新闻纪事
北京亦庄儿童医药器械产业园综合大楼 幕墙工程剖析

2017-01-05

一、 概述

亦庄儿童医药器械产业园综合大楼外装饰工程,是一个由月子中心、门急诊医技楼和儿科病房三幢楼组成的妇儿医疗的综合医院,该医院座落在北京市亦庄经济开发区,凉水河旁,南邻西环南路,西邻景园南街,与北京同仁医院经济技术开发区院区隔街相望。医院外观由中国中元国际工程公司设计,建筑外立面造型独特,不同立面相互呼应,又由其不同的独到的特点:

本工程量为36300㎡,其中双曲面幕墙为5600㎡,820块玻璃的尺寸都不相同,具有单曲梯型玻璃板块,异型钢结构彩釉玻璃雨蓬795㎡,上下两层玻璃420块玻璃尺寸各不相同,没有一个边为直边,玻璃所有角度都为弧线型角度,750㎡高度5400大板吊挂玻璃,每四块玻璃组成了一组竹子的图案,结构造型复杂,加工、施工难度大,幕墙品种繁杂,主要有明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙、全玻幕墙、陶板幕墙、陶棍幕墙、铝单板幕墙、铝合金百叶、65系列隔热铝合金门窗、出入口雨篷、玻璃栏板等,面层进出位置和各部尺寸变换多样,交相呼应,技术复杂新颖,工期紧、质量要求高。

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二、 单曲拟合双曲面水桶全隐玻璃幕墙和横向内凹弧型纵向外凸的框幕墙

1、 结构设计

双曲面水桶玻璃幕墙和横向内凹弧型纵向外凸的全稳幕墙是本工程的画龙点睛之笔,此幕墙是一个双曲面的结构体系,针对其水平方向圆弧半径小,弯曲度大,而高度方向圆弧半径大,弯曲度小的特点,经过性价比和外观效果的综合分析,进行了幕墙的外观和结构设计。在横向采用了圆弧造型,纵向在每一个层间为一个折线区间进行折线模拟圆弧,横向分格弧长在1800-2200之间,每个层间高4000mm,采用4个分格,具体分格见图三,最终效果见图四和图七,主立柱采用了70-180和横梁采用70-100的全隐框定距压板式结构体系,节点做法见图五和图六,玻璃为TP6+12Ar+TP6mm双银钢化中空low-e玻璃,保证了幕墙的整体节能要求,层间玻璃为TP6+12Ar+TP6mm双银钢化中空彩釉low-e玻璃,即保证了对层间结构的遮盖又提高其装饰效果。为了保证幕墙具有一定的通风量,在幕墙上设置了一定量的开启扇,如采用2000mm宽的开启扇,由于是弧形开启扇则向两侧开启角度过大,四连杆铰链不能够承但如此大的变形,为此采取了1000mm宽的开启扇,使四连杆铰链控制在可承受的变形内,将一个变为两个隐框开启扇,从外观上又不影响视觉效果,又保证了开启扇灵活开启。

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1、 施工控制

在施工中把异形玻璃的加工,主立柱的安装定位和带角度主立柱的层间伸缩做为质量重难点进行强化控制。

异形玻璃加工采用了电脑放样,电脑数控自动玻璃切割机进行切割,附框万能组角,横梁及附框拉弯成型,保证了玻璃组件的组装质量。

主立柱的安装定位由于各层间的圆弧半径都不一样,在放线中,用中心圆点统一定位是相当困难的,为此采用了直角坐标定位系统,以每根立柱上端头中心点做为定位基点,通过每层标高确定其Z向座标尺寸,采用水平仪控制其水平位置;按靠近幕墙的外侧柱网轴线建立每根立柱上端头中心点的XY坐标值,施工时依据轴线网建立的座标进行平移,采用经纬仪进行控制座标点,这样通过控制立柱上端头中心点的XYZ座标来保证安装质量,在施工过程中取得了好的效果,也大大提高了工期进度。具体作法是:

带角度主立柱的层间伸缩采用400mm长立柱插芯,采用定位夹具在下部分200mm部分切成所需要的角度精度,插进立柱的上端用两个螺栓固定住;将插芯插入到上部的立柱下端,留有20mm的伸缩缝用胶进行弹性密封,保证立柱沿折线角度进行伸缩。

一、 吊挂式和座立式全玻璃幕墙和彩色玻璃钢结构雨蓬

1、 结构设计

主入口幕墙是本工程的结构设计的关键部位,为内凹弧形,主要有大板全玻璃幕墙、层间大型钢结构彩釉玻璃雨蓬和陶棍及彩釉竹纹遮阳系统。本立面为了保证室内空间和大平面的整体性,不设玻璃肋,为此经结构分析,采用了在一楼和二楼层间进行分隔,下部采用1500*4200的TP19+2.28PVB+TP19mm的夹层玻璃,座立式安装;在上部采用1500*5700的TP19+2.28PVB+TP19mm的夹层玻璃,玻璃穿孔的吊挂式安装,为了保证玻璃变形挠度小于规范要求,采用了在4200处进行点支撑,玻璃采用折线拼弧结构体系;层间处为钢结构结构体系,上下部为大板玻璃幕墙的固定位置,外面为悬挑雨蓬的钢结构,层间用铝板进行装饰,钢结构雨蓬的最大悬挑宽度为9200,采用了钢拉杆进行斜拉, 玻璃为上下二层玻璃TP10+1.52PVB+TP10mm的彩色胶片夹层玻璃,上层玻璃为隐框结构、下层为吊挂式明框结构,有效的保证了玻璃的安全性;在全玻幕墙上部3500mm外设置间距150mm的50mm方型陶棍遮阳格栅,雨蓬的彩釉玻璃水平遮阳,上下各三块玻璃为一组的竹纹彩釉图案玻璃遮阳系统,即保证了大玻璃通透的效果,又有竹纹的艺术效果,又实现了有效的遮阳,大板玻璃幕墙、彩釉玻璃雨蓬和陶棍格栅形成了互相响应、有效结合,不同造型平立面相结合,形成了立体的三位一体的有机结合。

2、 施工质量控制

在施工中把全玻幕墙的吊挂系统、玻璃开孔位置加工处理、雨蓬四边弧形异型玻璃的加工、雨蓬钢结构制作及雨蓬玻璃的安装做为质量重难点进行强化控制。

全玻幕墙的吊挂系统采用了不锈钢夹板夹住玻璃,在玻璃上钻孔穿螺栓,上部用可调整螺栓吊挂在钢架上的吊挂系统;点支式支撑采用250系列的点驳接系统进行,玻璃孔径大于螺栓直径10mm,留有伸缩变形余量,保证只起到支撑作用,不承担重力荷载。

玻璃开孔位置加工处理是将夹层玻璃在开孔位置的叠差进行处理,在玻璃吊挂中由于叠差会倒至单片玻璃局部集中受力而导致玻璃爆裂,为此采用了在玻璃孔的位置加铝垫圈,铝垫圈和玻璃孔间留有2mm间隙,在玻璃孔和铝垫圈的间隙注满环氧树脂胶,这样使玻璃孔部位受力均匀,保证了吊挂和支撑系统的玻璃安全性。

本工程共有278片(每片又为两片的夹层玻璃)雨蓬四边弧形异型玻璃需要加工,每个尺寸都不一样,为此玻璃加工尺寸确定一是按理论尺寸进行加工;二是按现场做完的钢框放样进行加工,经过对此二种方法的分析,我们采用按理论尺寸放样加工,现场按理论加工的玻璃尺寸焊制骨架,玻璃经过电脑放样和数控玻璃切割机进行切割,保证了玻璃的加工尺寸。

雨蓬钢结构施工分二步进行,第一步是主骨架施工,它是控制雨蓬主体尺寸和承受荷载的重要一步,采用了轴线定位、网格座标、弧型样板验弧、找准关键点、标准构件工厂加工现场组装、分部分段焊接控制变形量的施工工法,有效的保证了主骨架的施工尺寸的准确性和结构强度。第二步是主结构内部安装玻璃的次骨架施工,采用了次骨架按理论尺寸弯弧,样板校弧,各骨架弧交点中心的点座标定位,焊接次骨架,并通过玻璃的四边点的距离来校核次骨架的中心点尺寸,保证玻璃安装尺寸,使整个雨蓬施工正常,达到了预期效果。

二、 陶板幕墙和陶棍格栅

1、 陶板幕墙的结构设计

经对不同的陶板幕墙的挂件体系进行了综合分析,采用了80×60×4的热浸镀锌矩型钢管为主立柱,不设横梁,在钢立柱两侧安装75×50×4的热浸镀锌角钢制作的U槽型钢件,铝合金挂件T型挂接一侧与陶板的T槽口进行连接,另一侧挂接在U槽型钢件上的钢铝结合式陶板挂件系统。

工作原理;80×60×4的热浸镀锌矩型钢管的主立柱通过钢连接件与建筑的预埋件或后植埋件进行连接,经三维调整符合要求后焊牢,上下立柱间通过插芯实现伸缩;在钢立柱两侧或一侧通过三个M5自攻自钻螺钉安装75×50×4的热浸镀锌角钢制作的U槽型钢件,钢件通过横向长孔实现内外双向调整;铝合金挂件T型挂件端与陶板T型槽口挂接,并通过弹簧钢片将陶板与挂件间顶紧,可进行左右双向调整;铝合金挂件U型挂件端挂在U槽型钢件上,挂在陶板上部的挂件挂在U槽型钢件的U槽上横边,通过上面的螺钉进行上下双向调整,挂在陶板下部的挂件挂在U槽型钢件的上横边,通过胶条使铝合金挂件与U槽型钢件进行弹性连接,挂接量控制在8-13mm间;两板竖向留缝为4mm,通过胶条实现密封,两板横向留缝为8mmL形开缝式接缝,窗周边为铝板封边,窗上部为镀锌钢板的内排水系统,最终形成了整个陶板幕墙结构体系。

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系统特点;

(1)开敞式安装根据等压雨幕原理进行拼接设计,具有很好的防水功能。在接缝处不用打密封胶,可以避免陶板受污染而影响外观效果。

(2)三维调整的挂件系统设计,有利于板面安装调整。

(3)通过胶条使铝合金挂件与U槽型钢件进行弹性连接,并通过弹簧钢片将陶板与挂件间顶紧,实现了减震和防止电化腐蚀,并可消除噪声和变形。

(4)陶板具有空腔的结构,安装时陶板背部有一定的空间,可有效降低传热系数。整个体系可以起到保温和隔音功效,降低建筑能耗,节约能源。

(5)通过背部通风,建筑的湿气可以在透过建筑墙体后被流动的空气带走,避免产生冷凝水,使建筑外墙保持干燥。

(6)经过改进的陶板系统,提高了陶板幕墙抗震性,可达10度抗震设防以上,特别适合有抗风压及抗震要求的建筑。

(7)封闭式安装竖缝选用EPDM胶条,具有防水、防侧移、防撞三重功能。防止大量的水进入陶板内侧,防止陶板侧向移位,防止相邻陶板之间碰撞。

(8)开放式排水系统设立,在每个窗口的上方、左右两侧均安装导水板,该导水板可将陶板内侧的冷凝水和从安装缝中渗入的微量水导流到幕墙外侧。

(9)陶板可自由拆卸进行更换,防脱落更加可靠。

(10)经济合理,有较好的性价比。

1、 陶棍格栅的结构设计

陶棍格栅采用了8mm厚氟碳喷涂钢板为主骨架,铝合金挂件系统,铝合金挂件母座通过M5×20的不锈钢内六角螺栓二个固定在钢板上,铝合金挂件子座带有弹簧卡片一端插入50mm方型陶棍的内腔,另一端挂勾从上往下挂在母座上,形成了陶棍格栅的结构体系。

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        图十六陶棍格栅三维组装图                                              图十七陶棍格栅实景效果图            


3、施工质量控制

陶板幕墙和陶棍格栅施工的要点是主骨架和U槽型角钢件的质量控制,它是保证陶板平整度的关键,通过三线控制主骨架和U槽型角钢件的安装,保证主骨架垂直不歪扭,U槽型角钢件安装平整、位置尺寸正确,严格按照施工工艺进行控制。

综上所述、单曲拟双曲、异型玻璃按理论尺寸加工、骨架结构施工按网格座标点定位是可以实现,效果是可佳的,性价比更优,可在更多的异型幕墙施工中推广。