幕墙第一线 | 银鳞清波 金晷继日——重庆科学会堂幕墙工程解析

楼市   其他   2025-01-03 12:08   北京  

编者按

青黄两江绕山城,山水会堂启渝州;

银鳞清波绣肌理,金晷继日照中庭。
宝盒八曲藏柔情,拱桥九叠定西东;
科学殿堂迎潮起,长伴巴山月明中。
  刚刚落成的“重庆科学会堂”,非常漂亮、科幻和惊艳。会堂以始于自然,归于科学、大式建筑、山水会堂为设计理念,通过筑高台的建造方式,将重庆传统地域文化凝聚在大型地标建筑中,构建“理性、周正、空灵、简约”的科学圣殿和城市中庭。会堂幕墙由武汉凌云打造,幕墙总面积约15万平方米。
△  视频:重庆科学会堂宣传片(时长:4′13″)
  会堂的阳极氧化蜂窝板“盒子”,给人印象极深。数量巨大,许多双曲和异性,加工难度大,但实现的效果好。这样的“盒子”有约20000个,其中异形双曲的约2000个。双曲盒子分布在8个角上,精度、弧度都非常顺畅。尤其是转角处的双曲盒子,均由5-6个双曲板拼接而成,很是挑战。
  会堂每个大出入口有UHPC包门柱系统,最高的门头从地面到顶部18.7m,建筑表面效果要求新颖,不是常见的素色,而是“劈裂石” 或者“水洗石”表面,这两种表面效果在石材上较常见,但是在UHPC上就非常罕见了。UHPC上嵌入了鹅卵石和石子,让项目雄伟庄重,这也要求表面分格很大,其龙骨自然变成了很难的大跨度。
  会堂的点睛之笔是南侧的日晷,日晷表面覆盖着阳极氧化蜂窝复合板,其颜色更是一绝。我们在现场时候是阴天,而且快要天色渐暗了,在没有任何灯光的情况下,那个日晷从上面就像一盏金色的灯环,非常抢眼。
  会堂东西两侧分布着对称的拱廊,每侧拱廊都有九层,跨度63米,顶部覆盖着穿孔铝板,泛光照明从里面穿出,在夜间十分梦幻,极具创意。

△  视频:重庆科学会堂航拍(时长:53″)

工程概况

  西部(重庆)科学城科学会堂项目位于西部(重庆)科学城,含谷镇高新大道188号,这座“钢铁巨兽”,比大家想象中都还要大,本工程主楼长320米,宽279米,建筑总高度54米。总建筑面积247438.32平方米,即总建筑面积:重庆科学会堂≈北京鸟巢;用钢量约为5.8万吨,即用钢量:重庆科学会堂≈8.3座埃菲尔铁塔,是令人惊呼的“基建狂魔”,科学会堂这个“庞然大物”,整个建筑浑然一体,看不到任何钢架焊接的痕迹。畅行其间,有一种特别开阔和通透的感觉。其中,有两个12800平方米可自由分割的大型展厅,以及重庆最大的6300平方米无柱多功能厅和5800平方米无柱宴会厅。

规划平面图

建筑意图  

  其⾼基座⽓势宏伟,会议和会展上下并置、弹性发展,平⾯布局通过化整为零和化零为整,创造出⽅正好⽤、灵活多变、内外延展的模件单元,满⾜不同层级会议需求。类廊柱的设计强化会堂建筑的典雅周正。科学会堂因应地脉、遵循规划、回应场地、顺应⽓候,始于⾃然,归于科学。呈现出⼤式建构(中国性)、豪劲宏伟(重庆性)、理性简约(科学性)、典雅周正(会堂性)的整体形象。屋顶起伏、界⾯空灵、拱桥舒展、穿⽃交织,再现重庆特有的⼭城景象和传统建筑印迹。⽴⾯通过玻璃、金属、⽯材的交织呈现出⽟琮般的透明性,与内部巨型结构体系相互叠加,在虚实变化中编织过去与未来、现实与梦幻,⽤建筑蒙太奇的⼿法展现中国的书法⽓韵、⼭⽔意境和重庆意象。因应地脉的南⾼北低地形,“承⾼台,筑圣地”顺势⽽为,形成“北⾼南低,北实南虚”的⻜宇殿堂;以“格物山水”的神韵,“⼀划天地”的笔墨,重构于“⽊构与⽯筑”交织的“重庆景象”。
整体效果图 

南面效果图

幕墙系统分布及实景照片  

  本项目形似中国传统“高台”,四面外倾犹如“飞檐”,幕墙主要面材是蜂窝铝板、玻璃及UHPC。本工程主要有5个重难点幕墙系统:
  系统1:立面雨幕蜂窝铝板幕墙,分为大面标准部分及转角异形部分,为本项目面积最大的幕墙系统。
  系统2:UHPC门套幕墙,表面为水洗石,外形为空间折现轮廓,最大的板块宽3M、高6M。
  系统3:廊桥仿UHPC蜂窝铝板幕墙,表面仿UHPC喷涂(水包砂),最大面板宽1.4M、高5.5M双曲面板。
  系统4:精致钢龙骨大跨度玻璃幕墙,大跨度有11.05米,大线条100MM宽、200MM深。
  系统5:日晷双面铝板幕墙,金色曲面阳极氧化蜂窝铝板,背板、防水板及面板三层构筑。
主要系统分布图
  走近科学会堂,首先映入眼帘的是其独特的建筑造型,屋顶起伏、拱桥舒展,立面风格界面空灵、肌理交织,仿佛一幅流动的画卷,将重庆特有的山城景象与雾都意境完美再现。会堂幕墙使用阳极氧化铝板与泛光照明技术,形成丰富的层次变化和主次关系;中部门洞屋面引入“日晷”的概念,可形成天时两点,不仅象征着时间的流转,更有十全十美的美好愿景。
标准蜂窝组件系统实拍
阳角异形蜂窝组件系统实拍 
拱廊蜂窝板系统实拍 
登录大厅系统实拍 
南区通道系统实拍 

日晷系统实拍

幕墙系统介绍及解析  

  重庆科学会堂,这个“钢铁巨兽”,一步一步的,终于完全揭开了那一层“神秘”的面纱,即便是站在远处,也能感受到它的宏伟壮观,气势磅礴地矗立在眼前,最佳观察这个庞然大物的角度,应该是从空中往下俯瞰,那么,它究竟是如何炼成的呢?
  4.1、系统1:立面雨幕蜂窝铝板幕墙
  本系统为本项目幕墙面积最大的幕墙系统,涵盖了外侧大立面和内廷的大立面区域,根据造型的规律又可以分为标准大面组件和转角双曲组件两种。
  外立面的阳极氧化蜂窝铝板或如绸缎般萦绕出房顶周正的轮廓,或如鳞片依次排列在巨型房檐之下。一望过去,建筑如巨船昂首,银本色水纹肌理透出庄重典雅。其体量居全国公建类项目前列,西南地区首位。
标准大面阳极氧化蜂窝组件
  该系统主要是东、西、南、北及内圈大立面使用,属于大面标准阳极氧化蜂窝组件系统。
标准蜂窝组件大样实拍
  面材为22MM厚蜂窝铝板(1MM厚铝单板(阳极氧化)+20MM厚铝蜂窝+1MM厚裸铝单板)。组件面板尺寸宽度为2250MM,高度有478MM、522MM及1008MM三种。
  主龙骨为400*120*9*5MM重型挤压定制铝合金立柱(氟碳喷涂),横龙骨为100*100*3MM重型挤压定制铝合金方管(氟碳喷涂),当立柱跨度大于10米小于13米用400*100*10钢管,当立柱跨度大于13米小于15米用400*150*12钢管。
  系统主节点 
蜂窝铝板横剖节点 
蜂窝铝板竖剖节点
方案设计的重难点及解析
  本系统幕墙面板面积有5万平方米,真正有效的加工及施工时间仅有4个月,需要在短时限内全部安装完成。
  大面为倾斜外倒面,效果要求实现虚实变化,大面整体效果需要呈现出水波纹造型,颜色要求金属银本色,立面也需要保证采光、通风、排烟等功能需求。
标准蜂窝组件大样效果图
  面板选取与设计:为了满足项目对于外立面美观和实用性的双重需求,设计团队选择了阳极氧化蜂窝板作为幕墙的主要材料。这种材料通过电化学方法在铝表面形成了一层致密坚硬的氧化膜层,不仅增强了材料的硬度,还提供了出色的防腐蚀能力。同时,蜂窝结构的设计大幅减轻了板面整体重量,也确保了足够的刚性和稳定性。
  小单元组件的设计:设计使用阳极氧化蜂窝板和铝合金框组成小单元,装配式安装,并采用现场组装的方式,现场组装只需要安装铆钉,普通现场工人素质完全满足组装要求,有利于现场抢工期,省去了不同材料厂商、厂房之间的转运时间。
小单元组装节点 
面板模型
龙骨模型
现场蜂窝面板实拍
现场组装完成实拍
  设计亮点1:原方案的泄水孔采用预置不锈钢管,排水慢,将排水孔优化在蜂窝盒子两侧,最终审核通过。
原方案 
最终方案
排水孔实拍
  设计亮点2:为了提高加工效率,我们优化了加工工艺,将连接角铝修改至紧贴背板,翘边打胶防水等。

  设计亮点3:为了节约设计时间,考虑到蜂窝组件的造型分布规律不明显,且数量多、种类多,所以设计采用BIM编号及导出清单,指导下料安装。
编号模型
  设计亮点4:为了满足前期安装及后期维护的便捷,前期安装时在室外登高车批量快速挂装,后期维护更换时,可以采用内外相结合的形式,在室内拆掉旧蜂窝组件,然后从室外吊装落地,组后新板从室外垂直提升,在室内操作挂接,不需要登高车措施,仅用足长的吊绳即可。
更换行程示意
  4.2、转角双曲阳极氧化蜂窝组件。
  该系统主要是东、西、南、北及内圈大面与大面之间的八处阳角位置,属于阳角双曲阳极氧化蜂窝组件系统。本系统阳极氧化组件一体成型技术在科学会堂项目成功应用,通过双曲异形模具、异面密拼组装、配置智能分析等先进技术,在国内同类型场馆中居于前列。
阳角蜂窝组件大样
  面材为22MM厚蜂窝铝板(1MM厚铝单板(阳极氧化)+20MM厚铝蜂窝+1MM厚裸铝单板),面板为5系基材,尺寸都较为异形,宽度2250MM~4000MM之间,高度478MM~1008MM之间。
  主龙骨为400*120*9*5MM重型挤压定制铝合金立柱(氟碳喷涂),横龙骨为100*100*3MM重型挤压定制铝合金方管(氟碳喷涂),当立柱跨度大于10米小于13米用400*100*10钢管,当立柱跨度大于13米小于15米用400*150*12钢管。
  系统主节点 
横剖节点图
竖剖节点图
方案设计的重难点及解析
  设计难点:重庆科学会堂有8处通高倾斜渐变阳角幕墙,面板为双曲阳极氧化蜂窝板,阳角双曲部分作为该系统的一小部分,占整个蜂窝组件系统的6%,其设计却面临诸多挑战。2024年3月,当标准蜂窝盒子组件已经安装施工了很大一部分时,双曲部分的设计方案却迟迟未能确定。按顾问的设计施工图纸,双曲部分方案与标准部分完全一致,但按标准组件方案实施将遇到不可控的难点:一是组件是双曲的,型材骨架也需要做双曲,两个不同厂家的弯弧扭转工艺存在差异,组装误差大,成本高昂;二是阳极氧化面板不能焊接,只能将组件分为6件单独的双曲蜂窝板来组装,需要确保组装连接的强度没有问题。
  难点一的解决办法:面对弯弧扭转型材的精度,难以与双曲面板匹配的难题,设计团队与阳极氧化板的供货商欧森迈公司进行了多次沟通和精心分析策划,最终制定了一套颠覆幕墙铝板传统设计理念的创新方案:即取消内部需要拉弯扭曲的型材,提出“面板自身形成盒子使其刚度强”的方法,将双曲蜂窝氧化铝板与预辊涂蜂窝铝板加强壁板连接组合成竹节式受力体系,再增加四个标准统一的钢支架挂钩作为连接挂件,构成一个双曲氧化蜂窝铝板盒子单元体。

  从力学角度看,竹子属于薄壁空心结构,竹子的节状结构极大地增强了茎秆的机械强度,其等距生长的每一个竹节相当于一个横向抗扭箱,抵抗水平方向上的扭矩,同时大大提高了竹子横向抗挤压和抗剪切的能力,竹子在风荷载作用下各段抵抗弯曲变形能力基本相同,相当于一种阶梯状变截面杆,是一种近似的等强度杆。
  最终,设计团队进行了力学计算,并得到了结构设计师的确认和支持。有了力学计算的支撑,设计团队得以将方案付诸实施。
蜂窝系统标准节点
深化后方案节点
双曲组件1:1模型
结构计算过程图片
  难点二解决办法:阳角盒子兼顾不同大面、不同倾斜角度过渡交圈,所以面板双曲,但是阳极氧化蜂窝面板不能焊接,导致每个面只能单独加工,设计团队经过与专业厂家反复沟通探讨,采用了整体组框的形式,每一个小面采用专用模具保证外观轮廓,蜂窝板自身复合工艺保证满足规范标准,“盒子”的面与面之间内腔充满专用树脂胶,背面使用角码机械式相互铆接,同时背后的加强隔板也全部铆接,两侧用结构胶及角码连接预置的竖向加强龙骨,在工厂完成全部的组装工序,形成可靠的、坚固的双曲“盒子”。
工厂沟通实拍 
双曲蜂窝板复合实拍 
铝板模具
工厂实物实拍
  本系统的安装定位技术解决方案:双曲组件的挂点左右两侧高度不同,导致同一根立柱上的左右挂座高度也不一样,需要高度方向交错布置,如果不进行详细的规划,现场可能会出现大量无法安装的情况。因此,在设计整体建模阶段,设计团队就将挂座在模型中进行了定位。在加工龙骨时,设计团队画出了1:1的孔位布置图,省去了现场在龙骨上定位挂座的麻烦,同时,为了确保现场安装的准确性,设计团队将模型中的三维定位数据导出致CAD,并标明了与轴线及标高的定位尺寸,要求现场严格按照设计团队的定位进行安装。最终,现场挂装速度极快,很快就形成了大面双曲效果。
龙骨布置图
面板及龙骨的模型
室外视角模型
现场挂样
现场挂装
  本系统的优越性总结如下:
  美观性与实用性并重:通过采用阳极氧化蜂窝板和开敞式幕墙系统,项目实现了虚实变化的视觉效果和金属银本色的外观效果。同时,系统还满足了采光、通风和排烟等功能需求。
  创新性与可行性结合:面对双曲组件的设计和制作难题,突破了双曲造型装饰组件中必须要有双曲龙骨的常规思维,采用面板自成结构体系,精简龙骨加工环节,并通过力学计算和工厂试验等方式确保了方案的可行性和安全性,纯装饰系统可以采用本系统思路。
  高效性与经济性兼顾:通过采用装配式安装方式和BIM技术等手段,项目提高了加工和安装效率,缩短了工期并降低了工程成本。
  后期维护便捷:项目在设计阶段就考虑到了后期维护的便捷性,采用了内外相结合的形式进行维护更换,无需使用大型机械。

  4.3、系统2:UHPC门套幕墙
  本系统主要是在东、西、南、北、通道及登录大厅主入口的门套位置,该系统将入口玻璃幕墙与蜂窝铝板组件幕墙隔开,作为过渡系统。
UHPC大样实拍
  面材为35MM厚高性能混凝土挂板UHPC,表面直径10MM左右的天然石子。最大板块宽度3000MM、高度6000MM。
  UHPC背负龙骨为80X80X5MM钢方管,主龙骨为钢结构所设计的钢结构骨架,规格尺寸较多,详见钢结构图纸。
系统主节点 
UHPC横剖节点图 
UHPC竖剖节点图
方案设计的重难点及解析
  设计重难点:重庆科学会堂每个大出入口有UHPC包门柱系统,最高的门头从地面到顶部18.7M,建筑表面效果要求新颖,不是常见的素色,要求做到“劈裂石” 或者“水洗石”表面,这两种表面效果在石材上较常见,但是在UHPC上并不常见,为了体现庄重雄伟的外观,表面分格要求很大,导致也为龙骨大跨度。
  本项目UHPC板板幅较大,最大的板块达到6MX3M规格,表面处理较为新颖,超高性能混凝土(UHPC)装饰板具有以下特点:具有极高的抗压强度和抗折强度,能够承受较大的荷载,适用于高层建筑和大跨度结构;具有优异的耐腐蚀性能和耐久性,能够在恶劣的环境中长期使用。水洗石工艺使得UHPC表面呈现出自然的石材纹理,美观大方,颜色选择多种,满足不同建筑风格的需求。在生产过程中工艺环保,无有害物质排放,符合绿色建筑的要求;尽管强度高,但UHPC的密度相对较低,减轻了建筑物的自重,降低了基础和结构的负担。
  关于分格的设计思路:设计初期的分格划分中,设计与建筑师、UHPC专业厂家之间反复沟通,建筑师追求的是越大越好,但是未考虑安全性,可实施落地性不强,UHPC专业厂家多考虑成本及运输等因素,推荐的分格较小,较为保守,在两边意见相左的情形下,设计小组弄懂UHPC的各项性能参数,在满足计算的情况下,有限度的增大分格,既满足了建筑师要的效果,也让UHPC专业厂家无后顾之忧的生产UHPC成品。
分缝模型报审
  表面效果的选取:表面处理选择了“水洗石”效果,在普通UHPC的做法上,新加了一层装饰层,在表面10MM的范围,预留了天然石子的表层,处理方面使用配方均匀加入自然小石子,每一种小石子的颜色及配比通过多次试验而成,保证颜色均匀自然,体现人文与自然的协和统一。
面板表面图片
  深化设计思路:在设计过程中,我们先采用BIM模型1:1建模,依次从主龙骨、背负龙骨、预埋点位、挂件、面板为顺序全部建模,再发给厂家深化生产,采用模型的正向设计方式,最后本系统的设计失误率为0。
UHPC编号布置图 
力学计算模型 
UHPC板实际正面实拍 
UHPC板实际背面实拍 
UHPC运输摆放模型
  设计亮点及可推广的方向:
  水洗石工艺使得UHPC表面呈现出自然的石材纹理,美观大方。同样使用水洗石的项目可以采用本项目的配比。
  在生产过程环保,无有害物质排放,符合绿色建筑的要求;有绿色建筑需求可以使用本系统。 
  面板板幅大,组件装配式、安装便捷,生产效率高。对工期要求高的项目可以采用本系统。
  经济效益好,施工工期短,满足项目需求。
  4.4、系统3:廊桥仿UHPC蜂窝铝板幕墙
  本系统主要是在南区与北区相接中间的大型拱廊吊顶区域,属于拱廊系统。超大的廊桥横跨南北,在阳光的照耀下,桥下的通路化身为光的媒介,将自然光线引入建筑内部,营造出明亮而宽敞的空间感,庄重典雅,而夜晚时分,在吊顶的幕墙灯光漫射下,犹如满天繁星,置身其中活泼浪漫。
拱廊大样实拍
  面材为22MM厚蜂窝铝板(1MM厚铝单板+20MM厚铝蜂窝+1MM厚裸铝单板)、2.5MM厚穿孔铝板作为背板及4MM厚穿孔铝板,表面是仿UHPC喷涂。面板最大为1400MM宽,5500MM高。
表面处理实拍
  主龙骨为180X80X8MM钢方管 (热镀锌处理)、140X80X6MM钢方管 (热镀锌处理)、次龙骨80X80X4MM钢方管 (热镀锌处理),局部龙骨存在弯弧。
  系统主节点 
拱廊横剖节点图 
拱廊横剖节点图
方案设计的重难点及优化点
  本系统的难点主要在于如何将双曲的密拼缝完好落地,面板大多是双曲,面与面之间的精度要求很高,如果不解决这个问题,会出现完工效果差,甚至无法安装的情况。原方案为双曲造型,表面仿UHPC蜂窝铝板,从竖向分缝处剖开后为小弧线,弧线拱高在30~40MM,有如下问题:
  竖向跨度大,最大有5~6米,龙骨受到钢材材质本身的影响,弯弧钢龙骨精度不够,影响铝板效果,且材料成本和施工成本高昂。
  铝板为复杂双曲,难度高,加工精度要求高。
开缝模型 
现场安装龙骨实拍
  现场结构的干涉与沟通:我们采用了模型与结构碰撞合模和现场反尺复核,对比下发现,南区东西面拱廊系统中,K轴至L轴之间,吊顶标高23.200M,该处主体通长钢梁最低点标高为23.180,低于此处吊顶铝板的标高,完全干涉,经过与顾问沟通,其同意吊顶标高降低100MM,现场得以顺利施工。
干涉模型实拍
  4.5、系统4:精致钢龙骨玻璃幕墙
  本系统主要是在东、西、南、北、通道及登录大厅主入口的玻璃系统,跨度大,周边接UHPC门套,属于精致钢玻璃系统。
登录大厅夜景大样
  面板为8+1.52PVB+8双银LOW-E+12AR+8+1.52PVB+8MM中空全超白夹胶玻璃和12双银LOW-E +12AR+12MM中空全超白钢化玻璃,其中如果夹胶玻璃面积超过6平方米,夹胶片采用1.9PVB胶片。面板最大尺寸有宽度2400MM,高度3600MM。 
  主龙骨为250X80X10MM精致钢方管(Q235B,氟碳喷涂),东西面及南面通道两侧此立柱采用140X80X4MM精致钢方管(Q235B,氟碳喷涂),登录大厅采用280X100X6MM精致钢方管 (Q235B,氟碳喷涂)。
  系统主节点 
精致钢横剖节点 
精致钢竖剖节点
方案设计的重难点及解析
  本系统的重难点在于系统跨度大,安装方案需要按顺序安装,而且原方案玻璃压块无法旋转。
  一般常规的横竖连接采用U型钢件连接是可以按顺序安装龙骨的,先安装立柱,再安装一排横龙骨,再装立柱,依此类推,但是本系统跨度太大,大跨度有11.05米,同时安装一整排横梁会很困难,安装效率低下。
  设计过程中的干涉问题:本系统在南立面为倾斜玻璃幕墙,前期幕墙顾问与主体结构设计局部没有沟通,在南立面13~14轴、25~26轴发现有斜钢柱设计,将斜柱建模放入BIM模型中,发现主体斜柱与玻璃幕墙系统横竖龙骨干涉150MM,最终通过外推玻璃面及修改檐口UHPC斜率,解决干涉问题。 
现场结构
结构带入模型 
碰撞干涉
  4.6、系统5:日晷双面铝板幕墙
  本系统是在南面通道正上方,为建筑亮点“日晷”,它犹如画龙点睛,属于日晷铝板幕墙系统。中国自古有天圆地方之说,科学会堂的设计建造顺应传统。在典雅方正的建筑中,灵动的加入日晷元素。半径约8128毫米的晷盘,如旭日当空,将古代天文学探究的科学创举运用到现代屋面设计,既代表了传统与技术的融合,也顺应了“始于自然、归于科学、大式建筑、山水会堂”的设计理念。
日晷系统大样实拍
  面材为22MM厚蜂窝铝板(1MM厚铝单板(阳极氧化)+20MM厚铝蜂窝+1MM厚裸铝单板),面板颜色为金色,内层为1.5MM防水铝板(粉末喷涂,深灰色),室内背后可视区域为3MM厚铝单板(氟碳喷涂)。最大的面板尺寸为1200MM宽,8100MM高。
  主龙骨是300X150X12MM热浸镀锌钢方管立柱,次龙骨为60X5MM钢方管 (氟碳喷涂)。
  系统主节点
日晷系统横剖节点 
日晷系统竖剖节点
方案设计的重难点及解析
  本系统造型较为异形,一眼看起来像倒锥体,但实际不是,上下圆的半径不相同,圆心也不相同,上方圆所在的平面与下方圆所在的平面还有空间夹角,收到的提资文件中,日晷造型等完成面不详细,没有合适的BIM模型及主体结构依据。
  我们采用了模型正向设计的思路,在幕墙施工图及建筑师想要的效果基础上,重新建立BIM模型,并发送至业主及建筑师进行设计确认。
日晷模型
  设计路线:本系统有三层铝板,外层是可视的金色阳极氧化蜂窝板,中间有一层防水铝板,最后是室内铝背板,原方案防水铝板与可视面板之前需要穿过极多的次钢龙骨,大大增加了铝板的加工难度及现场的施工难度。
  在理论建模之后,暴露出了幕墙日晷主龙骨与主体混凝土反坎干涉,现场实际主体结构的反坎在钢梁正上方与幕墙图纸也不一致,通过现场反尺,发现主体钢梁与理论还有偏差达到50MM。
  在保证可视铝板完成面不变的前提下,我们决定将主龙骨及防水铝板同步外推,一起完美解决了上述两个问题,防水板贴着次龙骨外安装,不用开缺,不用折边,大多数的主龙骨也避开了主体结构的干涉,局部干涉的点位我们将主龙骨断开连接,受力形式及龙骨大小不变。
原节点
优化后节点 
主龙骨外推之后无干涉
  深化设计过程:本系统为空间异形造型,从BIM模型上反应出幕墙每一个分格都不同,为了给现场施工提供可靠的依据,设计小组将每一个分格进行了编号,每一个分格剖面编号不相同,最后,提取了每个分格位的剖面图,发送至现场指导施工。
日晷主龙骨编号
日晷压顶解剖视角 
日晷系统安装过程中实拍 
日晷系统面板撕膜实拍

试验及样板保障顺利施工  

  本项目体量大,但是施工周期短,设计过程中遇到很多问题,需要业主、建筑师及顾问确认,由于本项目单位多、不同部门人员多,导致设计方案待定项往往不能及时确认,所以现场采用样板先行,以现场确认样板的方式进行设计方案确认,设计小组全过程配合。
组装缝隙过大建议整改实拍
  拱廊穿孔铝板的孔径打样确认时,做了以下两种样品,最终选择的为圆孔样品。
穿孔铝板实际做样二选一
  表面仿UHPC处理铝板做样,放置在真实UHPC表面做对比,邀请建筑师进行选择。
仿UHPC铝板样品
  考虑到美观性,玻璃幕墙立面电动窗开窗器进行打样,最终确定采用链式开窗器。
电动开启做样比选
  为了满足外观效果,精致钢玻璃幕墙系统做样,最终建筑师取消了装饰盖板与玻璃间的胶缝。
建筑师取消打胶实拍
  除了视觉样板以外,为了打消顾问对装饰蜂窝板组件系统的顾虑,开敞幕墙系统,按封闭条件做试验。试验条件高于实际使用风压情况,试验已通过。
试验监测
  为了验证装饰蜂窝板的防水性能,我们进行了浸水试验,原理将蜂窝板试样完全浸泡在水中,经过一段时间之后,目测试件有无鼓泡、脱胶、剥落等变化,然后拆解看断开部位是否进水,最终试验通过。
浸水试验
  在进行UHPC板系统打样过程中,经历了反复修改与重试的过程,设计小组与厂家沟通,均做了详细的交底及修改记录:
  东面门套确认为5块板分格,顶部一块U型,立面加一条缝拆成上下两块,左右即4块,一个洞口共5块。
东面一个门洞分格
  UHPC可视板面到背负龙骨后边缘的厚度,大面控制在150MM厚以内,局部最厚的位置不能超过160MM,以便现场安装。
  立面折板的前端,UHPC包块直接与立柱焊接。
UHPC做样模型
  顶面板的阴角前端,因为背负龙骨与现场主体结构干涉,采用两个短的60X5MM龙骨连接。
局部细节模型
  UHPC-02和UHPC-02A最前端的竖龙骨,为了方便控制面板厚度,将竖龙骨断开了,此处焊接需要保证焊接质量。
满焊圈注模型 
四性试验实拍 

蜂窝板滚筒剥离试验实拍

异形幕墙配安装图指导施工  

  本项目的幕墙系统多,而且很多系统存在异形造型,现场施工班组素质不一,大多仍然会采用较为落后的施工定位手段,为了配合现场施工定位方法,设计团队绘制出了详细全面的异形系统龙骨布置图纸,用来指导施工班组定位安装。
  2.1、UHPC造型向外倾斜,所以设计小组给出平面外倾斜及剖面标高定位图纸。
平面定位图 
剖面定位图
  UHPC系统收口及开洞口部位,由设计小组给出理论开洞以及收口图纸后,班组进行反尺,设计小组根据反尺修改一遍,按此图纸下料后,班组按加工图纸再进行最终确认。
UHPC洞口收口图纸一 
UHPC洞口收口图纸二 
收口实景实拍
  拱廊位置铝板存在大量异形造型,特别是在仿UHPC蜂窝铝板包柱位置,包柱位置由南到北渐变,每一个分格尺寸都不一样,设计小组根据模型中剖切出的轮廓,放样出了每一个分格的龙骨剖面,以供现场施工及安装。
拱廊竖剖大样 

拱廊放样图纸

与各专业厂家的配合  

  本项目由于施工时间紧急,从施工开始到施工结束,整个项目几乎都在交叉施工,同时施工的单位多,幕墙专业与其他专业存在非常多的配合情况,幕墙自身专业内也存在六位供应商同时配合的情况,设计小组与个专业厂家的沟通及配合非常紧密与及时。
  与灯光单位的配合,需要在阳极氧化蜂窝铝板小单元上为灯光单位提供灯槽。
灯光配合节点
  与屋面单位在交接处进行模型碰撞,分析交接情况,划分施工范围,完善模型图纸等资料,快速推进交接方案以便设计确认,最终顺利完成。
屋面交接模型

  与凌云幕墙外协的门窗厂家配合,详细罗列图纸中的所有门窗,前期以供厂家报价,在选定厂家之后,以供其反尺核对,并对其图纸审核并给出专业意见,帮助其图纸走确认流程。

全过程BIM设计  

  本项目采用了全过程的BIM设计,贯穿于项目的各个阶段,从初期的概念设计到最终的施工和运维管理,为项目的顺利实施提供了强有力的支持。
幕墙BIM模型图片
本项目BIM模型
  初期设计确认阶段,BIM技术快速生成多个设计方案,通过三维可视化模型直观展示外观和内部结构,比如拱廊铝板系统造型、UHPC分格划分,阳角蜂窝组件的外观等,这不仅提高了设计效率,还增强了业主和建筑师对设计方案的理解和认可,还将不同单位之间的模型合模,进行碰撞比对,发现问题,上报问题并解决碰撞。
分格不对应示意
  深化设计阶段,BIM技术的应用(设计所内部自行完成建模工作,模型达LOD400深度)使得设计团队能够更加精细地进行构件设计和幕墙面板详图绘制,确保每个部件的精确尺寸和安装位置。比如UHPC带背负龙骨的模型,拱廊铝板模型设计,日晷铝板的模型,BIM模型还支持多专业协同设计,有效避免了传统二维设计中常见的错漏碰缺问题,提高了设计的准确性和一致性。
局部模型图片
  在施工阶段,BIM技术为施工团队提供了详细的施工图纸和三维模型,有助于施工团队更好地理解设计意图和施工要求。通过BIM模型,施工团队可以进行虚拟建造模拟,提前发现潜在的施工难题,优化施工方案,减少现场返工和材料浪费。
拱廊编号模型
西南角完工实拍
南面整体完工实拍
日晷俯视完工实拍
登录大厅俯视完工实拍

完工鸟瞰灯光实拍

结语  

  历时三载筑宏基,科学会堂映晨曦;看,一艘科学巨船,凯歌而行,不以山海为远;乘势而上,不以日月为限。
  科学会堂的设计汲取了中国传统木构智慧和飞宇重檐形制,呈现出“有顶的广场+漫步的空间”的创新概念,将建筑美学与服务国家战略、惠及民生相融合,使其使命更加熠熠生辉。夜幕降临,科学会堂亮起了绚烂的灯光,点亮了这座新城,成为重庆最具辨识度的地标建筑之一。幕墙工程在一年内完美落地,展现了团队协作与创新精神的卓越成就,从初步启动到最终竣工,每一步都凝聚了幕墙设计小组和项目部的智慧与心血,成功实现了项目的高标准要求,体现了“凌云幕墙”精神。
△ 2024年12月,重庆科学会堂幕墙工程观摩合影(右起:凌云幕墙设计研究院结构设计所所长 肖波、凌云幕墙设计研究院设计二所所长 盛建华、凌云幕墙设计研究院院长 吴明君、《幕墙设计》& 中国幕墙工程网总编 唐 琦、广州白云科技股份有限公司西南大区经理 彭仁湘 )
  科学会堂作为西部(重庆)科学城乃至整个重庆的科技创新赋能策源地和产业凝聚交流展示地,其竣工标志着科学城在科技创新领域迈出了重要一步,第十三届中国创新创业大赛全国总决赛成功举办,这是科学会堂投入运营以来承接的首场全国性技术创新竞赛,充分展示了其作为创新交流平台的功能和实力。未来,科学会堂将继续发挥“以会带展、会展结合”的运营优势,助推西部(重庆)科学城构建科技创新要素集聚平台,成为科技创新赋能策源地和产业凝聚交流展示的璀璨舞台。
  重庆科学城科学会堂,这座承载着科技创新梦想的璀璨舞台,正以崭新的姿态迎接未来的挑战与机遇,为重庆加快推动具有全国影响力的科技创新中心建设贡献力量。

项目信息:
建设单位 | 中电建(重庆)城市建设发展有限公司
建筑设计 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
监理单位 | 重庆赛迪工程咨询有限公司
总承包单位 | 中电建路桥集团有限公司(牵头方)
                   中国水利水电第四工程局有限公司
                   中国水利水电第九工程局有限公司
                   中国水利水电第十四工程局有限公司
幕墙深化设计、施工 | 武汉凌云建筑装饰工程有限公司
异型阳极氧化蜂窝盒子 | 北京欧森迈科技发展有限公司
项目用胶 | 广州白云科技股份有限公司

幕墙设计团队主要成员

主设计师:兰自强
方案设计及指导:周铸、杨柳青、李红春、皮白波、刘清贵、左林、严双龙、卢伟
设计师:马昆、刘九晏、沈凌至、吴俊杰、施俊展、李健、吴珣、李阳
结构计算:邱念、王普

幕墙施工团队主要成员

閤光春、尹本祥、苏汉平、陈帅、吴玉虎、熊泽林、潘山鹏、魏光文、杨恒、张权、邱银龙


作者 | 武汉凌云建筑装饰工程有限公司  兰自强、盛建华、吴明君、肖波

责任编辑 | 唐  琦


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