1.前言
隨著科學技術日新月異的發展、建筑技術不斷推陳出新,造型獨特、外圍結構復雜的新型建筑不斷涌現,對于圍護結構的設計與施工技術也提出了更高的要求。單元式玻璃幕墻日漸成為高層和超高層建筑的主要圍護結構。
結合東方之門異型超高層幕墻工程的設計與施工實踐,超高層玻璃幕墻工程選擇性能好、技術先進、造價合理的高性價比幕墻技術方案以及依據超高層建筑的不同特點,對幕墻材料的采購、加工、組裝、運輸、吊裝以及質量控制措施進行分析,把握整個工程的要點難點,采用科學有效的安全與技術措施,以確保幕墻工程對質量、安全、成本等方面的控制。
2.項目概況
東方之門座落于蘇州工業園區的中央商貿區,地處金雞湖西岸,建設中的蘇州中心的中央,地理位置極其優越。蘇州中心片區建成后,將成為中國規模最大的整體開發城市綜合體、規模最大的整體開發地下空間、規模最大的空中生態花園等。蘇州軌道交通1號線、6號線將貫穿整個項目。它包含了寫字樓、商業、酒店、酒店式公寓、文化娛樂等多種業態,將設立高端品牌旗艦店與一站式綜含性購物中心,引進真冰溜冰場、高科技影院、主題兒童體驗中心、精品超市、美食廣場及超五星酒店、高端時尚精品酒店等,滿足消費者衣、食、住、娛樂等多重體驗和需求。
東方之門位于蘇州工業園區CBD軸線東端的龍頭位置,毗鄰星港街及金雞湖。蘇州軌道交通1號線及6號線穿過本項目下方并設置“東方之門站”換乘站點。基于本項目的顯著位置,以“門”形作為建筑設計的立意自然形成,它以CBD軸線為中心對稱,門洞正座于軸線上方。東方之門項目在整體外觀塑造上同代表著蘇州園林典型風格的月洞門之間有著意向上的聯系,同時中空呈塔狀,是以蘇州名塔虎丘塔的輪廊演變而來。以陰刻形式勾勒輪廓,給人留下想象空間,傳達了創建蘇州新門戶的喻意。
東方之門樓高301,8m,總建筑面積約460000m。整個建筑由南北塔樓和裙樓構成,兩座塔樓在頂部相通,成為一體,其外形如同一座大門。300m高度的“門”形外觀既表達了獨特的古典神韻又體現了高超的現代科技;同時它標志著CBD軸線的起始,又將空間向金雞湖作了延伸。
東方之門立面幕墻的處理蘊含著中國文化的精細,雙塔東西表面的弧形幕墻如同蘇州的絲綢一般從300m塔頂一瀉如瀑,體現著東方之門的氣勢。南北側立面及內拱的幕墻設計明顯區別于東西面,遮陽挑檐的設置,利用光照陰影產生較含蓄的效果,與率直的東西面互相映襯。建筑頂端的玻璃穹頂用流暢的曲線將東西幕墻自然地連接起來,使得整個建筑渾然一體。
3.幕墻設計概況
東方之門幕墻面積近160000m2,其中塔樓幕墻面積120000m2,東西面為單元式玻璃幕墻,南北面及內拱為單元式玻璃幕墻,層間挑檐為框架式鋁板幕墻,264m以上拱頂為框架式玻璃幕墻。裙樓幕墻面積約30000m2,主要為框架式玻璃幕墻。
3.1塔樓幕墻
3.1.1南、北塔樓東西主立面幕墻系統
(1)基本結構形式:橫明豎隱單元式玻璃幕墻系統
(2)面材規格:10超白+12A+8雙銀Low-E鋼化中空玻璃
(3)排水形式:采用橫滑式鋁合金高性能單元體幕墻,排水方式為高落差隱蔽排水
(4)自然通風形式:設置通風器
(5)設計特點:東西面的幕墻是逐漸向上收縮的“橫明豎隱 單元式玻璃幕墻,外框線條突出較小,遠觀整體玻璃面比較順滑,玻璃面向上收縮的角度從9σ ~82,5° 逐漸過渡。而根據風洞試驗數據可以了解主塔樓東西上下值差距不大,選用何種單元幕墻系統,可以簡潔高效地覆蓋整個東西面上下的幕墻,從而使建筑東西整體立面體現出絲綢般的光滑質感,這是設計的關鍵。
單元上橫梁設計中特別考慮角度的變換,設計內層排水構造使之在角度漸變中也能保障排水的順暢,支座的設計考慮角度的轉接順暢,豎向和橫向明框蓋板盡量輕薄,立面設置通風器通風使之能保留大分格的玻璃。
(1)基本結構形式:橫明豎隱層間單元式玻璃幕墻系統
(2)面材規格:10+12A+8雙銀Low-E鋼化中空玻璃
(3)排水形式:采用橫滑式鋁合金高性能單元體幕墻,排水方式為高落差外露排水
(4)自然通風形式:設置通風器
(5)設計特點:南北直面的幕墻因層間每層均有出挑900的砼結構外包鋁板的裝飾挑檐打斷了上下幕墻的連貫性,幕墻的系統構造與東西面幕墻存在差異。南北面內拱為逐漸向外傾斜的幕墻,傾斜的角度從90° ~140° 逐漸過渡至最后并在拱底合攏,選用何種幕墻系統使直面和斜面在外觀上保持完整一致性、上下一貫的連續性以及足夠的安全可靠度是設計的關鍵。
采用層間單元的構造設計,板塊從室內安裝,降低了施工安裝難度,又利于日后單元板塊的更換維護。出挑900的砼結構挑檐內襯鍍鋅鋼板加強鋁板的剛度,加襯保溫巖棉有效提高隔音效果。挑檐預留檫窗配合導軌，便于以后清潔維護。因挑檐的影響,玻璃選用不同的Low-E中空玻璃,與東西面形成對比,反襯東西面的光滑質感。
3.2裙樓幕墻
過街橋部分幕墻跨度達9m高,幕墻向外傾斜75° ,平面弧形逐層外移,成倒錐形的曲面表皮;系統亦采用鋁包鋼框架明框玻璃幕墻系統,可見光透明部分玻璃采用10Low-E(超白)+1,52PVB+8+12A+8中空夾膠鋼化玻璃,層間非透明部分采用8Low-E(超白)+1,14PVB+6+12A+6中空夾膠鋼化玻璃和2mm鋁板背襯板;主龍骨采用300mmX80mm焊接鋼管+鋁含金扣板包飾(表面氟碳噴涂);裝飾構件:橫向鋁合金裝飾蓋板(100mm寬×300mm厚),豎向小蓋板,表面氟碳噴涂。該處幕墻最大難度之處為西立面倒錐型弧形幕墻與弧形屋面相交接處,曲面與曲面相交線為馬鞍型的雙曲線,所有上排橫梁和玻璃提料放樣均采用空間三維放線定位。
4.幕墻結構計算分析與校核
4.1設計依據
4.1.1設計參數取值
基本風壓:主樓W0=050kN/m2裙樓W0=0,45kN/m2
基本雪壓:S0=0,40kN/m2,
地面粗糙度:B類。
抗震設防烈度:6度
設計基本地震加速度:0,05g
4.1.2風荷載
㈠)風荷載標準值wk:據《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)
wk=W0× uS1×uz×β gz
W0基本風壓
uz風壓高度系數,
βgz陣風系數,
us1局部風壓體形系數
(2胺南京航空航天大學空氣動力研究所提供胍蘇州市中新工業園區“東方之門”模型動態測力風洞試驗報告》參數,以及上述《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)計算數據,采取最不利數據進行計算,荷載計算取值見表1:
(3)風洞實驗介紹:
由于“東方之門”建筑群體造型各異、繞流復雜多變,不同風向角下流態是不同的,其間的干擾影響而導致的風荷載的變化是難以從已有的規范中找到的,故只有在模擬的大氣邊界層流場中對模型進行試驗,利用動態測壓系統及動態測力天平實測并加以分析才能初詳其貌,為建筑結構設計及覆面材料的抗風載設計提供必要的風荷載數據。
南京航空航天大學空氣動力研究所圖紙為“東方之門”制造了幾何縮尺比為1∶ 350的輕質實體測力模型及測壓模型。并在NH-2低速風洞中(模擬大氣邊界層流場)進行了測壓試驗及動態測力試驗,以確保建筑物的安全、可靠與人居環境的舒適。
4.2結構設計原理與設計方法
4,21設計原理與方法
