深圳市文化中心位于深圳市福田中心區,與美麗的蓮花山公園相伴。該工程的建筑設計由世界著名建筑設計大師日本株式會社磯崎新先生設計;
結構設計由世界著名空間結構設計大師川口衛先生設計;
玻璃垂簾
幕墻是由日本磯崎新設計所、北京建筑設計研究院和深圳市瑞華公司共同設計完成的。該工程設計創意:高山流水、音樂琴弦;工程的創新設計:玻璃垂簾幕墻。
一、文化中心玻璃垂簾幕墻的結構特點
1.垂簾幕墻的結構
深圳市文化中心玻璃垂簾幕墻采用了大跨度空間
曲面、網狀
鋼結構、發絲亂紋
不銹鋼裝飾包柱。該工程由圖書館和音樂廳部分組成,每跨的空間跨度為寬96m,高30m,中間無任何支承點,承力結構由96根斜
立柱和120長短不一的斜鋼柱組成,最長的斜鋼柱長度達32m,斜鋼柱的下端為固結體系,上端鉸結體系,屋面鋼結構不承受玻璃垂幕的自重。
垂幕的上邊為一直線,下邊為一不規則曲線,96根立柱的兩端點落在這兩條直線上,且以投影尺寸為1560mm的間隔平行排列。每根立柱又以垂直
標高為2400mm的間隔相錯分格,并在分格點的斜立柱內側設計一
鑄鋼節點。垂簾幕墻的結構T檁通過這些受力節點相連接,形成一不規則的、以2500多個不相等的三角形分格組成的空間曲面,以形成一整體的空間網格結構受力體系。
2.斜立柱的結構(主承力件)
每根斜立柱由
腹板為10mm厚、水平
斷面尺寸為735×145mm的
鋼板拼焊成矩形結構。再用
表面處理成亂針紋紋路的
不銹鋼板包飾成水平斷面尺寸為925×200mm的腰型柱體;斜立柱柱的腹板面始終與立投影面垂直,最長柱達32m;與地面最小夾角的達柱約67.50。
3.連接節點及玻璃特點
鑄鋼節點1300余個;受力結構T檁2615條;縱向玻璃
框架T檁1180余條;不銹鋼
裝飾板約5500㎡;垂幕的所有斜立柱、玻璃、T檁、不銹鋼裝飾板等
構件的尺寸均不相等;垂簾幕墻玻璃共2500多塊三角形異性鋼化LOW-E
中空夾膠玻璃,約4500㎡。
二、工程施工技術質量控制手段
1.針對施工難點,采取技術措施
由結構復雜的特點可知,該工程異形件多,曲面多,三維尺寸多,難以通過計算完成的構件設計多,很多構件設計通過模型實驗完成的。上下結合點間距大、跨度大,即:是一座難點多多的大型玻璃垂幕工程。安裝前,展現在眼前的是一個總面積約6960㎡的大洞口,中間無任何生根的
固定點;安裝后,垂幕的上邊為一直線,下邊為一不規則曲線,96根立柱的兩端點落在這兩條直線上,且以投影尺寸為1560mm的間隔平行排列,實現其良好的設計效果。其施工主要難點并采取的技術措施如下:
(1)安裝施工前,定位放線問題及技術措施:由于本工程結構復雜,頂邊沿軸線為直線設置,下面垂幕底腳部沿曲線設置,整個玻璃垂暮波浪起伏,呈琴弦狀,各構件的外形尺寸長短不一,給構件安裝定位放線十分困難,為此負責施工的單位特意組織人力進行攻關,工程技術人員編制了詳細的安裝定位放線程序,用專用旋轉儀進行測量定位,由經驗豐富的工人進行放線實驗,經實踐摸索,進行工程整體測量、驗證確認完全符合設計要求,以保證構件安裝位置的正確性。
(2)保證大間距斜支柱安裝交點同心度問題及技術措施:幕墻豎向斜鋼柱上下固定交點間距長達30米,上交點
螺栓固定在屋面鋼架上,螺栓孔直徑為27mm,底座上的下交點(
地腳螺栓)有直徑36mm的19個螺栓孔,在這大距離的固定點,要保證上下交點共20個螺栓孔的同心度,難度很大,
吊裝時容易
變形,且斜鋼柱與底部鋼
支座要求進行高質量的
焊接,難上難。施工單位組織編制了吊裝程序并革新了專用機具,保證了上下交點孔的同心度。
(3)保證多焊縫的焊接質量和控制變形量問題及技術措施:構件加工焊接:斜鋼柱由10mm厚、水平斷面尺寸為735×145mm的鋼板拼焊成矩形結構,革新專用定位防變形
夾具、利用千斤頂、拉碼、校直機等
設備、機具保證斜鋼柱等焊接構件尺寸符合設計要求;現場安裝焊接:斜鋼柱與斜鋼柱之間連接,斜鋼柱與支座連接、T懔與鑄鋼短柱焊接焊縫近萬條,焊接量大,對構件外形尺寸要求高,須嚴格控制變形量;設計要求二級焊縫,必須全熔透,要求100%超聲探傷,且鑄鋼件與所連接構件Q235的材質不一樣,增加了焊接的難度。施工單位編制了詳細的焊接施工工藝,嚴格按工藝執行;施工前,施工單位又組織焊接技術培訓和崗位練兵;選用焊接操作技術水平高、經驗豐富的焊接技師擔任主要
連接件的焊接,采取了種種措施,保證了焊接質量,嚴格控制了構件的變形量。
(4)大
型鋼構件的吊裝、防止變形問題及技術措施:主要難點是施工場地狹小,80噸大吊車只能開進一段;采取技術措施是,有臺階部位利用
卷揚機進行滑移吊裝,安設平臺和橫向
拉索進行橫向控制;斜鋼柱扁長又重,容易變形而又不能變形,革新專用防晃、防滑、防變形、防墜落的吊架和夾具等措施,保證了順利吊裝。
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