4、工程案例分析
4.1北京首都國際機場擴建工程T3航站樓
1)、大板塊玻璃幕墻
玻璃幕墻以大分格、大跨度玻璃為主(最大玻璃規(guī)格為3464x2500)。為滿足建筑師對視覺效果的要求，玻璃幕墻采用三角形空間鋼桁架結(jié)構(gòu)作為主受力體系，以橫向鋁合金橫梁作為抗風(fēng)、以豎向吊桿作為豎向承重、從而形成可靠的幕墻結(jié)構(gòu)體系，實現(xiàn)了具有通透視覺，宏偉壯觀的建筑幕墻。
2)、大鋁合金橫梁
為滿足建筑使用要求，在幕墻外部設(shè)置水平遮陽板，結(jié)合幕墻的結(jié)構(gòu)體系，綜合考慮之下，將橫向水平鋁合金橫梁截面（詞條“截面”由行業(yè)大百科提供）向幕墻玻璃面外延伸形成一定寬度，具有遮陽效果，同時本橫梁又作為幕墻結(jié)構(gòu)體系中水平抗風(fēng)桿件，從而既滿足了建筑要求，又滿足了結(jié)構(gòu)受力要求，可謂是建筑與結(jié)構(gòu)經(jīng)典的結(jié)合。
鋁合金橫梁主要承受水平方向的風(fēng)荷載、地震荷載、維護荷載等作用力。大跨度鋁合金橫梁自身的強度、剛度滿足設(shè)計要求，并通過支座將荷載傳遞給主支承桁架體系，支座的設(shè)計還應(yīng)能滿足垂直荷載產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，并可實現(xiàn)橫梁三維方向的調(diào)整，以保證橫梁的安裝精度。豎直方向的荷載(重力荷載、雪荷載等)，通過嵌在玻璃縫隙中的高強不銹鋼吊桿傳遞給隱藏在屋面空間桁架邊緣處的箱梁，再通過箱梁傳遞給主支承桁架體系。
鋁合金橫梁采用了高強度鋁合金(6063A T5/T6)，單根橫梁長度達到13.9m，這樣對鋁合金的開模、擠壓、加工、噴涂、安裝各個環(huán)節(jié)的難度是國內(nèi)幕墻工程中是前所未有的。
鋁合金橫梁集三種功能于一體：
a. 外挑出玻璃外面450mm，可做為幕墻的遮陽板;
b. 抗風(fēng)梁承受幕墻的風(fēng)荷載和地震荷載的作用;
作為統(tǒng)一明顯的裝飾線條，形成建筑外立面的主基調(diào)。
3)、不銹鋼吊桿
不銹鋼吊桿的使用有效地彌補了橫梁弱軸方向的不足，充分利用吊桿抗拉能力強的特點。不銹鋼吊桿要承受整個幕墻一半的重量，而且要藏在玻璃接縫中間，所以要盡可能的細，最后選用S630高強不銹鋼。不銹鋼吊桿的受力是從下往上遞增的，所以越到上面越粗，最大直徑為ø22,最小為ø14。不銹鋼吊桿在大跨徑橫梁縱向區(qū)格內(nèi)，采用分段安裝方式，采用等強度的不銹鋼套筒同向螺紋進行上下連接。通過螺栓螺母與大跨徑橫梁連接，并通過調(diào)節(jié)螺栓、螺母，來保證大跨徑橫梁安裝的直線度。不銹鋼吊桿為絕熱型，嵌在EWS-1玻璃幕墻系統(tǒng)的縱向玻璃縫中，縱向玻璃縫采用平裝黑色相容的干嵌縫（詞條“嵌縫”由行業(yè)大百科提供）材料通過機械固定在玻璃鋁嵌條內(nèi)。嵌縫材料不僅具有良好的隔熱、隔聲性能，而且能夠滿足不銹鋼吊桿因大跨徑橫梁受力后撓曲變形而產(chǎn)生的位移。
4)、幕墻鋼結(jié)構(gòu)
為達到立面宏偉壯觀、通透明快的效果，幕墻主受力構(gòu)件采用弧形桁架，通過桁架將幕墻傳來的荷載全部傳遞給混凝土結(jié)構(gòu)。桁架布置間距為13.9m左右，沿幕墻面均勻布置(見下圖)。
5)、本工程最大亮點：
a、抗風(fēng)鋁合金大橫梁與橫向裝飾及遮陽功能三合一;
b、隱藏不銹鋼吊桿承受幕墻自重(立面簡潔);
c、三角形支撐幕墻鋼桁架與主體結(jié)構(gòu)活動球鉸鏈（詞條“鉸鏈”由行業(yè)大百科提供）接適應(yīng)屋架風(fēng)壓變形;
4.2、昆明長水國際機場航站樓
昆明新國際機場航站樓建筑面積54.8萬平方米，建筑幕墻面積約15萬平方米。航站樓主要由前端主樓、前端東西兩側(cè)指廊、中央指廊、遠端東西Y型指廊和登機橋等部分組成。南北總長度為855.1米。東西寬1134.8米。中央指廊寬度為40米;Y指廊寬度37米，盡端局部放大到63米; 前端東西兩側(cè)指廊端部雙側(cè)機位的部分，指廊寬度46米;航站樓最高點為南側(cè)屋脊頂點，相對標(biāo)高72.25米。在幕墻的設(shè)計及施工中，采用了多項新技術(shù)。
1)、懸索點式玻璃幕墻系統(tǒng)
該工程最大特點是南立面60米高的點式玻璃幕墻單層索網(wǎng)體系與主體彩色鋼結(jié)構(gòu)連為一體。索的巨大預(yù)拉力和鋼彩帶變形相互影響其力學(xué)關(guān)系復(fù)雜，其柔性單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)在箱型鋼結(jié)構(gòu)中滑動的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系為國內(nèi)外行業(yè)內(nèi)首創(chuàng)。單索點支式玻璃幕墻鑲嵌在金黃色鋼彩帶內(nèi)，尤其是南立面波浪型鋼彩帶給單索點支式玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工帶來前所未有技術(shù)難題。這種由高強度不銹鋼鋼絲拉索結(jié)合高強度瓜件組成玻璃幕墻的支撐體系，大大減少了幕墻構(gòu)件對于建筑外部造型的限制，創(chuàng)造出一種更為輕巧、明快的現(xiàn)代建筑形象，在機場夜幕下更起著顯著的標(biāo)識性作用。
鋼彩帶為700x2500x70尺寸不等的箱型鋼結(jié)構(gòu)，考慮到如果豎索在鋼彩帶之間分段，豎索張拉時非常繁瑣，而且會因為張拉過程對主體鋼彩帶產(chǎn)生額外的附加荷載，這對主體鋼彩帶是非常不利的。要實現(xiàn)豎索相對于鋼彩帶可以上下滑動，只傳遞水平荷載給鋼彩帶，為了實現(xiàn)這個功能，深化設(shè)計時采用了定滑輪的設(shè)計思路，這是定滑輪在國內(nèi)幕墻拉索體系中的首次應(yīng)用。
上圖中定滑輪固定在鋼彩帶預(yù)留的孔洞中，豎索穿過定滑輪，上下可以自由滑動，水平能傳遞荷載給鋼彩帶，定滑輪的摩擦系數(shù)非常小，能有效的防治豎索磨損。為了更有效的防治不銹鋼豎索磨損，定滑輪的兩個滑輪的材質(zhì)采用的是比不銹鋼軟的鋁，這樣，即使有磨損，高預(yù)應(yīng)力的不銹鋼絲也能得到保護。為了構(gòu)造簡單及施工方便，橫索采用分段設(shè)計和施工。
張拉計算結(jié)果表明，根據(jù)設(shè)定的前十二種張拉工況，在每種張拉工況下，主動張拉區(qū)對被動影響區(qū)影響都較小，對鋼結(jié)構(gòu)的位移和應(yīng)力也都較小，均控制在設(shè)計范圍內(nèi)。
2)、兩翼超大旋轉(zhuǎn)幕墻系統(tǒng)
昆明新機場在節(jié)能減排已成為國家戰(zhàn)略的大背景之下，進行了大膽全面的嘗試，陽光穿過四面巨大的玻璃幕墻，通過玻璃幕墻的自然采光，航站樓的全年人工照明可節(jié)能20%~30%。可以自動開關(guān)的航站樓天窗和玻璃幕墻自動窗以及東西兩側(cè)的8扇超大自動智能化旋轉(zhuǎn)門，讓身處其中的旅客隨時能夠感受到舒適的自然風(fēng)。
昆明地理位置屬北緯亞熱帶，然而境內(nèi)大多數(shù)地區(qū)夏無酷暑，冬無嚴(yán)寒，具有典型的溫帶氣候特點，素以“春城”而享譽中外;在考慮航站樓的幕墻節(jié)能設(shè)計時，針對昆明的氣候特點，在航站樓大廳采用了自然通風(fēng)的設(shè)計理念，在航站樓中心區(qū)東、西兩面，位于EWS5.2位置，各采用8樘9米x6米(高x寬)兩翼旋轉(zhuǎn)玻璃幕墻系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)幕墻三維圖、樣板照片如下：
本旋轉(zhuǎn)玻璃幕墻系統(tǒng)位于東西兩側(cè)幕墻，非主要人流出入口，主要是自然通風(fēng)的功能，當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時，和整幅幕墻非常協(xié)調(diào)統(tǒng)一，本系統(tǒng)實現(xiàn)了四個角度開啟、風(fēng)速、雨水感應(yīng)、防夾防撞、火災(zāi)報警等智能化控制功能。整個航站樓幾乎可以不設(shè)空調(diào)，達到節(jié)能環(huán)保的目的。
3)、小結(jié)
昆明長水國際機場南立面采用單索點支式玻璃和金黃色波浪形鋼結(jié)構(gòu)彩帶渾為一體巧妙地組合成“金鑲玉”幕墻，建筑設(shè)計方案造型獨特。本工程幕墻采用了多項新技術(shù)，其節(jié)能環(huán)保、綠色建筑理念得到很好實現(xiàn)，獲得業(yè)主和專家論證好評。該工程已經(jīng)獲得魯班獎和詹天佑工程大獎。因此一座具有云南民族特色的標(biāo)志性航站樓宏偉建筑展現(xiàn)在世人面前。建成后北立面照片見下圖。
5、結(jié)束語
大型機場航站樓常常通過玻璃幕墻和屋面采光窗形成開敞通透的“透明建筑”給人以輕盈的感覺，加上曲面起伏的現(xiàn)代建筑的華麗造型使得建筑外觀豐富溢彩，這種建筑內(nèi)外視覺極大地滿足了人民群眾日益增長的物資文明和精神文明需要。
以上通過大型機場航站樓建筑幕墻設(shè)計特點分析，充分展示了大型航站樓建筑的復(fù)雜造型以及建筑、結(jié)構(gòu)與幕墻的構(gòu)造關(guān)系，一些最新的科技成果在航站樓幕墻設(shè)計和施工中得到了很好的應(yīng)用。機場航站樓幕墻設(shè)計必須根據(jù)每個項目的自身特點，實現(xiàn)個性和共性(幕墻與機場建筑效果)最佳完美結(jié)合。
中國幕墻網(wǎng) 2016年會論文集系列 未盡許可不得轉(zhuǎn)載 違者必究
上一頁12下一頁
