通過BIM分析及修模，得出最大階差為140mm，不同顏色的區(qū)域表示不同階差值，不同階差值對應(yīng)的幕墻系統(tǒng)也有所差異。
通過BIM導(dǎo)出階差數(shù)據(jù)如下表：BIM模型階差數(shù)據(jù)表(如圖3.2.6)，經(jīng)過對數(shù)據(jù)表的分類整理歸類，將模型利用BIM進(jìn)行網(wǎng)格劃分排板,對不同階差值的板塊數(shù)量進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。得出以下匯總表(圖16)。
圖13 建筑三維模型
圖14 建筑三維階差圖
圖15 數(shù)據(jù)表
基于以上分析，平板玻璃構(gòu)造體系通過BIM模型分析，相鄰玻璃面板角度大約在174°~182°之間變化，節(jié)點(diǎn)圖（詞條“節(jié)點(diǎn)圖”由行業(yè)大百科提供）(圖17)。
圖16匯總表
圖17 節(jié)點(diǎn)圖
第三種：冷彎單曲弧線玻璃體系
對于該種幕墻體系，該種玻璃幕墻結(jié)構(gòu)體系玻璃采用平板玻璃，玻璃不需要熱彎，玻璃附框不需要彎弧處理。
采用冷彎單曲弧線玻璃體系最終形成的大鳥建筑外皮沒有階差產(chǎn)生，能很好的達(dá)到建筑的外立面效果。
冷彎式玻璃幕墻系統(tǒng)是用于實(shí)現(xiàn)玻璃幕墻的曲面效果的一種措施，它是由橫向龍骨和豎向龍骨組裝成的龍骨骨架單元，在本工程上都是菱形板塊。龍骨單元板塊的橫向龍骨或豎向龍骨為弧形使得所述龍骨單元板塊組成近似的空間四邊形，安裝于龍骨單元板塊內(nèi)的平板半鋼化玻璃與龍骨單元板塊曲面擬合，然后用玻璃附框壓住玻璃，為了防止半鋼化玻璃反彈，構(gòu)造設(shè)置了不銹鋼安全扣板。冷彎工藝玻璃幕墻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了曲面玻璃幕墻墻面平整美觀的要求。
玻璃冷彎原理就是利用平板玻璃本身具備一定彈性可彎曲的特點(diǎn)，讓工廠加工好的平玻璃板塊在工地現(xiàn)場安裝時人工合理壓彎安裝就位，通過多塊平板玻璃的壓彎扭曲變形而達(dá)到擬合幕墻曲面的效果。安裝完成的板塊內(nèi)部，包括玻璃和型材都存在容許的內(nèi)應(yīng)力。在設(shè)計(jì)過程中，要利用BIM系統(tǒng)精確模擬所有板塊和連接點(diǎn)并數(shù)據(jù)系統(tǒng)化，在施工時準(zhǔn)確定位所有連接點(diǎn)，使得玻璃板塊可以互相冷彎壓接。
3、結(jié)構(gòu)變位幕墻適應(yīng)性鋼結(jié)構(gòu)變形分析選用
Ansys計(jì)算軟件對主體鋼結(jié)構(gòu)的變形量進(jìn)行極限校核。根據(jù)計(jì)算，鋼結(jié)構(gòu)的最大變形位于整個模型的中軸線位置，最大變形量為336.249mm(圖18)。鋼結(jié)構(gòu)變位對結(jié)構(gòu)膠拉伸的影響將直接影響屋面系統(tǒng)的使用安全和防水安全。
鋼結(jié)構(gòu)變位對結(jié)構(gòu)膠壓縮的影響，經(jīng)過分析，受主體鋼結(jié)構(gòu)角度位移、弧度位移以及受溫度等因素的共同影響，幕墻系統(tǒng)的密封膠膠縫寬度需要承受最大的拉伸量為13.21mm，最大的壓縮量為10.61mm，密封膠的變位極限為-50%～100%。 原膠縫寬度為50mm，滿足結(jié)構(gòu)膠變位要求(圖19)。
圖18 結(jié)構(gòu)變位圖一
圖19結(jié)構(gòu)變位圖二
圖20節(jié)點(diǎn)變位圖
經(jīng)過三種結(jié)構(gòu)體系分析比對，分別對三種結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行有限元分析，通過玻璃板塊極限實(shí)驗(yàn)和區(qū)域視覺樣板測試，并結(jié)合國內(nèi)外類似案例經(jīng)驗(yàn)。確定屋面玻璃階差60毫米以下的玻璃板塊采用冷彎技術(shù)，玻璃占比88%。玻璃階差60毫米以上的玻璃板塊采用熱彎技術(shù)，玻璃占比12%。
4、屋面玻璃幕墻標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)體系
大鳥屋面結(jié)構(gòu)體系玻璃幕結(jié)構(gòu)采用全隱框結(jié)構(gòu)體系，玻璃面板采用10HS+2.28PVB+10HS夾膠半鋼化玻璃。在相鄰四塊玻璃板塊交接點(diǎn)處安裝不銹鋼球鉸壓板，通過不銹鋼螺栓連接在幕墻支撐鋼龍骨上，避免隱框玻璃結(jié)構(gòu)膠長期受拉，確保結(jié)構(gòu)體系安全。玻璃膠縫寬50毫米，采用硅酮密封膠密封，保證屋面結(jié)構(gòu)變位條件下的受力安全和防水的可靠性。
圖21
5、屋面曲面玻璃冷彎理論基礎(chǔ)和技術(shù)措施
對于薄板脆性玻璃材料采用冷彎技術(shù)不僅需要從結(jié)構(gòu)整體受力分析、玻璃邊緣強(qiáng)度（詞條“強(qiáng)度”由行業(yè)大百科提供）、應(yīng)力等進(jìn)行全面詳細(xì)的分析，也要對玻璃材料、加工工藝、材料檢測、安裝工藝等方面進(jìn)行詳細(xì)的研究論證，通過理論計(jì)算、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)等多方面進(jìn)行全方位安全把控，確保滿足該技術(shù)實(shí)施并在運(yùn)行過程中安全可靠。
第一部分、冷彎玻璃冷彎理論研究
通過運(yùn)用BIM模型分析，大鳥屋面玻璃表皮是雙曲面造型，每塊玻璃呈現(xiàn)不同程度翹曲，整個大鳥屋面共6815塊(21912㎡)，玻璃翹曲范圍在0~141mm之間。根據(jù)設(shè)計(jì)，面材采用10mm+2.28PVB+10mm夾膠半鋼化玻璃，尺寸分格約Ba*Bb=2400*1750，尺寸各有差異。
圖22
冷彎玻璃理論計(jì)算原則，按照玻璃體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，在玻璃的四周邊緣上，每邊布置兩個夾具，夾具在玻璃邊線上的位置按照設(shè)計(jì)間距布置。
選用Ansys計(jì)算軟件對玻璃翹曲承載力進(jìn)行極限校核(圖23)。半鋼化玻璃強(qiáng)度取值根據(jù)規(guī)范《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003要求(圖24)，半鋼化玻璃冷彎邊緣強(qiáng)度按22MP控制，整體建模后對每片玻璃進(jìn)行荷載組合計(jì)算(圖25)。通過對大鳥屋面全部 6815塊(面積21912 ㎡)玻璃的冷彎計(jì)算，計(jì)算結(jié)果滿足要求的玻璃板塊數(shù)量為6037塊(面積19046㎡占比89%)，計(jì)算不滿足要求的玻璃數(shù)量為778塊 (面積2866㎡占比11%)。其中計(jì)算滿足要求的6037塊玻璃板塊中平面翹曲階差范圍涵蓋0-140mm之間(圖26)。
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