【門窗幕墻網(wǎng)】金秋時(shí)節(jié)城市綠心森林公園內(nèi)層林盡染，疊翠流金的枝葉宛如色彩斑斕的油畫，映照在城市副中心圖書館晶瑩剔透的外幕墻上。記者昨天獲悉，城市副中心圖書館項(xiàng)目一標(biāo)段外幕墻工程已正式完工。其自主創(chuàng)新更突破世界級建設(shè)難題，使得玻璃幕墻在地震時(shí)可適應(yīng)水平120毫米位移變形，以及向下65毫米和向上25毫米的豎向位移變形。

超大玻璃幕墻系統(tǒng)開創(chuàng)世界先例

城市副中心圖書館作為一處由276塊超高、超寬大玻璃組成外立面的“透明書苑”，如今已與城市副中心劇院、大運(yùn)河博物館組成了副中心三大地標(biāo)性建筑。中建裝飾在副中心圖書館建設(shè)中首創(chuàng)全玻璃幕墻施工體系，歷時(shí)一年為讀者打造出嶄新的全景式閱讀體驗(yàn)，向市民詮釋了副中心速度和副中心質(zhì)量。

作為城市副中心起步區(qū)三大項(xiàng)目之一，城市副中心圖書館四周被綠心森林公園所環(huán)繞，建筑內(nèi)部的樹狀結(jié)構(gòu)宛如鋼鐵森林，屋頂檐口吊頂采用銀杏葉狀鋁板錯(cuò)落有致分布，猶如森林的傘蓋。

如何將圖書館內(nèi)外的“森林”融為一體，正取決于超大玻璃幕墻深化設(shè)計(jì)施工的最終效果。為實(shí)現(xiàn)“透明書苑”的視覺觀感，城市副中心圖書館外立面采用了全玻璃幕墻，并呈現(xiàn)為W折線造型。與此同時(shí)，由于屋頂柔性的鋼結(jié)構(gòu)無法承受玻璃荷載，這些玻璃幕墻采用了自承重的結(jié)構(gòu)形式，坐落于懸挑5米的鋼結(jié)構(gòu)之上。

“這些玻璃的夾角從74度到133度共有14種角度，標(biāo)準(zhǔn)角度為120度，玻璃之間無任何支撐龍骨及玻璃肋，完全采用由一片片超大玻璃自身互為支撐的自承重系統(tǒng)。”中建裝飾的副中心圖書館項(xiàng)目幕墻深化設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人楊英自豪地表示，這一幕墻系統(tǒng)也開創(chuàng)了世界先例。圖書館玻璃幕墻極好的透光性，讓“透明書苑”的氛圍感撲面而來。讀者無論憑窗小讀片刻，抑或在階梯起伏的館內(nèi)低頭翱翔書海，都能獲得極佳的閱讀體驗(yàn)。

不僅如此，城市副中心圖書館的屋頂還以銀杏樹葉片為靈感來源，每組“樹冠”中間都藏有負(fù)載在玻璃上的光伏薄膜系統(tǒng)，讓建筑的可再生能源利用率提升到2.1%。作為北京市綠色安全樣板工地，該項(xiàng)目還將2000塊異型鋁板吊頂運(yùn)到現(xiàn)場后組裝成200個(gè)花瓣?duì)畹匿X板單元，再進(jìn)行裝配化吊裝，不僅提高了施工效率，還通過減少高空作業(yè)，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

可抗向下65毫米向上25毫米變形

該項(xiàng)目全玻璃幕墻在高度及支撐形式上均突破現(xiàn)行幕墻規(guī)范，玻璃的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)及抗震性設(shè)計(jì)也無規(guī)范可供參考，如此大角度的互為支撐更沒有先例。施工中這一系列設(shè)計(jì)施工難題接踵而至，倒逼項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、構(gòu)造設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、玻璃穩(wěn)定性、超寬超深結(jié)構(gòu)膠受力、玻璃安裝設(shè)備等各方面進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，最終確定采用自承重式互為支撐的全玻璃幕墻結(jié)構(gòu)形式，并成功解決了上述難題。

值得一提的是，玻璃之間通過寬35毫米，厚150毫米的高強(qiáng)結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行傳力并實(shí)現(xiàn)互為支撐。中建裝飾還通過鋼槽與結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)造連接，通過上述構(gòu)造有效吸收玻璃在地震作用下的變形，確保幕墻抗震性能的實(shí)現(xiàn)。該項(xiàng)目經(jīng)理熊宗祠進(jìn)一步解釋，這些鋼槽在玻璃廠內(nèi)進(jìn)行安裝，鋼槽與玻璃之間灌注高強(qiáng)結(jié)構(gòu)膠，既避免了與玻璃的硬性接觸，又滿足了自承重體系的構(gòu)造需要。

為了適應(yīng)地震位移變形，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還在玻璃底部鋼橫梁中間位置研發(fā)了一種可以適應(yīng)水平120毫米位移變形的弧形滑移塊。熊宗祠解釋，玻璃頂部采用π型件與玻璃鋼槽豎向長條孔進(jìn)行連接，此構(gòu)造只承擔(dān)水平荷載不承擔(dān)玻璃自重，通過玻璃頂?shù)椎臉?gòu)造可適應(yīng)屋頂結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)，向下65毫米和向上25毫米的豎向位移變形。

“幕墻神器”實(shí)現(xiàn)12噸級玻璃安裝

“城市副中心圖書館最大的玻璃位于南北主入口位置，高15.3米，寬2.5米，采用了7片15毫米厚的超白玻璃，玻璃總厚度達(dá)132.6毫米，單塊重量達(dá)10.8噸，是全球已知的單塊最重幕墻玻璃。”熊宗祠說。

對于重達(dá)10.8噸的玻璃吊裝來說，同樣是個(gè)超級技術(shù)難題。中建裝飾為此定制了24爪獨(dú)立回路的真空電動吸盤，吸盤整體可實(shí)現(xiàn)360度無極旋轉(zhuǎn)，±90度翻轉(zhuǎn)功能，吸盤的額定載重可達(dá)12噸。

“每組真空吸盤都由PLC中央控制，由獨(dú)立的真空泵、真空回路、機(jī)械安全系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)系統(tǒng)組成。24組吸盤還可以根據(jù)需求進(jìn)行自由組合，實(shí)現(xiàn)12噸以下任意重量玻璃的安裝，堪稱‘幕墻神器’。”熊宗祠對建設(shè)過程中的這些難點(diǎn)全都記憶猶新。

楊英介紹，從整體來看城市副中心圖書館幕墻設(shè)計(jì)、施工實(shí)現(xiàn)了一系列技術(shù)創(chuàng)新，包括一個(gè)首創(chuàng)，首創(chuàng)了國內(nèi)超大自承重式互為支撐的全玻璃幕墻系統(tǒng)；兩個(gè)攻克，攻克了自承重式互為支撐全玻璃幕墻的抗震設(shè)計(jì)難題，攻克了自承重式互為支撐全玻璃幕墻的玻璃穩(wěn)定性分析難題；三個(gè)突破，突破了幕墻單塊玻璃的重量極限，突破了超寬超厚結(jié)構(gòu)膠的應(yīng)用極限，突破了幕墻玻璃安裝設(shè)備的承重極限。

眼下，城市副中心圖書館項(xiàng)目的順利施工，不僅填補(bǔ)了國際、國內(nèi)關(guān)于自承重式互為支撐全玻璃幕墻體系的空白，對于國內(nèi)相關(guān)的規(guī)范、技術(shù)、加工、生產(chǎn)、安裝等同樣具有重大意義。