由玻璃和格柵構成,玻璃與格柵采用不銹鋼 球鉸夾具 固定 (圖4、圖5),由于屋面體型復雜,屋面中央位置利用建筑玻璃 屋面的高程優勢采用有組織排水 形式,在屋面上設置不銹鋼擋堰。屋面玻璃采用多種彩釉處理,部分采用彩色膠片,玻璃基本配置為10mm半鋼化玻璃 +2.28PVB +10mm半鋼化玻璃 。格柵和鋁板表面氟碳噴涂 (詞條“氟碳噴涂”由行業大百科提供) 處理,多種顏色。收邊鋁單板 采用 3mm,表面氟碳噴涂 處理; 鋁型材 (詞條“鋁型材”由行業大百科提供) 及鋁板表面處理 (室外):最少厚度不小于40微米的最少三涂兩烤的氟碳噴涂,氟含量大于70%,鋼結構 表面氟碳噴涂處理。滿足屋面系統的防水 及防腐 等耐久性 要求。
圖5 格柵三維圖
2. 大鳥形屋面幕墻面材體系分布圖(圖6、圖7)
不同的顏色代表不同幕墻材料 分布大鳥形屋面幕墻面材分布圖。
圖6 系統分布圖
圖7
三、大鳥形屋面系統重點難點
1、BIM 系統在本工程中的應用
整個大鳥屋面面積共35710m2,由10190塊不同規格的板塊構成。其中玻璃屋面面積22561 m2、板塊6554塊,鋁百葉13149 m2、板塊3636塊。由于大鳥屋面是異型屋面體系,每個板塊所處標高 位置均不相同,造成每個板塊四點均不在同一平面體系內,且每個板塊尺寸均不相同。為確保項目獨特的建筑造型和建筑設計理念的完美實現,針對大鳥形屋面幕墻結構體系運用BIM技術進行建模成型分析。
建筑信息模型化(Building Information Modeling,BIM),是以三維數字技術為基礎,集成了建筑工程項目中設計、建造、管理、運營等各種相關信息的工程數據模型,是對該工程項目相關信息的詳盡表達。利用BIM技術對大鳥屋面三維模型進行玻璃板 塊數據鏈分析;并進行數據統計,結合鋼結構受力變形 計算分析結果;為實體模型修正提供理論依據。
由于屋面是雙曲面 ,板塊四個角點不共面,若以三點確定平面的方法對屋面板 塊進行擬合,可以分析出每個板塊角點偏離原理論位置的尺寸,即階差。該階差的極值及分布比例對屋面系統節點 方案的選擇具有重要指導意義。
根據統計數據結合鋼結構受力變形計算分析結果;在保證建筑外形的基礎上,使更多比例弧線玻璃板塊運用玻璃冷彎 技術實現平板 化圓滑過渡(圖8)。
圖8 模型成型過程
應用BIM技術建模,可以對玻璃板塊特性分析,按相鄰板塊階差分為0-10,10-20,20-40,40-60,60以上五個等級進行板塊統計。
由于板塊材質的不同,其節點構造及對階差的吸收能力也不同,因此分別對玻璃及百葉進行階差分析,可以很清晰直觀的看出不同區域的階差分布,并研究節點在不同區域的構造形式。根據現場對施工完成并已處于靜態穩定狀態的大鳥鋼結構進行測量放線所得關鍵控制點數據鏈,對大鳥屋面模型進行最終BIM建筑模型修正。并運用BIM技術對幕墻板 塊進行深化設計下料和全部加工圖設計(圖9)。
圖9 BIM數據表
對于復雜形體建筑,同一系統板塊數量較大且各不相同時,利用常規CAD (詞條“CAD”由行業大百科提供) 放樣的方式非常慢且容易出錯,效率非常低;而利用BIM建模的方式,對于相似的同一系統板塊,基于BIM的自動生成,可以大大減少設計師的重復勞動,又可以將不同的數據利用參數并從模型導出,玻璃面板 (詞條“玻璃面板”由行業大百科提供) 及型材 (詞條“型材”由行業大百科提供) 框都可以,不僅僅大大提高工作效率,又避免重復操作中的失誤導致的損失。
2、大鳥形屋面系統結構體系的選擇
通過運用BIM技術對建筑模型的系統分析和對大鳥屋面的BIM建筑模型進行修模設計,對于大鳥形屋面幕墻構造系統有三種形式可選擇,熱彎 單曲弧線玻璃體系、平面玻璃構造體系、冷彎單曲弧線玻璃體系。
第一種:熱彎單曲弧線玻璃體系
該種玻璃幕墻 結構體系需要玻璃熱彎,玻璃附框 和鋁合金型材 (詞條“鋁合金型材”由行業大百科提供) 也需要彎弧處理(圖10)。熱彎單曲弧線玻璃體系,其中熱彎玻璃 加工簡圖(如圖3.2.2)。大鳥形屋面玻璃板塊總共為6554塊,而每一塊玻璃的半徑都有所差異,經過BIM模型導出的數據表(圖11)示意。
圖10 熱彎玻璃節點
圖11 熱彎玻璃加工 圖
圖12 數據表
第二種:平面玻璃構造體系
平面玻璃構造體系就是用平板玻璃 來實現,擬合建筑的外立面輪廓,我司采用三點定位法來擬合建筑的體 型,擬合后的建筑體型有階差效果,(圖13)。階差分析(圖14)示,分別標定板塊1、板塊2的角點A、B、C、D、E、F為研究點,以一個板塊三個點為基準點 確定該擬合平面與實際曲面的位置關系,其中該平面第四點C'(F')與實際平面該角點C(F)之間的距離即為階差值; 通過大鳥屋面幕墻的BIM模型分析。
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專家介紹 潘元元
鋁門窗幕墻委員會專家組
工作單位: 蘇州市建筑金屬結構協會
技術職稱: 高級工程師
專業: 從事建筑幕墻、門窗工程設計、科技研發、標準、規范制定及行業管理三十多年。
專長: 建筑幕墻、門窗工程設計、科技研發、標準、規范制定、行業管理