在南、北立面的馬鞍通道人口處,由于外形和玻璃分割線所限,使鋼結(jié)構(gòu)龍骨的加工和玻璃的加工安裝碰到很大的難題。
固定玻璃的次龍骨是曲線形,而固定玻璃的槽口又要與玻璃的邊緣對應(yīng),這就出現(xiàn)了次龍骨為曲線扭曲形狀;異形邊雙曲面玻璃最大長度達
3680mmXl200mm,這在國內(nèi)玻璃加工業(yè)是從未遇到過的難題。經(jīng)多次論證和試驗,確定了加工安裝方案:
①鋼龍骨的分兩步進行,首先將龍骨的外形按設(shè)計要求的曲線制作成形,保證將誤差控制在土1.5mm之內(nèi),并預(yù)安裝到位,再按每隔lOOmm作一個與玻璃面的切線對應(yīng)點,確定扭曲度數(shù)并逐級校正成形,確保玻璃邊緣與龍骨槽口吻合。
②異形雙曲面玻璃的加工采取每片玻璃對應(yīng)一個鋼
模具的辦法。用網(wǎng)格式空間模形確定玻璃下料尺寸。在模具制作時按網(wǎng)格橫線條的曲度將鋼管彎曲成形。每隔lOOmm一根曲形鋼管并按網(wǎng)格的豎向線條曲度拼接成空間雙曲面模具,并預(yù)留出玻璃在燒制過程中回彈尺寸余量,保證玻璃的曲面偏差在±2.5mm之內(nèi),外形尺寸偏差在±3mm之內(nèi)。
經(jīng)過嚴(yán)格的對加工制作、現(xiàn)場安裝每道工序控制,解決了一個又一個的技術(shù)難題,一個由360個鋼模具加工出來的尺寸各異、形狀不同的玻璃馬鞍體通道如期建成,完美的達到了建筑效果的要求。
3、玻璃旋體
四個各具特色空間玻璃旋體的共同特點是在豎向坐標(biāo)的一系列圓心隨著高度的變化在空間不斷飄移,每一層玻璃水平分割線的圓心坐標(biāo)位置各不一樣,最大相差3670mm,并由半徑不斷變化的圓弧在空間組合形成空間弧面。旋體最高為38.5m并高出屋面8.5m異形玻璃的基本分割為1000mmXl000mm。(如圖)

1號旋體的最大直徑為24m,最小直徑為15.8m,總高度34m。玻璃為上下兩點支承,玻璃之間為
搭接開縫式連接,安裝在鋼結(jié)構(gòu)的外側(cè);2號旋體的最大直徑為25m,最小直徑為19.5m,總高度為34m,玻璃為上下兩點支承,玻璃之間為搭接開縫式連接,安裝在
鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè);3號旋體的
截面為大、小圓相交,并分室內(nèi)、室外兩部分。大圓最大直徑18m,小圓最小直徑13m,總高度為38.5m;玻璃均為四點支承,玻璃之間為搭接閉縫式連接,室內(nèi)為鋼化夾膠玻璃,室外為中空
鋼化玻璃。在3號旋體的頂部設(shè)置了點支式斜面
玻璃采光頂;4號旋體的截面隨圓形,豎向支承結(jié)構(gòu)和豎向玻璃縫均為螺旋式,旋體總高度為32.8m,玻璃為上、下兩點支承,玻璃之間為搭接開縫式連接,玻璃安裝在鋼結(jié)構(gòu)的外側(cè)。(如圖10)

圖10 空間玻璃旋體實拍圖
空間玻璃旋體鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工難點在于結(jié)構(gòu)空間組合的任意性.共計320根體形各異的鋼管需要進行空間三維加工,其中主管為q0159X 6mm,次管為120X 60X 5mm矩形管,結(jié)構(gòu)與
玻璃板面是通過不銹
鋼爪件連接,安裝精度要求極高。在6200個玻璃安裝
點上,每個點的尺寸誤差都必須控制在土2mm之內(nèi)。
為解決技術(shù)難題,在設(shè)計中根據(jù)工程特點發(fā)明了新的節(jié)點并使用在本工程上:“雙頭連接駁接頭”、“可調(diào)式
轉(zhuǎn)角支承爪件”、“雙層玻璃定位夾”等,都是針對本工程設(shè)計的特殊節(jié)點。既解決了設(shè)計于施工難題又滿足了建筑造型的要求。
在
結(jié)構(gòu)設(shè)計上充分利用先進的結(jié)構(gòu)計算軟件建立四個旋體的空間模型,對旋體的每一條
桿件都進行靜力學(xué)和動力學(xué)的分析。確保結(jié)構(gòu)的安全性。
由于該結(jié)構(gòu)體系為空間變化,形體復(fù)雜,一方面要保證龍骨結(jié)構(gòu)視覺造型上的藝術(shù)性,另一方面還要控制鋼結(jié)構(gòu)加工、安裝的誤差。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用專用3D建模軟件,準(zhǔn)確確定弦體曲面位置和結(jié)構(gòu)的空間參數(shù),以保證施工圖設(shè)計和加工工藝的精確度;工廠加工時采用了三維
剛性胎模控制、檢測幾何尺寸保證每根鋼管的空間
彎曲度;現(xiàn)場安裝時將每根鋼管的電腦定位座標(biāo)用全站儀三維空間定位,再用激光經(jīng)緯儀配合跟蹤測量,以確保玻璃安裝時準(zhǔn)確無誤。
在北京天文館新館玻璃幕墻和玻璃旋體施工中采用了多項新工藝、
新材料、新技術(shù),其難度之大精度之高為國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)和幕墻的設(shè)計、安裝所不多見的,其中許多地方都打破了常規(guī),為國內(nèi)幕墻特殊異型鋼結(jié)構(gòu)的安裝,積累了豐富的經(jīng)驗。
參考文獻
[1)《jC京天文部館新館施工圖技術(shù)說明》——深圳三鑫公司
[2]《
點支式玻璃幕墻設(shè)計與施工》——
王德勤
[3]《北京天文館新館幕墻工程施工工藝》——深圳三鑫公司
[4]《北京天文館新館幕墻結(jié)構(gòu)相關(guān)技術(shù)》——王德勤
[5]《
玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》
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