幕墙第一线 | 丹桂居巢入画境归异出同流千载——合肥美术馆幕墙工程解析

楼市其他 2024-10-16 07:29 北京

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编者按

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丹桂幽香醉长岛，巢湖碧波开万顷；

风帆点点入画境，合邦庐州生古趣。

归异出同千载流，承古拓今万代传；

千雕万琢始出来，玉彩金光溢明台。

　　合肥，因水得名，因水而兴，《尔雅·释水》说:“归异出同流，曰肥”。合肥因东肥河与南肥河均发源于此地而得名，两水皆曰肥，合于一源，分而为二，故曰合肥。

　　合肥美术馆项目位于安徽省合肥市怀宁路与万佛湖路交叉口西北角，总建筑面积3.6万㎡，幕墙面积约 2.4㎡万，幕墙高度 32.52m。主要系统有：UHPC超高性能混凝土、玻璃幕墙、复合铜板幕墙、铝板幕墙、铜百叶幕墙、铝合金百叶、穿孔铝板屋面、玻璃采光顶、石材幕墙系统等。

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工程概况

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　　1.项目设计理念

　　建筑以两个如波澜起伏曲线灵动的形体交叠来表现归异出同的两水相汇的设计理念，整体造型以“归异出同”为设计理念，形态优美、富含深意，与合肥文脉之灵魂相契合。外立面幕墙以市花“桂花”为创作灵感，在东立面设计有“城市艺术之窗”，以明末清初著名画家石涛的《巢湖图》为创作模板，表现其巢湖波涛手法。

　　设计借鉴安徽省博物馆设计理念“四水归堂”之“水”,安徽省地质博物馆设计理念“地形起翘”之“起”,形成形似“水起”风生的基本形态，从而与现状场地形成一种内在契合。

　　2.幕墙系统介绍

　　每个幕墙系统在项目所处的部位如下图所示：

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重难点幕墙系统设计与分析 ✦

　　1.材料选择

　　省博物馆、古生物博物馆立面为GRC，美术馆表皮也采用了类似GRC的UHPC（超高性能混凝土）材料，与文博园现状建筑协调统一。与GRC相比，UHPC强度性能大幅提升，并可以满足高穿孔率的桂花镂空效果，在体现厚重文化感的同时又具有鲜明的时代特征。色调上，中央的省博物馆色调深沉，位于两侧的美术馆与古生物博物馆则均为浅灰色调，因此三者形成了良好协调关系。

　　UHPC本身为脆性材料，正所谓“至刚则易折”，其130MPa以上的抗压强度带来的负面效果就是脆，因而引入了增强纤维来改善这个弱点。纤维大致分为：钢纤维、有机纤维、玻璃纤维。其中尤其以钢纤维的性能最好，在合肥美术馆项目中，应采用钢纤维。钢纤维在UHPC的量大致为：每立方米UHPC中有5000万根钢纤维。

　　2.表面肌理设计

　　方案以合肥市花桂花为灵眼来源，以拍象的手法，借鉴吴山铁字、烙画葫芦的技法内通，制作出一套读密变化建筑表皮的单元模块。通过参数化的组合设计形成一种有机的文化肌理。同时它的政需变化与建筑内部的采光需求形成匹配关系。

　　通过不同花瓣的疏密变化，完成建筑表皮单元渐变的效果。“异形、镂空、大板块、表面肌理复杂（阴刻、假缝、斜面）”有518种不同类型板块。

　　除了与文博园整体协调、并表达厚重文化感的考虑，桂花穿孔表皮的高穿孔率是影响建筑表皮整体观感的重要因素。超过35%穿孔率的金属板材，需采用加强筋才能减少变形，同时单块尺寸有限制，背部龙骨可见。而UHPC超高性能混凝土可以达到75%的穿孔率，本项目单块板高可以达到6米，且背部固定点较少，室内效果也很好。2.1.3连接节点设计

　　UHPC面板分为纹理板和镂空板两种类型，纹理板厚度80mm厚，穿孔板厚度120mm厚。纹理板采用背附骨架连接方式，镂空板在室内可视位置采用点爪式安装方案，在室内不可视位置采用短立柱挂接安装方案。

纹理板背附骨架方案

镂空板短立柱挂接安装方案

镂空板短立柱方案安装示意图

镂空板点爪式安装方案

　　铜画卷幕墙系统设计解析

　　2.1.铜画卷幕墙系统材料选择

　　铜画卷面板采用2mm厚纯铜板，共有4种不同种类造型，共计：9346块。铜画卷立面以石涛的《巢湖图》为创作模板，抽象的表现了石涛最富有特色的巢湖波涛笔法，波纹皱起又似山峦起伏的效果。

铜画卷样式

　　画卷逐渐形成图底关系对调的变幻效果。随着光线变化图案亦会随之变化。

　　2.2.铜画卷幕墙系统主结构体系

　　主结构最大跨度27m, 结构形式采用自平衡体系钢桁架（550X120X35X15焊接钢立柱Q355B,200X100X5X5焊接钢横梁Q355B）与主体钢梁机械连接，2mm厚铜百叶片采用固索块与直径12mm的不锈钢拉索进行连接。大跨度自平衡体系钢桁架为精致钢。拟将在工厂加工至25-26米通长料同时考虑把立柱底部弯弧焊接成一整根，使用工装模型热弯调好，整体组对好再焊接，从而控制立柱的曲线弧度。加强运输中的成品保护、施工吊装都必须保证钢立柱曲形弧度的精准光滑的效果。

　　2.3.铜画卷幕墙系统连接节点设计

　　主结构的结构形式采用自平衡体系钢桁架与主体结构连接，竖向有9根500*100*30*15不等壁厚焊接管，最大跨度27m、上端吊挂在主体结构上。113列竖向索、4道横向索组成索网体系。通过拉索将铜画卷串成片将9346片铜画卷安装到值定位置。百叶片采用固索块与直径12mm的不锈钢拉索进行连接。

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BIM应用 ✦

　　项目HPC板块样式多，深化设计过程中，对UHPC板块预埋套筒位置、挂件位置、等均在模型中体现。根据工作面的划分组织材料，按照实际现场情况进行打点，统一进行数据传输建模，避免碰撞问题，统一模型下单，加工厂进行拆单转化，保证材料的准确性。

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结束语 ✦

　　作为全市重大文化艺术地标工程，合肥美术馆项目位于政务区省文博园内，设计为地下2层，地上4层，总建筑面积36000平米。主要功能包括展览、陈列、培训、典藏、公共教育、公共服务、艺术研究、文化交流等，将成为面向全体社会公众、特别是美术书法爱好者及青少年开展艺术教育基地的重要场所。　建筑整体造型以“归异出同”为设计理念，形态优美、富含深意，与合肥文脉之灵魂相契合。外立面幕墙以超高性能混凝土穿孔板为主，穿孔设计造型以合肥市花“桂花”为创作灵感，通过光线变幻手法，可以展现出美轮美奂的效果。

　　在项目东立面设计有城市艺术之窗，以明末清初著名画家石涛的《巢湖图》为创作模板。“下一步，该立面效果将力争尽快做好展现出来。”项目负责人表示，专门使用铜板作为幕墙材料，抽象表现其最富特色的巢湖波涛手法，视觉效果较为突出。

　　合肥美术馆建成后，将进一步提升合肥的城市整体功能和品位，对丰富合肥文化结构和内涵，有着特殊的重要意义。

△ 2024年9月，合肥美术馆幕墙工程观摩合影（左起：中建深装设计研究院上海分院副院长逄增伟、中建深装设计研究院上海分院院长陈辉、《幕墙设计》& 幕墙工程网总编唐琦、中建深装合肥美术馆项目经理关颜逐、设计负责人鲍忠炎、商务经理任毅）

文 | 中建深装设计研究院上海分院 鲍忠炎、陈辉、卜祥龙、李思兵、周成龙

责任编辑 | 唐琦

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