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上海大都市圈重要城市、杭州都市圈副中心城市,這里是南湖紅船,江南水鄉——嘉興,在中國擁有獨特的歷史地位,被喻為“長三角”的未來之星……
如何用數智制造技術提升這座城市幕墻品質,打造出真正引領未來、全面提升市民獲得感和幸福感的公共建筑,成為了房地產、建筑業,以及門窗幕墻行業新時代的課題!

今天,中國幕墻網www.gdjiasi.com帶來的:嘉興南湖未來廣場作為當地的“百年百項”重大項目,更是城市的“十大標志工程”之一。
這也是繼嘉興“森林中的火車站”之后,MAD建筑事務所為“禾城”抄刀設計的又一地標幕墻工程,項目由嘉興市高等級公路投資有限公司投資興建,并交由上海建工裝飾集團負責幕墻的深化設計與施工落地工作。

創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念與這座城市的歷史文脈傳承共振,按照嘉興市全面提升城市品質與能級,塑造“紅船魂、國際范、運河情、江南韻”的城市新風貌的總目標。
建設中嘉興南湖未來廣場,將打造成為一個文化休閑與親子活動中心,亦是一個文化傳承與創新的基地,為這座城市注入文化的力量和青春活力。

嘉興南湖未來廣場項目位于嘉興城市中軸線,緊鄰風景優美的南湖,并以中央圓形草坪為中心,人和建筑在此互動、共享,這里成為更開放、更親和、更具活力的新型城市空間。
建筑采用大跨度異型空間鋼結構拱桁架系統,配以弧形白色陶瓦曲面幕墻屋面,結合各層退臺空間綠化,形成錯落有致的建筑群落,從而塑造出嘉興文化地標的大氣風范。

整個項目的占地面積達到13萬平方米,包含科學技術館,婦女兒童活動中心和青少年活動中心三個場館,總建筑面積18萬平方米,其中地上面積7.2萬平方米。
作為一座公園中的景觀建筑,建筑師通過優美的曲線運用,將“三個場館”通過50多萬片疊拼、圍合而成的白色陶瓦雙曲面屋面,以“手拉手”地形式連接在一起。

嘉興南湖未來廣場(左)、馬蒂斯作品《跳舞》(右)
抱合成圓的中央圓形草坪,讓建筑的大體量消融其間!毗鄰南湖,坐擁中央公園的水邊建筑表皮——覆蓋著當地生產的白色陶板,呼應了江南水鄉傳統筒瓦屋頂的同時,也更為經濟節能。

江南傳統筒瓦屋頂(左)、項目的白色陶板屋頂(右)
流動的屋面形成連續的天際線,好像被風吹起的篷布,帶來柔軟的包裹感,不管人身處中央草坪或是外圍公園,還是二層環廊之上,步移景異,此起彼伏。
然而!如何將50萬片陶瓦疊拼出順滑的曲面效果,并滿足屋面工藝、結構沉降及溫度變形要求?如何使得屋面系統、雙曲金屬檐口、曲面水泥板吊頂、彎弧玻璃幕墻等系統完美融合?成為了“上海建工裝飾”幕墻設計團隊要化解的第一道難題!

同時,項目中的幕墻均為復雜異形曲面,各幕墻系統之間有近千種交接形式,在設計和施工過程中——如何協調好建筑造型、構造設計、結構偏差、材料工藝,以及所有交接系統的安裝精度!
又成為了考驗團隊設計數字化能力、施工智能化水平的第二道關卡!

創新——復雜異形陶瓦屋面成套智能建筑技術!上海建工裝飾幕墻團隊憑借集團的數字化應用平臺,對復雜異形屋面建造技術研究,形成國內首個復雜異形陶瓦屋面成套智能建造技術。
同時,憑借上海建工裝飾強大的實力,自主研發出一套適應曲面變化、構造合理、安裝簡便的屋面陶瓦系統,并采用數字化BIM分析出各部件之間擬合關系,可根據現場返尺做精準定位,精確控制面板之間的空隙與分縫,簡化現場施工工序,極大提高了安裝效率。

另外,針對屋面的50余萬塊瓦片,根據不規則法線疊拼而成的自由雙曲面造型,包含有2萬多個陶瓦支撐支座、縱橫天溝、異形天窗(詞條“天窗”由行業大百科提供)、雙曲魚眼造型、消防救援窗等系統組成。
根據其結構安全及防水要求高、施工難度大的現狀,項目團隊分別在前、中、后不同階段引入了:復雜異形屋面智能精準測量、三維掃描數字仿真及正向糾偏、超大異形曲面安裝建造等創新型技術的引入,成功在大體量雙曲陶瓦屋面系統中,實現建筑對順滑曲線要求的同時,幕墻系統構造還能吸收主體沉降、應對溫度變形。

上海建工裝飾團隊與MAD在工程現場
本項目屋面為復雜異形網殼結構,鋼結構變形的精確監控及測量是項目成敗關鍵,具體操作辦法:在施工過程中,根據實際施工情況建立屋面監控分區布置網,以鋼結構原盤中心點復核主體結構確定構造控制界面,通過放樣機器人的應用,將數據整體錄入,直接提取數據打點放樣,智能化識讀、分析判斷,整個放樣過程中,不依賴于現場的軸網和標高線,自動打出激光點用以標識,較傳統放樣方法效率提升6倍。

另外,當主體結構安裝完成后,利用三維掃描技術在短時間內獲取主體鋼構的精確三維數據,通過生成的三維數字模型,運用數字仿真技術對整體幕墻模型進行空間分析及碰撞檢測等測試,及時修改碰撞位置,保證建筑效果的同時也有效的控制了工程造價,通過三維數據模型,也為后期屋面的正向設計模型的建立及優化提供模型基礎。

上海建工裝飾團隊與MAD在工程現場
接下來,項目團隊利用正向設計生成支座定位圖、檁條布置圖,以及對幕墻節點進行優化調整,提前解決設計問題和施工中的潛在偏差,最終達到縮短施工周期、節省成本、提高建筑工程質量的目的。
在進場施工階段中,使用三維掃描技術對屋面進行精確測量,確定鋁合金起始位數據和陶瓦位置,確保加工數據的準確性;進而提供出精準、高效的加工數據,幫助工廠利用加工中心對鋁合金,及陶瓦材料進行精確加工。

在施工前,根據預先排序和標記技術,按照規模、尺寸和形狀對所有鋁合金龍骨,及陶瓦進行數字化預先排序和二維碼標記,并在每根龍骨及陶瓦上標記出其具體安裝位置,確保順利施工。同時,靈活應用斜坡支架技術應用是對于傾斜度大的屋面,可以使用斜坡支架來提供有效而安全的工作平臺。
整個實施過程,通過建立合作與溝通機制,確保施工團隊之間有良好的合作和溝通機制,保持過程的一致性和高效性。

剛解決了項目超大雙曲屋面的問題,接縫的問題“接”踵而至!由于項目露臺檐口及屋面檐口,均為異形曲面金屬鋁板系統,面積達到了1.1萬平米,傳統作法無法保證效果。上海建工裝飾的幕墻團隊通過——基于裝配式的模塊化智能建造技術研究,形成一套“異型檐口智能建造系統”,成功解決復雜異形金屬檐口的智能建造技術。
具體步驟如下:
(1)采用自主研發空間異形幕墻金屬面板,基于圖形批量攤平的數字化加工技術,對異形裝飾面板進行批量排字,通過建立坐標系方式將空間面板攤平,定位到平面目標應置,自動轉正裝飾面板的擺放角度,及統一裝飾面板的加工及安裝方向。隨后,加工部門依據統一的分格面板加工圖,及分格面板的加工數據生產加工相應的分格面板。
(2)精確測量和放線:在施工前采用三維掃描技術進行精確測量,對檐口鋁板和龍骨位置進行準確定位和放線;確保每個構件的尺寸、角度和位置滿足設計要求。
(3)加工精度(詞條“加工精度”由行業大百科提供)控制:明確加工工藝,采用先進的三維數控模具加工設備和技術,以確保檐口鋁板的弧度與模型一致。
(4)提前預制:鋁板系統在工廠采用預拼裝制度,確保構件的精度和裝配性。預制好的構件在現場直接安裝,保障品質及減少現場施工難度。
(5)通過裝配式優化設計,在工廠內預制檐口鋁板龍骨,利用先進的數控設備確保加工精度。運輸鋼桁架至現場后,使用汽車吊按榀對鋼桁架進行整體吊裝,并輔助使用30m直臂高空車。簡化現場施工過程,降低糾正和調整的難度,提高施工效率和質量。

有了好的設計方案,離不開智能建筑技術的強大支撐!項目的空間異形吊頂采用了無機水泥板系統,面積超過1.5萬平米。因此,只有通過裝配式、模塊化的智能建造技術思路,才能實現大空間異形吊頂的完美呈現。
具體辦法如下:
(1)大空間異面吊頂數字化測量及逆向建模技術
吊頂水泥板采用蒙皮技術實現順滑曲面,利用主龍骨定位弧度曲線,對鋼結構進行精準測量。利用三維掃描技術在短時間內獲取主體鋼構的精確三維數據,通過生成的三維數字模型,運用數字仿真技術對整體幕墻模型進行空間分析及碰撞檢測等測試,及時修改碰撞位置。利用正向設計生成龍骨吊點圖,然后進行橫向龍骨布置圖,提供精確數據以便于后續加工及安裝。
(2)大空間異面吊頂裝配式安裝技術
吊頂龍骨設計采用裝配式單元構造,同步現場根據模型數據,確定主龍骨左右分格的中心位置。現場利用平臺升降裝置及升降車,進行單元鋼架安裝。裝配式單元構造極大減少了現場操作的工作量,提高了安裝效率。

在整個項目的幕墻深化設計和施工過程中,上海建工裝飾幕墻團隊創立了:高標準異形幕墻智能建造關鍵技術體系,自主研發7項創新技術,創造了多項國內首創技術,申請專利5項,最終以綠色化、工業化、數字化賦能城市發展、建筑呈現、幕墻效果,打造出一座具有年度代表性的高端文化場館。期待202“飾”!中國幕墻網www.gdjiasi.com的讀者朋友們,讓我們共同期待——2024年6月項目的竣工!
未來,上海建工裝飾集團將以黨的二十大精神為引領,向行業高質量發展新征途邁進,堅持專業引領,踐行現代化可持續發展道路,打造“精心設計、匠心制作、稱心服務”的最值托付的專家品牌企業,為推動行業的轉型升級和國家的產業現代化不斷努力奮斗!