圖23
圖24
為保證項目使用安全可靠，所有計算不能通過的778塊玻璃全部采用熱彎技術(shù)實現(xiàn)玻璃曲面效果。
對于滿足計算要求的玻璃由于玻璃板塊平面翹曲階差范圍涵蓋0-140mm之間，考慮到目前國內(nèi)外冷彎技術(shù)實施案例、使用安全要求及效益最大化原則，經(jīng)過安全與經(jīng)濟性價比綜合分析(如圖3.5.4)。確定大鳥屋面冷彎玻璃，在計算滿足要求但平面翹曲值大于60mm的玻璃板塊采用熱彎技術(shù)實現(xiàn)曲面造型。
最終應(yīng)用于工程的玻璃冷彎原則為平面翹曲值大于60mm的全玻璃和翹曲值小于60mm但計算無法滿足要求的玻璃板塊采用熱彎成型技術(shù)，其余玻璃全部采用冷彎技術(shù)(占比80%)。
圖25
圖26 玻璃強度設(shè)計值表
第二部分、冷彎玻璃邊緣加工要求與玻璃應(yīng)力檢測
所有玻璃采用優(yōu)質(zhì)原片進行加工，并玻璃四周邊均需要進行機械磨邊處理，磨輪目數(shù)應(yīng)不低于200目以上。
安裝過程中對實施冷彎技術(shù)的玻璃實行過程中應(yīng)力檢測，確保安裝工藝滿足玻璃安全要求。安裝完畢的玻璃應(yīng)進行抽樣應(yīng)力檢測(圖27)，確保玻璃應(yīng)力在安全使用范圍內(nèi)。
第三部分、實驗樣板驗證
為了更好的驗證冷彎技術(shù)理論，針對本項目分別進行了多項實驗論證。在工廠實驗室分別進行多組，多種規(guī)格玻璃進行冷彎模擬實驗，實驗結(jié)果證明樣品實驗滿足理論結(jié)果要求(圖28)。
圖27玻璃應(yīng)力檢測
圖28玻璃工廠冷彎實驗
根據(jù)大鳥屋面建筑BIM模型分析數(shù)據(jù)，樣板選擇在30-120mm翹曲值范圍，嚴格按照冷彎工藝和安裝要求制作實體樣本(如圖3.5.8)。樣板制作完成后經(jīng)過一年的全天候測試，玻璃樣板未發(fā)生破裂和自爆的情況。
a.玻璃冷彎現(xiàn)場安裝 過程 b 現(xiàn)場試驗樣板
四、大鳥型屋面的排水設(shè)計要點
大鳥屋面面積總面積共35710平方米,其中玻璃屋面面積22561 平方米，鋁百葉13149 平方米。由于大鳥屋面是異型屋面體系，屋面標高呈山丘狀布置，標高從56米到46米形成不規(guī)律性變化。在屋面防水設(shè)計過程中依據(jù)《建筑給排水設(shè)計規(guī)范》和《室外排水設(shè)計規(guī)范》進行設(shè)計，屋面排水采用有組織內(nèi)排水系統(tǒng)，屋面最大排水坡度為24%，最小排水坡度為3%。雨水經(jīng)過在屋面按排水路徑設(shè)置的300毫米不銹鋼高擋水堰實現(xiàn)有組織排水，雨水經(jīng)擋水堰(圖32、圖33)擋水后排入深500毫米，寬1000毫米的截水溝(圖34)，并匯集至2000×1500×1000(H)毫米的集水坑。最后通過虹吸雨水系統(tǒng)排出，接自集水坑的雨水管沿鋼結(jié)構(gòu)V型撐設(shè)置。大鳥屋面采用虹吸排水系統(tǒng)，設(shè)計重現(xiàn)期為50年。
大鳥屋面整體排水路線布置(如圖4.1.1、圖4.1.2)，紅色箭頭代表屋面排水路線，紅色鋸齒狀線為屋面300毫米高擋水板(如圖4.1.3、圖4.1.4)，藍色線條為屋面集水溝與集水井。300毫米高擋水堰板沿標高45.8米到標高45.2米位置斜向布置，形成有組織擋水圍堰。
圖30 屋面整體排水布置圖
圖31 屋面整體排水路徑詳圖
大鳥屋面檐口收邊設(shè)計采用圓弧鋁合金（詞條“合金”由行業(yè)大百科提供）單板組成(如圖4.1.5)，曲面鋁板沿建筑邊緣線呈流線狀布置，形成完美的建筑曲線。
圖33截水溝節(jié)點
圖34屋面鋁板收邊節(jié)點
五、大鳥屋面玻璃幕墻施工設(shè)計要點
1、大鳥形屋面測量放線
由于大鳥形屋面是半層薄殼鋼結(jié)構(gòu)體系(圖35)，是整體連貫的流線型雙曲面，施工現(xiàn)場工況復(fù)雜。整個屋面共144000個測量數(shù)據(jù) 、10000多個異形網(wǎng)格、6947塊尺寸不一的玻璃板塊鋼結(jié)構(gòu)施工偏差和自身柔性變形對幕墻的使用安全產(chǎn)生較大影響。
如何保證鋼結(jié)構(gòu)的定位準確至關(guān)重要。本工程運用全BIM技術(shù)對屋面體系進行建模，測量放線利用BIM模型來復(fù)核大鳥形屋面鋼結(jié)構(gòu)，并反饋測量數(shù)據(jù)至BIM模型并實時修證，依據(jù)最終BIM模型進行現(xiàn)場大鳥形屋面測量放線工作，測量時，所有控制點均由BIM模型取出。同時測量數(shù)據(jù)直接輸入BIM模型進行核對及分析。整個過程通過BIM模型實現(xiàn)數(shù)據(jù)化控制及管理，以保證本工程的測量定位質(zhì)量。
圖35 屋面鋼結(jié)構(gòu)測量放線
2、大鳥形屋面分區(qū)對稱施工設(shè)計要求
由于大鳥形屋面造型新穎，其幕墻面積達35800余平米，施工面大，在實際施工過程中不可能一次性展開施工，施工過程中依據(jù)大鳥形屋面造型及其鋼結(jié)構(gòu)分區(qū)將本項目劃分為兩個大施工區(qū)域，同時細化為十個小施工區(qū)域，十個分區(qū)分別為1區(qū)、2區(qū)、3A區(qū)、3B區(qū)、4A區(qū)、4B區(qū)、
5A區(qū)、5B區(qū)、6區(qū)、7區(qū)(圖36);在施工過程中進行對稱分區(qū)施工，以確保屋面鋼結(jié)構(gòu)受力均衡。
圖36 屋面施工區(qū)域分布圖
3、大鳥形屋面幕墻安裝設(shè)計要點
大鳥形屋面安裝時，分為兩個主要階段：第一階段是T形件及龍骨等支撐結(jié)構(gòu)階段(圖37); 第二階段是玻璃面板、鋁合金格珊安裝及注膠階段(如圖38、圖39)。
圖37 屋面鋁龍骨示意圖
圖38 屋面鋼龍骨示意圖
轉(zhuǎn)接件安裝在整體分格定線后，根據(jù)施工圖紙以及測量的支撐定位點將已經(jīng)加工完成的鋼制轉(zhuǎn)接 件焊接在網(wǎng)架上，并依照水平分格線進行調(diào)整，待調(diào)整完畢后就可滿焊固定。
龍骨體系施工安裝時根據(jù)鋼梁上的中心線確定龍骨的中心位置，根據(jù)相鄰2個交叉點的標高數(shù)據(jù)確定龍骨的高度，施工時通過水準儀進行檢測和施工，確保龍骨施工的精度，調(diào)整好龍骨位置后進行龍骨固定。
因為本項目大鳥形屋面造型為曲面操行，在玻璃板塊的實際安裝過程中不會呈水平狀態(tài)，玻璃分格之間存在高差，需現(xiàn)場通過冷彎技術(shù)進行安裝調(diào)整。現(xiàn)場利用不銹鋼矩形球鉸玻璃夾板通過加長螺栓對玻璃板塊進行加壓，將玻璃板塊壓至安裝位置，利用安裝玻璃壓塊固定玻璃面板，玻璃面板固定后卸下不銹鋼矩形球鉸玻璃夾板安裝。
圖39屋面玻璃安裝節(jié)點
在安裝過程中同一平面的玻璃平整度要控制在3mm以內(nèi)，嵌縫的寬度誤差也控制在2mm以內(nèi)。玻璃板塊安裝調(diào)整完成后，玻璃幕墻四周之間的縫隙，內(nèi)外表面用密封膠連接密封，保證接縫嚴密不漏水，該工序是防雨水滲漏和空氣滲透的關(guān)鍵工序。
圖40 大鳥型屋面施工過程照片
五、結(jié)語
由于本工程是世界上最大面積的單層薄殼結(jié)構(gòu)采光頂，也是蘇州市的地標性建筑，無論從建筑形體還是建筑結(jié)構(gòu)形式和大面積冷彎玻璃的應(yīng)用都是史無前例的。該項目無論在設(shè)計、加工、現(xiàn)場施工上都遇到前所未有的技術(shù)難題。
創(chuàng)新幕墻技術(shù)為實現(xiàn)現(xiàn)代地標建筑的設(shè)計理想奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，不斷探索和實踐的工匠精神為建筑藝術(shù)之美和建筑空間效果的完美呈現(xiàn)提供了無限可能，隨著蘇州中心廣場項目“未來之翼”幕墻工程的逐步推進，異形玻璃幕墻、曲面幕墻、雙曲面幕墻等高難度幕墻種類以及復(fù)雜幕墻系統(tǒng)施工在內(nèi)的眾多技術(shù)難題正在被一一顛覆和破解，當難題不再，建筑才能真正展現(xiàn)其自由之美，“未來之翼”也將驚艷展翅亮相蘇州金雞湖畔。
隨著這座世界獨一無二采光頂建筑的順利落成，這座舉世聞名的建筑也將開創(chuàng)世界幕墻史上一個新的奇跡。
參考文獻
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