè)計(jì)采用的“萬向球鉸圓盤”構(gòu)造節(jié)點(diǎn)及碳鋼鋼棒夾具方案，考慮到了施工及加工工序中會(huì)出現(xiàn)的各類誤差、安裝調(diào)節(jié)需求及外墻曲面擬合的效果，工序簡潔可行，經(jīng)過了實(shí)際工程的檢驗(yàn)，達(dá)到了建筑師預(yù)期的立面效果。

　　二、 工程概況

　　西班牙西鄰葡萄牙，南隔直布羅陀海峽與非洲的摩洛哥相望，東北與法國、安道爾接壤，國土面積50.6萬平方公里，人口4520萬。其國家以獨(dú)特的西班牙斗牛文化及弗拉明戈現(xiàn)代激情舞聞名于世界。

　　西班牙國家館位于上海世博園C片區(qū)，為上海世博會(huì)面積最大的自建館之一，參展規(guī)模之大也創(chuàng)下西班牙參加世博會(huì)的新紀(jì)錄，展館由西班牙著名女建筑師貝娜蒂塔·塔格利亞布設(shè)計(jì)(圖4)，其展館主題：我們世代相傳的城市。

　　整個(gè)展館外墻建筑設(shè)計(jì)采用在中國和西班牙普遍應(yīng)用于工程建設(shè)和生活當(dāng)中的植物---藤條作為溝通兩國文化的橋梁和紐帶。而建筑外觀的設(shè)計(jì)靈感則來自于西班牙弗拉明戈現(xiàn)代激情舞，靈動(dòng)的藤條板立面如同舞者飛揚(yáng)的裙擺，亦如同地中海翻卷的浪花(圖5)。

　　西班牙館建筑面積7624平方米，地上三層，建筑高度20米，建筑耐火等級(jí)為二級(jí)，按7度抗震設(shè)防裂度進(jìn)行設(shè)防。建筑設(shè)計(jì)使用年限為1年(臨時(shí)性建筑)。西班牙館建筑幕墻共有玻璃幕墻、鋁板幕墻、藤板幕墻、鈦錳合金板等形式，幕墻面積約為25000平方米。幕墻的重點(diǎn)為異型玻璃幕墻和藤板幕墻。

　　三、 異型玻璃幕墻的設(shè)計(jì)及安裝

　　由于建筑設(shè)計(jì)來源弗朗門戈激情舞蹈裙擺的造型，導(dǎo)致外玻璃幕墻的造型異常復(fù)雜，對(duì)玻璃連接的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和玻璃面板的規(guī)格提出了較高要求，并且由于建筑功能和建筑設(shè)計(jì)的要求，幕墻玻璃安裝必須在主體支撐鋼結(jié)構(gòu)的室內(nèi)側(cè)，如此工程特點(diǎn)決定了玻璃板塊玻璃形狀的選擇、幕墻玻璃與主體鋼結(jié)構(gòu)連接的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、玻璃板塊間的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)必須滿足異型曲面的擬合及安裝調(diào)節(jié)的需求，而由于幕墻玻璃安裝在主體支撐鋼結(jié)構(gòu)的室內(nèi)側(cè)，幕墻玻璃與主體支撐鋼結(jié)構(gòu)間的連接裝置必須可以調(diào)整，以為保證此連接裝置不但可以適應(yīng)主體鋼結(jié)構(gòu)的變形，也可以保證幕墻玻璃安裝曲面的規(guī)則統(tǒng)一。

　　3.1、玻璃分格及龍骨布置設(shè)計(jì)

　　在進(jìn)行玻璃幕墻分格設(shè)計(jì)時(shí)，我們考慮采用以下措施以滿足工程特點(diǎn)的要求：

　　a.玻璃板塊分格設(shè)計(jì)根據(jù)三點(diǎn)共面的原則，采用三角形平板玻璃擬合整個(gè)曲面，在滿足曲面效果的基礎(chǔ)上，有效的降低了曲面玻璃的加工難度及工程造價(jià)，極大的縮短了工期。每個(gè)節(jié)點(diǎn)集中處采用六塊三角形玻璃拼接的形式(圖6);

　　b.幕墻支撐鋼龍骨布置的形態(tài)采用螺旋式布置的原則，來適應(yīng)建筑造型的形態(tài)，玻璃斜向龍骨按統(tǒng)一方向布置。為保證建筑幕墻的整齊劃一，螺旋式布置的鋼龍骨為平行四邊形形式，豎龍骨與主體鋼結(jié)構(gòu)豎向鋼架對(duì)齊。平行四邊形內(nèi)采用兩塊三角形玻璃(圖7)。

　　3.2、玻璃幕墻防水及構(gòu)造連接設(shè)計(jì)

　　由于建筑功能和建筑設(shè)計(jì)的要求，幕墻玻璃位于主體支撐鋼結(jié)構(gòu)的室內(nèi)側(cè)，為保證玻璃幕墻的排水（詞條“排水”由行業(yè)大百科提供），玻璃的平行四邊形龍骨仍置于玻璃室內(nèi)側(cè)，室外除了預(yù)留與主體鋼結(jié)構(gòu)連接處的構(gòu)件，其余為完整的玻璃面，玻璃與玻璃間、玻璃與主體連接件（詞條“連接件”由行業(yè)大百科提供）間采用耐候密封膠（詞條“耐候密封膠”由行業(yè)大百科提供）密封，形成完整而平滑的防水面(圖8);

　　整個(gè)玻璃幕墻結(jié)構(gòu)受力體系：三角形玻璃與玻璃內(nèi)側(cè)的鋼龍骨通過壓塊固定，玻璃受力模型為兩邊簡支，一邊自由;玻璃內(nèi)側(cè)鋼龍骨通過球鉸組件與鋼制萬向圓盤連接，玻璃龍骨未簡支梁受力模型;鋼制萬向圓盤通過可調(diào)鋼套管與外側(cè)的主體鋼結(jié)構(gòu)焊接固定。

　　三角形玻璃采用6+1.14pvb+6+12A+8Low-e中空夾膠玻璃配置，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，我們選取了最不利受力單元板塊進(jìn)行分析，結(jié)果如圖9、圖10所示：

　　與主體結(jié)構(gòu)（詞條“主體結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）連接鋼套管應(yīng)力（詞條“應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供）分析結(jié)果如圖11所示：

　　3.3、萬向球鉸圓盤的設(shè)計(jì)

　　為滿足不同角度組合的玻璃龍骨的連接、為吸收不同三角玻璃平面的各類夾角、為調(diào)節(jié)各類構(gòu)件的施工及加工誤差，本工程設(shè)計(jì)采用了萬向球鉸圓盤的構(gòu)件節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，此連接系統(tǒng)主要包含以下各構(gòu)件(圖12)：1--連接件，2--圓形裝飾蓋板，3--法蘭盤，4--球鉸組件。

　　萬向球鉸圓盤的工作原理及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)如下(圖14)：

　　1、其中不銹鋼鉸接球采用M10的不銹鋼對(duì)穿螺桿與鋼塊栓接，通過螺紋可以實(shí)現(xiàn)連接鋼塊的進(jìn)深向尺寸調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)幕墻鋼龍骨徑向加工及施工安裝誤差的吸收，連接鋼塊與幕墻鋼龍骨采用不銹鋼沉頭螺釘固定。

　　2、不銹鋼球鉸可在法蘭盤鋼槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)萬向角度的滑動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)，可以滿足不同玻璃板塊龍骨夾角組合及玻璃平面不同夾角組合的各類需求，此設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的精髓所在，完美的解決了三角形玻璃板塊曲面擬合的施工及安裝難點(diǎn)。

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