论文 | 武汉市地铁8号线徐家棚站幕墙工程钛锌蜂窝板系统设计解析
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2024-12-17 16:50
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作者：武汉凌云建筑装饰工程有限公司 徐得银、毕绪驰、彭亮、王景 本文详细介绍了武汉地铁8号线徐家棚站配套项目幕墙工程中的立面钛锌蜂窝板系统设计思路和过程。本项目的立面钛锌蜂窝板系统，采用横向铝合金圆管适应曲面扭转，钛锌面板左右插接的连接方案，能够有效地简化幕墙构造连接、提高幕墙的安装效率，实现建筑外立面效果。目前建筑立面效果标新立异、异型曲面项目越来越多、现场施工环境多变，对现场施工安装效率有了越来越高的要求。本文旨在为读者提供类似的幕墙经验予以借鉴。 异型曲面幕墙、钛锌蜂窝板、点云模型、铝合金横向圆管
武汉市轨道交通8号线徐家棚站区间配套综合开发项目位于武汉市武昌区徐东大街南侧，和平大道东侧，长江二桥武昌下桥段。总建筑面积为22027.9㎡，地上建筑层数2-4层。幕墙最高高度为26.85米。 建筑规模：本项目为中型建筑。共2栋建筑单体，主体建筑分为A区和B区，另一栋单体建筑为风塔。建筑位置示意图见总平面图。 项目定位为现代大都市的新城市节点、新景观标志、可持续发展的典范项目。整体构思来源于“城市山水”这一灵感。诗意地表达出武汉“大江大河大武汉”的城市内涵和浪漫气质。自由的形体，流动的曲面，与城市环境紧密的联系在一起。整体建筑外形蜿蜒变化、光滑流畅，充满和谐的律动之感，蓝灰色的金属幕墙与周边环境和谐自然的融为一体。 项目立面是由幕墙立面、吊顶及屋面三部分组成的若干空间扭曲的曲面，各部分之间由若干空间曲线轮廓线有机地组合在一起，幕墙的主要面材由玻璃幕墙及钛锌蜂窝板组成。 本系统主要分布在项目的二层立面部分，为幕墙的大面系统。面对项目流体造型不规则的幕墙体系，通过逆推建构逻辑，逐层分解，分步实现。为了更好地实现建筑曲面效果。我们采取了不同构件分级安装的思路。 第一层级：由结构专业完成初步找型的钢结构。此部分构件安装精度要求较低。钢龙骨初找型，精度在10cm； 第二层级：由幕墙的铝轮廓线圆管进行精细找型，精度在3mm-5mm；（核心关键点） 第三层级：由面板的曲面精度实现建筑的曲面完成效果。结构第二层级：轮廓线处及幕墙面内分隔处铝合金圆管模型 同时方案将立面幕墙划分为2个幕墙层面：建筑的功能面层（1.5mm厚批水铝板）和建筑的装饰面层（钛锌板面材），再分别对两个幕墙面进行设计。 建筑功能层主要包含的幕墙构件为：幕墙的钢龙骨、横向角钢、1.5mm厚批水铝版、室内侧0.8mm厚压型铝板及保温岩棉等附件。由于此部分构件为面层内侧、室内外均不可视，对幕墙的精度要较低，故仅需满足幕墙的防水性及气密性即可。对此部分幕墙构件做下如下的设计方案： ①先通过点云扫面，进行幕墙构件与结构之间的碰撞检测，解决幕墙钢龙骨的安装碰撞及安装连接的问题。再对幕墙表皮进行有理化分析后，可以实现幕墙竖向分格为直线，满足幕墙钢龙骨均可以是直线加工的要求，降低了钢龙骨的加工难度； ②1.5mm厚批水铝板采用左右搭接的连接形式，极大增强了批水板的安装便捷性； ③横竖连接处的螺钉采用焊钉连接工艺，实现最小面积构件穿越防水面的构造。 ④为增加建筑功能的防水性能，在批水铝板搭接处外侧粘接了一条100mm宽的自粘形的丁基防水胶带，进一步加强防水性能。 1)招标图方案经分析存在以下问题：①曲面单元板块挂接安装无垂直方向安装行程；②横向角钢无法满足曲面扭转的安装精度要求；③面板与面板之间无约束构造；④龙骨与面材分格无规律。 2)经多轮方案策划，结合材料的物理性能（板材宽度限值1m），最终主系统方案如下： ①增加横向铝合金圆管，适应曲面的扭转，铝合金圆管成为精度找形的关键控制构件（关键点）； ②钛锌板面板仅竖向方案进行边框加强，板块本身采用螺栓连接，左右曲面板材采用左右插接形式，再进行现场压弯处理，从而实现有序安装； ③幕墙轮廓线处及幕墙分格线处设置共用的铝合金圆管，达到面板之间的上下约束构造； ④龙骨与面材分格有对齐的规律。面板分格与龙骨分格有3:2的对齐模数原则。 ①分级来控制幕墙的安装偏差。铝合金圆管内侧的转接系统需满足钢龙骨的安装较大偏差，外侧的转接系统需满足钛锌板面板加工带来的加工排查，这样才能实现曲面的闭合； ②钢龙骨内侧的转接件中增加合页式的连接构造，以满足铝合金的曲面扭转的需求。此选择角度可以±5°，实际模具可旋转角度±10°； ③外侧的铝合金转接件增加弧面处理，实现曲面的安装需求； ④立面幕墙与吊顶交接处，设置400mm宽的调节收口板，同时在合理的位置设置立面防水板的下口滴水檐口缝隙。 钛锌板飘带立面的设计方案：①钛锌板的面材还是通过铝合金圆管固定，铝合金圆管通过铝合金型材固定在玻璃幕墙龙骨上；②幕墙防水层为玻璃面层，玻璃的固定方式同大面玻璃方案；③为了保证室内的效果，增加2.5mm厚的铝板作为室内装饰板，铝板通过卡件固定在立柱及横梁之间。 由于玻璃幕墙与钛锌板幕墙是共面的情况，钛锌板的钢龙骨采用铝合金龙骨的延长线的方式进行安装，延长的距离采用空间的相对距离尺寸进行安装。 为消除安装积累的误差，钛锌板安装以10块确定一个安装单元的原则，每个单元支架设置调节板块。 7、首层喇叭花位置的钛锌蜂窝板幕墙的经纬线设计方案 本工程在首层中庭部位有一处如“喇叭花”状蜂窝板造型，设计之初欲将“喇叭花”造型的内部龙骨与面材分格进行创造性的划分，比拟为地球地理中的经纬线，外视效果精美绝伦。故此现场结合外立面钛锌板的“逆向施工”思路创造性的提出了“刀片经线法”的施工工法。 因喇叭花幕墙为吊顶延伸到地面的作为立面的一部分，其幕墙的整体安装方案同立面钛锌板幕墙，其中功能层设计构造应同立面钛锌板。但其与立面的区别是：此幕墙面所用的分格线均可以正投影到地面，这就为后续测量放线提供的便利条件。横向铝合金圆管及部分的竖向分格线（间隔6000mm左右），此部分龙骨为施工精度的控制性构件，剩余的竖向钢龙骨等则为填充构件后续施工。 方案创新点为：①将原弯弧龙骨+分段式转接件（T型铝件L=100mm）等组合模式调整成折线龙骨+8mm厚通长带孔刀片钢件，通过激光切割形式，按照模型内精准的孔距、开缺等方式进行独立的钢板加工。钢片外侧为曲面弧线（顺应表皮竖向的弧度），钢件内侧为折线（顺应钢龙骨以折代弧的加工的折线），将已成型的“片状定位钢板”组装到竖向主龙骨上，形成组合件，而“刀片”上预先设置的定位点即为模型中的经线控制点，为后续安装做参照指引。 ②采用投影法进行测量方向，减少测量放线次数及难度，满足构件的安装精度要求下，极大提升安装经纬方向的龙骨速度。 柯布西耶在《走向新建筑》中说，“所谓建筑，就是集中在阳光下的三维形式的蕴蓄，是一出精美的、壮丽的舞台剧。”建筑艺术是按照形态美的规律，通过建筑形象表现其文化及审美价值。武汉地铁8号线项目无论是单双曲交杂糅合的设计深化点睛还是全过程BIM深度配合的重难点化解，它都从设计深化结构补缺到BIM深化精益准确、从技术高效配合到施工协调创新、从质量安全到提质增效，在不断自我审视、自我完善、自我突破中完成了一项精妙绝伦的建筑艺术表达。
