上海世博園西班牙國(guó)家館外裝飾工程設(shè)計(jì)

中國(guó)幕墻網(wǎng) 2016年會(huì)論文集系列 未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載　違者必究

　　一、 引言

　　中國(guó)2010年上海世界博覽會(huì)(Expo 2010)，是第41屆世界博覽會(huì)，于2010年5月1日至10月31日期間，在中國(guó)上海市舉行。此次世博會(huì)也是由中國(guó)舉辦的首屆世界博覽會(huì)。上海世博會(huì)以“城市，讓生活更美好”(Better City, Better Life)為主題，總投資達(dá)450億人民幣，創(chuàng)造了世界博覽會(huì)史上最大規(guī)模記錄，同時(shí)超越7000萬(wàn)的參觀(guān)人數(shù)也創(chuàng)下了歷屆世博之最。

　　世博會(huì)西班牙館展館(圖1)是一座復(fù)古而創(chuàng)新的“藤條籃子”建筑，外墻由藤條裝飾，通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)支架來(lái)支撐，呈現(xiàn)波浪起伏的流線(xiàn)型。

　　8524個(gè)藤條板不同質(zhì)地顏色各異，面積將達(dá)到12000平方米，每塊藤板顏色不一，它們會(huì)略帶抽象地拼搭出“日”、“月”、“友”等漢字，表達(dá)設(shè)計(jì)師對(duì)中國(guó)文化的理解(圖2)。

　　西班牙館外墻由藤條板、支撐鋼結(jié)構(gòu)及玻璃面板（詞條“玻璃面板”由行業(yè)大百科提供）組成，陽(yáng)光可透過(guò)藤條縫隙，灑落在展館內(nèi)部(圖3)。

　　由于西班牙館外墻采用了獨(dú)特的建筑造型設(shè)計(jì)及新穎的外墻材料，針對(duì)其異形曲面的擬合、龍骨（詞條“龍骨”由行業(yè)大百科提供）與鋼結(jié)構(gòu)及玻璃連接節(jié)點(diǎn)（詞條“節(jié)點(diǎn)”由行業(yè)大百科提供）的設(shè)計(jì)、藤條板的加工制作及安裝等設(shè)計(jì)施工中的重點(diǎn)及難點(diǎn)，方案設(shè)計(jì)采用的“萬(wàn)向球鉸圓盤(pán)”構(gòu)造節(jié)點(diǎn)及碳鋼鋼棒夾具方案，考慮到了施工及加工工序中會(huì)出現(xiàn)的各類(lèi)誤差、安裝調(diào)節(jié)需求及外墻曲面擬合的效果，工序簡(jiǎn)潔可行，經(jīng)過(guò)了實(shí)際工程的檢驗(yàn)，達(dá)到了建筑師預(yù)期的立面效果。

　　二、 工程概況

　　西班牙西鄰葡萄牙，南隔直布羅陀海峽與非洲的摩洛哥相望，東北與法國(guó)、安道爾接壤，國(guó)土面積50.6萬(wàn)平方公里，人口4520萬(wàn)。其國(guó)家以獨(dú)特的西班牙斗牛文化及弗拉明戈現(xiàn)代激情舞聞名于世界。

　　西班牙國(guó)家館位于上海世博園C片區(qū)，為上海世博會(huì)面積最大的自建館之一，參展規(guī)模之大也創(chuàng)下西班牙參加世博會(huì)的新紀(jì)錄，展館由西班牙著名女建筑師貝娜蒂塔·塔格利亞布設(shè)計(jì)(圖4)，其展館主題：我們世代相傳的城市。

　　整個(gè)展館外墻建筑設(shè)計(jì)采用在中國(guó)和西班牙普遍應(yīng)用于工程建設(shè)和生活當(dāng)中的植物---藤條作為溝通兩國(guó)文化的橋梁和紐帶。而建筑外觀(guān)的設(shè)計(jì)靈感則來(lái)自于西班牙弗拉明戈現(xiàn)代激情舞，靈動(dòng)的藤條板立面如同舞者飛揚(yáng)的裙擺，亦如同地中海翻卷的浪花(圖5)。

　　西班牙館建筑面積7624平方米，地上三層，建筑高度20米，建筑耐火等級(jí)為二級(jí)，按7度抗震設(shè)防裂度進(jìn)行設(shè)防。建筑設(shè)計(jì)使用年限為1年(臨時(shí)性建筑)。西班牙館建筑幕墻共有玻璃幕墻、鋁板幕墻、藤板幕墻、鈦錳合金板等形式，幕墻面積約為25000平方米。幕墻的重點(diǎn)為異型玻璃幕墻和藤板幕墻。

　　三、 異型玻璃幕墻的設(shè)計(jì)及安裝

　　由于建筑設(shè)計(jì)來(lái)源弗朗門(mén)戈激情舞蹈裙擺的造型，導(dǎo)致外玻璃幕墻的造型異常復(fù)雜，對(duì)玻璃連接的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和玻璃面板的規(guī)格提出了較高要求，并且由于建筑功能和建筑設(shè)計(jì)的要求，幕墻玻璃安裝必須在主體支撐鋼結(jié)構(gòu)的室內(nèi)側(cè)，如此工程特點(diǎn)決定了玻璃板塊玻璃形狀的選擇、幕墻玻璃與主體鋼結(jié)構(gòu)連接的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、玻璃板塊間的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足異型曲面的擬合及安裝調(diào)節(jié)的需求，而由于幕墻玻璃安裝在主體支撐鋼結(jié)構(gòu)的室內(nèi)側(cè)，幕墻玻璃與主體支撐鋼結(jié)構(gòu)間的連接裝置必須可以調(diào)整，以為保證此連接裝置不但可以適應(yīng)主體鋼結(jié)構(gòu)的變形，也可以保證幕墻玻璃安裝曲面的規(guī)則統(tǒng)一。

　　3.1、玻璃分格及龍骨布置設(shè)計(jì)

　　在進(jìn)行玻璃幕墻分格設(shè)計(jì)時(shí)，我們考慮采用以下措施以滿(mǎn)足工程特點(diǎn)的要求：

　　a.玻璃板塊分格設(shè)計(jì)根據(jù)三點(diǎn)共面的原則，采用三角形平板玻璃擬合整個(gè)曲面，在滿(mǎn)足曲面效果的基礎(chǔ)上，有效的降低了曲面玻璃的加工難度及工程造價(jià)，極大的縮短了工期。每個(gè)節(jié)點(diǎn)集中處采用六塊三角形玻璃拼接的形式(圖6);

　　b.幕墻支撐鋼龍骨布置的形態(tài)采用螺旋式布置的原則，來(lái)適應(yīng)建筑造型的形態(tài)，玻璃斜向龍骨按統(tǒng)一方向布置。為保證建筑幕墻的整齊劃一，螺旋式布置的鋼龍骨為平行四邊形形式，豎龍骨與主體鋼結(jié)構(gòu)豎向鋼架對(duì)齊。平行四邊形內(nèi)采用兩塊三角形玻璃(圖7)。

　　3.2、玻璃幕墻防水及構(gòu)造連接設(shè)計(jì)

　　由于建筑功能和建筑設(shè)計(jì)的要求，幕墻玻璃位于主體支撐鋼結(jié)構(gòu)的室內(nèi)側(cè)，為保證玻璃幕墻的排水（詞條“排水”由行業(yè)大百科提供），玻璃的平行四邊形龍骨仍置于玻璃室內(nèi)側(cè)，室外除了預(yù)留與主體鋼結(jié)構(gòu)連接處的構(gòu)件，其余為完整的玻璃面，玻璃與玻璃間、玻璃與主體連接件（詞條“連接件”由行業(yè)大百科提供）間采用耐候密封膠（詞條“耐候密封膠”由行業(yè)大百科提供）密封，形成完整而平滑的防水面(圖8);

　　整個(gè)玻璃幕墻結(jié)構(gòu)受力體系：三角形玻璃與玻璃內(nèi)側(cè)的鋼龍骨通過(guò)壓塊固定，玻璃受力模型為兩邊簡(jiǎn)支，一邊自由;玻璃內(nèi)側(cè)鋼龍骨通過(guò)球鉸組件與鋼制萬(wàn)向圓盤(pán)連接，玻璃龍骨未簡(jiǎn)支梁受力模型;鋼制萬(wàn)向圓盤(pán)通過(guò)可調(diào)鋼套管與外側(cè)的主體鋼結(jié)構(gòu)焊接固定。

　　三角形玻璃采用6+1.14pvb+6+12A+8Low-e中空夾膠玻璃配置，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，我們選取了最不利受力單元板塊進(jìn)行分析，結(jié)果如圖9、圖10所示：

　　與主體結(jié)構(gòu)（詞條“主體結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）連接鋼套管應(yīng)力（詞條“應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供）分析結(jié)果如圖11所示：

　　3.3、萬(wàn)向球鉸圓盤(pán)的設(shè)計(jì)

　　為滿(mǎn)足不同角度組合的玻璃龍骨的連接、為吸收不同三角玻璃平面的各類(lèi)夾角、為調(diào)節(jié)各類(lèi)構(gòu)件的施工及加工誤差，本工程設(shè)計(jì)采用了萬(wàn)向球鉸圓盤(pán)的構(gòu)件節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，此連接系統(tǒng)主要包含以下各構(gòu)件(圖12)：1--連接件，2--圓形裝飾蓋板，3--法蘭盤(pán)，4--球鉸組件。

　　萬(wàn)向球鉸圓盤(pán)的工作原理及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)如下(圖14)：

　　1、其中不銹鋼鉸接球采用M10的不銹鋼對(duì)穿螺桿與鋼塊栓接，通過(guò)螺紋可以實(shí)現(xiàn)連接鋼塊的進(jìn)深向尺寸調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)幕墻鋼龍骨徑向加工及施工安裝誤差的吸收，連接鋼塊與幕墻鋼龍骨采用不銹鋼沉頭螺釘固定。

　　2、不銹鋼球鉸可在法蘭盤(pán)鋼槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向角度的滑動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)，可以滿(mǎn)足不同玻璃板塊龍骨夾角組合及玻璃平面不同夾角組合的各類(lèi)需求，此設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的精髓所在，完美的解決了三角形玻璃板塊曲面擬合的施工及安裝難點(diǎn)。

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