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摘要：本文介紹了保利時區(qū)虎門TOD城市展廳幕墻深化設(shè)計(jì)，對折線玻璃幕墻、三角形穿孔鋁板幕墻、鏤空玻璃鋁板幕墻、落地玻璃幕墻以及采光頂幾個系統(tǒng)的構(gòu)造進(jìn)行了概述，并介紹了BIM在設(shè)計(jì)和施工中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：折線幕墻;三角形面板;鏤空幕墻;BIM應(yīng)用
1 引言
TOD保利時區(qū)位于東莞市濱海灣新區(qū)虎門站TOD旁，是集高鐵、城際、地鐵三合一的灣區(qū)綜合樞紐新城，將各種不同的生活場景串聯(lián)一體，無縫銜接，開啟代表東莞未來連接世界的全新生活方式。城市展廳是保利時區(qū)的點(diǎn)睛之筆，以“光核”為概念，通過靈動線條構(gòu)筑出極具視覺沖擊力的建筑輪廓，以拓?fù)鋱D形的動態(tài)變化體現(xiàn)新時代TOD的速度與無限可能。
2 項(xiàng)目概況
項(xiàng)目由Aedas設(shè)計(jì)，中山盛興股份有限公司（盛興幕墻）承擔(dān)建筑幕墻的深化設(shè)計(jì)與施工，造型以陀飛輪為設(shè)計(jì)理念，又被譽(yù)為莫比烏斯環(huán)。建筑表皮采用漸變彩釉折線玻璃與三角造型穿孔鋁板兩種不同質(zhì)感的材質(zhì)，相互纏繞，從首層吊頂一直扭轉(zhuǎn)盤旋至屋頂，嚴(yán)格意義來說是幕墻和屋面的組合。幕墻主要分為五個系統(tǒng)：首層無肋落地玻璃，折線玻璃幕墻，三角形穿孔鋁板幕墻，鏤空玻璃鋁板幕墻和中庭采光頂。項(xiàng)目鳥瞰圖見圖1、圖2，項(xiàng)目透視圖見圖3、圖4。
圖1 項(xiàng)目鳥瞰圖(白晝)
圖2 項(xiàng)目鳥瞰圖(夜晚)
圖3 項(xiàng)目透視圖(白晝)
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圖4 項(xiàng)目透視圖(夜晚)
3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 首層落地玻璃
為了達(dá)到最大的通透視覺效果，首層采用了無肋支承的落地玻璃幕墻。玻璃面板水平分格1850，最大高度4500，采用了15TP+2.28SGP+15TP夾膠超白玻璃。面板玻璃上下邊嵌入鋼槽，受力模型為上下簡支固定的單向板結(jié)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)見圖5、圖6所示。
圖5 落地玻璃橫剖節(jié)點(diǎn)
圖6 落地玻璃豎剖節(jié)點(diǎn)
3.2 折線玻璃幕墻
折線玻璃幕墻為褶皺形螺旋曲面（詞條“曲面”由行業(yè)大百科提供），相鄰玻璃面板形成鋸齒狀。局部外觀見圖7、圖8。
圖7 折線玻璃幕墻局部外觀(一)
圖8 折線玻璃幕墻局部外觀(二)
折線玻璃幕墻系統(tǒng)采用鋼方管作立柱（詞條“立柱”由行業(yè)大百科提供），面板室內(nèi)側(cè)為通長的鋁合金底座，固定在鋼方管立柱上，室外側(cè)為通長的鋁合金（詞條“合金”由行業(yè)大百科提供）裝飾扣蓋。由于面板與立柱之間的夾角是變化的，為適應(yīng)多角度的變化，玻璃支承托（詞條“承托”由行業(yè)大百科提供）件與鋁合金底座連接處設(shè)置了咬合旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可以使面板繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，避免產(chǎn)生安裝應(yīng)力。在面板較低一側(cè)，鋁合金底座室內(nèi)側(cè)設(shè)置了冷凝水收集槽和滲漏水集水槽，即使發(fā)生少量滲漏，也可沿集水槽從上往下流到端部并排放到室外。燈光藏于外明框裝飾扣蓋內(nèi)，并采用可拆卸的扣蓋以便于燈光的檢修。由于折線面是扭轉(zhuǎn)的曲面，裝飾扣蓋側(cè)面寬度是變化值，鋁型材截面按最寬值開模，并按模型各個位置不同寬度銑切加工。玻璃面板采用8HS+1.52PVB+8HS彩釉夾膠超白玻璃，也是異形的平板，且每個分格的玻璃，上下部位彩釉的排布密度是漸變加密的，以遮擋立柱上下兩端內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)。橫梁也采用了鋼方管，玻璃面板采用結(jié)構(gòu)膠粘接附框（詞條“附框”由行業(yè)大百科提供），通過壓塊固定在鋼管橫梁上。為加強(qiáng)幕墻熱工性能，并為燈光提供反射面，在玻璃面板內(nèi)側(cè)，設(shè)置了雙層鋁板，內(nèi)置保溫棉。節(jié)點(diǎn)見圖9、圖10所示。
圖9 折線玻璃平剖節(jié)點(diǎn)
圖10 折線玻璃豎剖節(jié)點(diǎn)
3.3 穿孔鋁板幕墻
穿孔鋁板幕墻也是螺旋曲面，為使曲面平滑過渡，采用了三角形單層鋁板。為配合燈光效果，面板采用了穿孔形式，并且不同區(qū)域，開孔面積大小不一樣，以達(dá)到奇幻的燈光效果。穿孔鋁板幕墻局部外觀見圖11、圖12。
圖11 穿孔鋁板幕墻局部外觀(一)
圖12 穿孔鋁板幕墻局部外觀(二)
鋁板幕墻采用空縫形式，防水層和保溫層設(shè)置在內(nèi)側(cè)。底層支承主龍骨（詞條“主龍骨”由行業(yè)大百科提供）采用鍍鋅（詞條“鍍鋅”由行業(yè)大百科提供）鋼管，固定在主體鋼結(jié)構(gòu)上，在鋼管兩側(cè)面設(shè)置鍍鋅角鋼，壓型鋼板鋪設(shè)在角鋼（詞條“角鋼”由行業(yè)大百科提供）上。巖棉保溫板采用螺釘固定在壓型鋼板上，上面鋪設(shè)TPO防水層。穿孔鋁板幕墻的難點(diǎn)是面板和龍骨需要擬合平滑過渡的扭轉(zhuǎn)曲面，面板采用三角形可以實(shí)現(xiàn)，但若采用常規(guī)的矩形龍骨，將無法適應(yīng)扭轉(zhuǎn)曲面，增加了與面板的連接難度。為此，采用了鋁圓管作為三角形鋁板的支承龍骨，并在圓管上設(shè)置可旋轉(zhuǎn)的抱夾承托件，為不同角度的面板提供連接點(diǎn)。鋁板分縫的劃分，除了母線方向，還有兩條與母線斜交的分縫，形成三角形面板。母線方向基本是直線，斜向則為空間弧線，故在圓管設(shè)置上，把母線方向作為下層圓管，把斜向方向設(shè)置為上層圓管，這樣圓管可以連續(xù)，減少了連接接頭。經(jīng)過計(jì)算，三角形面板采用兩邊固定即可，可簡化圓管層次設(shè)置。節(jié)點(diǎn)見圖13、圖14所示。
圖13 穿孔鋁板橫剖節(jié)點(diǎn)
圖14 穿孔鋁板縱剖節(jié)點(diǎn)
圓管支承支座穿透防水層，下層圓管采用轉(zhuǎn)接件固定在支座上，構(gòu)造見圖15所示。
下層圓管沿母線方向，上層圓管為一個斜線方向。下層與上層圓管為上下斜交，采用抱夾連接，可方便地進(jìn)行各個方向的調(diào)節(jié)，構(gòu)造見圖16所示。
鋁板三邊均設(shè)置鋁附框，附框與承托件之間，設(shè)置可調(diào)節(jié)的連接角碼組件，可以轉(zhuǎn)動以及左右上下調(diào)節(jié)，以適應(yīng)加工、安裝以及結(jié)構(gòu)誤差。壓塊一側(cè)設(shè)置有咬合齒，與角碼的咬合齒配合，既可定位也可使面板在溫差作用下適當(dāng)位移，構(gòu)造見圖17所示。
圖15 下層圓管連接
圖16 上下層圓管連接
圖17 鋁板與圓管連接
三角形穿孔鋁板幕墻現(xiàn)場安裝照片見圖18、圖19。
圖18 穿孔鋁板龍骨安裝
圖19 穿孔鋁板安裝
3.4 鏤空玻璃鋁板幕墻
二樓洽談區(qū)內(nèi)側(cè)是密封的明框玻璃幕墻，外側(cè)是鏤空鋁板幕墻，玻璃和鋁板面板均為三角形。對應(yīng)內(nèi)層一件大三角形玻璃，外層設(shè)置四件小三角形鏤空鋁板。室內(nèi)視圖見圖20，室外視圖見圖21。
圖20 鏤空幕墻室內(nèi)視圖
圖21 鏤空幕墻室外視圖
鏤空幕墻分為內(nèi)外兩層，節(jié)點(diǎn)見圖22所示，安裝照片見圖23。
圖22 鏤空幕墻節(jié)點(diǎn)圖
圖23 鏤空幕墻安裝照片
內(nèi)層玻璃幕墻采用T形鋼梁作支承框架（詞條“框架”由行業(yè)大百科提供），T形鋼梁之間采用T形圓盤焊接連接，以簡化T形鋼梁兩端的加工。因玻璃面為內(nèi)傾面，玻璃采用8TP+12A+8TP+1.52PVB+8TP夾膠中空超白玻璃。玻璃與T形鋼梁之間設(shè)置鋁合金底座，底座與T形鋼梁通過鋼耳板連接，設(shè)置帶齒墊片，底座與鋼梁之間可前后調(diào)節(jié)。玻璃三邊與底座之間注膠密封，底座設(shè)置集水槽，當(dāng)有少量滲漏水時，可沿集水槽往下排放到室外。采用明框壓板固定玻璃，外側(cè)扣蓋考慮斜面的排水（詞條“排水”由行業(yè)大百科提供），兩側(cè)設(shè)計(jì)成斜面，外側(cè)扣蓋與玻璃之間也注膠防水。內(nèi)層玻璃幕墻節(jié)點(diǎn)見圖24所示，室內(nèi)視圖見圖25。
圖24 玻璃幕墻節(jié)點(diǎn)圖
圖25 玻璃幕墻室內(nèi)視圖
外層鏤空鋁板幕墻采用5mm厚單層鋁板。三角形鋁板采用三角點(diǎn)支承，故在一個交點(diǎn)，有六件鋁板交匯在一起。在對應(yīng)鋁板交點(diǎn)位置，從T形鋼梁上伸出支撐桿，支撐桿前端設(shè)置轉(zhuǎn)接圓盤，通過螺柱配合可前后調(diào)節(jié)并通過鎖緊環(huán)緊固。鋁板三邊設(shè)置附框，角點(diǎn)處的角碼與附框螺栓連接。安裝時，先用自攻螺釘將鋁板臨時固定在轉(zhuǎn)接圓盤上，調(diào)整好鋁板位置后，再安裝圓形壓板，將面板固定在轉(zhuǎn)接圓盤上。外層鏤空鋁板幕墻節(jié)點(diǎn)見圖26，內(nèi)側(cè)視圖見圖27，鋁板角碼與轉(zhuǎn)接圓盤連接見圖23。
圖26 鏤空鋁板幕墻節(jié)點(diǎn)圖
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圖27 鏤空鋁板幕墻內(nèi)側(cè)視圖
3.5 中庭采光頂
中庭采光頂為圓形穹頂，采用鋼方管作為支承框架。玻璃采用8TP+12A+8TP+1.52PVB+8TP彩釉夾膠中空玻璃，并按三角形劃分。沿玻璃分縫設(shè)置鋁龍骨，通過連接件固定在鋼結(jié)構(gòu)框架上，采用帶齒墊片以便調(diào)節(jié)鋁龍骨高度。采光頂為球面，玻璃之間存在多種夾角，為使面板更好地適應(yīng)鋁龍骨角度變化，玻璃附框采用了可轉(zhuǎn)動的組件，互相嵌套咬合，可繞轉(zhuǎn)軸適應(yīng)不同的角度。玻璃與附框采用結(jié)構(gòu)膠粘接，采用壓塊固定在鋁龍骨上。鋁龍骨設(shè)置有側(cè)翼，既可遮擋附框，也形成集水槽，相鄰鋁龍骨之間設(shè)置過橋連接密封，可將滲漏水往下排放到室外。采光頂仰視圖見圖28，節(jié)點(diǎn)見圖29所示。
圖28 采光頂仰視圖
圖29 采光頂節(jié)點(diǎn)圖
4 BIM建模
造型和空間構(gòu)造復(fù)雜是本項(xiàng)目的難點(diǎn)，在設(shè)計(jì)和施工中采用了BIM技術(shù)，在Rhino+Grasshopper平臺對各個幕墻類型進(jìn)行整體建模。BIM技術(shù)主要的應(yīng)用有：①建立三維模型后，可將項(xiàng)目整體效果直觀地展示，特別是折線玻璃和穿孔鋁板纏繞扭轉(zhuǎn)盤旋而上的空間變化，以及各個系統(tǒng)的材質(zhì)以及交接部位細(xì)節(jié)，使參與人更好地理解空間關(guān)系;②與主體鋼結(jié)構(gòu)、內(nèi)裝、空調(diào)通風(fēng)、排水、燈光等其它專業(yè)協(xié)調(diào)碰撞檢查，提前發(fā)現(xiàn)沖突，避免施工過程整改;③幕墻整體排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，排水路徑分析，折線玻璃幕墻、穿孔鋁板幕墻以及采光頂?shù)呐潘鞙限D(zhuǎn)接關(guān)系表達(dá);④對整個項(xiàng)目的材料下單提供了全方位的技術(shù)支持，本項(xiàng)目有4000多件三角形穿孔鋁板以及玻璃面板，大小均不一樣，通過模型可直接輸出連接件、龍骨、面板的規(guī)格尺寸，大大提高了工作效率;⑤為現(xiàn)場測量放線提供了各個系統(tǒng)控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)，結(jié)合全站儀，將支座、龍骨、面板的控制點(diǎn)準(zhǔn)確打點(diǎn)，確保在安裝過程與三維模型吻合。三維模型見圖30、圖31所示。
圖30 三維模型(東面)
圖31 三維模型(西面)
5 結(jié)語
創(chuàng)意風(fēng)暴、紙上藍(lán)圖，賦予質(zhì)感、造型才能幻變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。幕墻是虎門TOD建筑的標(biāo)志、質(zhì)感與氣度的體現(xiàn)。面對這項(xiàng)造型奇異、維度多變、施工復(fù)雜的幕墻工程，建筑師通過圓弧迭代的形式，以弧線擬合空間曲線。立面采用彩釉折線玻璃幕墻與三角造型鋁板幕墻，兩種質(zhì)感對比強(qiáng)烈的材料圓弧相接，實(shí)現(xiàn)莫比烏斯環(huán)的概念效果，突出建筑立面在不同維度上的動態(tài)變化。
白天，她極富動態(tài)變化的建筑輪廓體現(xiàn)往來無礙、站城歸一的TOD風(fēng)采。夜來燈火輝煌虛實(shí)演化，映照漸變彩釉玻璃幕墻，盡顯建筑的輕盈通透，同時三角穿孔鋁板的星光效果，也為建筑增添了靈動活力，盤旋的線條鋪展到地面，與建筑周邊的水池一同，倒映出典雅富有意境的建筑形象，形成極佳的城市展示。
幕墻設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在深入理解建筑理念基礎(chǔ)上，采用BIM技術(shù)，綜合考慮幕墻空間關(guān)系以及功能需求，研發(fā)出各個系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，解決了折線玻璃異形扭曲、三角形面板支承等構(gòu)造難題，完美地實(shí)現(xiàn)了建筑師意圖，在異形幕墻設(shè)計(jì)方面具有一定參考意義。
作者單位：中山盛興股份有限公司
