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深圳机场卫星厅建筑幕墙深化设计浅析

来源:2023年会论文集  作者:杨云 王伟明 欧阳立冬 花定兴  日期:2023-7-24
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  摘要:深圳机场卫星厅位于T3航站楼北侧,总建筑面积约为24万平方米,通过捷运系统连接T3航站楼和规划中的T2航站楼。卫星厅蛋卷形的建筑外壳,呈现出流畅、圆润的外观;与T3航站楼六角形表皮及流线造型遥相呼应。立面幕墙上设置白色鱼鳞形遮阳构件,在充分发挥遮阳、节能功效时,又为建筑带来灵动、活泼的气息。本文通过卫星厅项目,对场馆类幕墙特点及异形遮阳构件应用技术,进行探讨、以供参考。
  关键词:机场幕墙、遮阳装饰构件

  本篇文章内容由[中国幕墙网ALwindoor.com]编辑部整理发布:

  摘要:深圳机场卫星厅位于T3航站楼北侧,总建筑面积约为24万平方米,通过捷运系统连接T3航站楼和规划中的T2航站楼。卫星厅蛋卷形的建筑外壳,呈现出流畅、圆润的外观;与T3航站楼六角形表皮及流线造型遥相呼应。立面幕墙上设置白色鱼鳞形遮阳构件(词条“构件”由行业大百科提供),在充分发挥遮阳、节能功效时,又为建筑带来灵动、活泼的气息。本文通过卫星厅项目,对场馆类幕墙特点及异形遮阳构件应用技术,进行探讨、以供参考。

  关键词:机场幕墙、遮阳装饰构件

  1 工程概况

  卫星厅项目整体呈X造型,主楼由四条直线指廊及弧形中央指廊组成;东北、西北指廊幕墙高13.7~22米,中央及南面指廊幕墙高度22米 ,呈南高北低的趋势。主要幕墙系统包括:指廊外幕墙、指廊端口幕墙、首层全玻幕墙玻璃雨棚、吊顶格栅、遮阳构件等,工程总计约8万平米;其中指廊外幕墙面积约4万平方米。

  本文以指廊玻璃幕墙系统为例,分析机场类幕墙系统设计特点,并对遮阳装饰构件的深化设计做探讨,以供类似项目参考。

  项目位于沿海开阔地带,地面粗糙度为A类,基本风压0.9kPa;建筑层数5层,屋面为钢结构网架屋面。指廊幕墙采用全明框系统,横竖龙骨均为钢结构;顶部玻璃内倾,底部玻璃外倒;玻璃外侧设置遮阳构件,外立面简洁、规整。

  2 指廊玻璃幕墙深化设计

  2.1幕墙系统设计

  本幕墙系统为全明框结构,包括:焊接立柱(词条“立柱”由行业大百科提供)、钢横梁型材底座、铝合金(词条“铝合金”由行业大百科提供)压板合金装饰盖、防脱角码等。幕墙龙骨外侧,焊接“T型钢码件”;铝合金型材(词条“铝合金型材”由行业大百科提供)与幕墙龙骨之间,通过“T型钢码件”、“不锈钢螺栓固定。立面玻璃包括:12TP(LOW-E)+12A+10HS+1.9PVB+10HS中空(词条“中空”由行业大百科提供)钢化(半钢化)夹胶超白LOW-E玻璃(双银)、10HS+1.9PVB+10HS(LOW-E)+12A+12TP中空半钢化(钢化)夹胶超白LOW-E玻璃(双银)。外倒玻璃的夹胶面向外,内倒玻璃的夹胶面向内;保证玻璃自爆后,碎渣不掉落伤人。

  2.2幕墙结构分

  本系统立柱跨度大(13.5米)、间距大,建筑造型特殊(弧形),常规铝合金龙骨已不适用。采用焊接钢扁通作为幕墙立柱,氟碳喷涂处理。因屋面排水需求,每6个分格(约18米),设置一根落水管立柱(320宽)。其余为标准立柱(200宽),间距2.8米~3.2米。钢立柱与建筑表皮一致,呈外凸的曲线造型;立柱的外缘与玻璃面平行,折线过渡;内缘为滚弯圆弧曲面

  幕墙横梁采用成品钢通,跨度2.8米~3米,氟碳喷涂处理。标准横梁为140×140×6钢方通,间距1.8~1.95米。幕墙与屋面交接处,顶部横梁两端与立柱焊接,规格为200×150×10钢扁通。横梁与立柱通过焊接,三边角焊缝,焊高同横梁壁厚,形成幕墙网架。每根落水管立柱处,标准横梁通过插芯与立柱连接(滑动连接),以释放温度变形(词条“变形”由行业大百科提供)

  2.3竖向传力体系

  场馆类建筑的屋面结构形式,通常为钢结构网架结构,不承受立面维护结构的重量;幕墙重力由立柱底部混凝土结构梁承担,立柱为承压构件。常规设计是立柱底部开圆孔(铰接),顶部开长圆孔(滑动连接)。本工程幕墙具有“双向圆弧曲面造型”的特点,立柱安装方向多;为保证加工及施工的便捷性;立柱的顶部设置不锈钢连杆。立柱底部,通过销轴、耳板,与主体结构梁(预埋件)固定;立柱顶部,通过销轴、不锈钢连杆、耳板与钢屋架连接。主体结构梁、幕墙网架、不锈钢连杆、钢结构屋架依次铰接,使幕墙龙骨系统,形成“二连杆机构”;实现幕墙自重落地,减小幕墙自重对屋面结构的影响。

  2.4水平抗风体系

  玻璃幕墙所受风荷载,通过横梁、立柱直接传递给主体结构,传力路径简洁。风荷载通过立柱顶部传至屋面结构时,为减小风荷载对屋面结构的“上推趋势”,不锈钢连杆需尽量保持“水平状态”。施工深化过程中,充分利用BIM技术,通过精细化建模设计;在屋面钢架与连杆之间设置“转接钢架(支座)”,以适应“高度尺寸”和“进出尺寸”的变化,保证连杆水平。

  2.4侧向抗风体系

  因建筑节能设计的需要,幕墙外侧设置遮阳装饰构件,标准立柱上包含8个遮阳件。遮阳件外挑尺寸260~650mm,从下到上逐渐增大。

  如上图所示,遮阳件整体呈“L形”,水平面及侧向面直接受风。水平风荷载通过横梁,传递至幕墙立柱及埋件,传力途径清晰、结构可靠。但在竖直方向,单个遮阳件受风面积0.32~0.63㎡不等;每根立柱上,受风面积达3.8㎡。项目位于临海开阔地带,构件数量多(4887件),其侧向力不应忽视。经整体建模分析,立柱顶部侧向荷载7.4kN。

  为保证侧向荷载有效传递至主体结构,立柱底部耳板增加加强钢肋板(词条“肋板”由行业大百科提供);在每隔18m的立柱顶部,设置铰接斜撑杆(φ152×10钢管),以抵抗遮阳件带来的侧向风荷载。斜撑杆两端,采用定制“万向球铰机构”,以适应平面角度的变化。

  3 遮阳构件深化设计

  地处岭南沿海,融入深圳市花(三角梅)的设计灵感,鱼鳞形的遮阳构件赋予建筑动感及鲜明的特色,既充分发挥了遮阳、节能的效果,又契合了深圳沿海城市的气质。根据建筑朝向和日照角度的变化,遮阳构件尺寸和朝向各部相同。遮阳件空间异形、尺寸大、种类多,龙骨防腐和扭曲加工成为设计难点。

  3.1全铝结构创新设计

  初始设计方案中,遮阳件龙骨为氟碳喷涂钢通;钢骨架焊接成框架,加工简便、材料成本低;但项目位于沿海区域(受盐雾侵蚀),钢材耐腐蚀性能差、后期维护成本高。

  遮阳件的弯弧过渡区域,为扭曲造型(双向曲面)。传统工艺中,可考虑铝板(词条“铝板”由行业大百科提供)弯曲(词条“弯曲”由行业大百科提供)成型,或用铝圆管(φ50)弯扭、对剖切割。方案理论上可行,但通过样板验证;因构件弯曲半径小,尺寸多,加工成本高,不能满足工期要求。

  为解决上述难题,经理论分析及多次样板验证;创新采用了:铝骨架、双曲弯弧铝铸件、整幅穿孔铝板的全铝结构体系;彻底解决防腐和加工难题。

  3.2细节深化设计

  铝合金龙骨的连接,是受力杆件(词条“杆件”由行业大百科提供)连接的关键点,通常有:焊接、机械连接两种。

  铝龙骨焊接,虽受力简单,但工艺要求高,角焊缝强度低(65MPa)。焊丝选择、焊接电流控制、气体保护等,均需严格控制;加工效率低,不满足工期和成本的要求。

  机械连接,即通过螺栓、螺钉固定。受力途径复杂,传统简化计算,不能体现出实际受力工况。本系统计算思路:首先,通过电脑整体建模,采用有限元分析,确认最大应力点位和挠度。其次,结合铝材开模优点,型材之间采用卡槽式连接,加大接触面,减小螺栓连接处应力。

  铸件细节设计上,在弯弧铸件的端部设凸台和耳板,铸件和铝合金骨架通过螺钉固定,组框安装方便;避免了大面铝焊的风险。

  面板设计上,面板在圆弧过渡处,不分缝;采用整体大板加工,利用“蒙皮效应”加强结构刚度

  4 结语

  建设绿色低碳经济,全面提升建筑节能水平,是“十四五”节能减排工作的重要目标。卫星厅优雅、流畅的建筑外表皮上点缀灵巧的遮阳件,实现了节能与装饰的完美融合;科学的建造技术,将设计理念顺利落地,可供类似项目借鉴。

  参考文献

  [1] 建筑幕墙:GB∕T 21086- 2007 [S].

  [2] 建筑结构荷载规范GB 50009-2012 [S].

  [3] 铝合金压铸件:GB∕T 15114-2009 [S]..

作者单位:深圳市三鑫科技发展有限公司

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专家介绍

 花定兴

铝门窗幕墙委员会专家组

工作单位:深圳市三鑫幕墙工程有限公司

技术职称:教授级高级工程师

专业:建筑幕墙、建筑结构

专长:  大型空间建筑幕墙复杂钢结构、索结构的方案设计、复杂的幕墙结构与主体建筑结构的力学关系原理分析。

原文地址:http://www.52mqw.com/info/2023-7-24/49955-1.htm
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