1.前言
随着科学技术日新月异的发展、建筑技术不断推陈出新,造型独特、外围结构复杂的新型建筑不断涌现,对于围护结构的设计与施工技术也提出了更高的要求。单元式玻璃幕墙日渐成为高层和超高层建筑的主要围护结构。
结合东方之门异型超高层幕墙工程的设计与施工实践,超高层玻璃幕墙工程选择性能好、技术先进、造价合理的高性价比幕墙技术方案以及依据超高层建筑的不同特点,对幕墙材料的采购、加工、组装、运输、吊装以及质量控制措施进行分析,把握整个工程的要点难点,采用科学有效的安全与技术措施,以确保幕墙工程对质量、安全、成本等方面的控制。
2.项目概况
东方之门座落于苏州工业园区的中央商贸区,地处金鸡湖西岸,建设中的苏州中心的中央,地理位置极其优越。苏州中心片区建成后,将成为中国规模最大的整体开发城市综合体、规模最大的整体开发地下空间、规模最大的空中生态花园等。苏州轨道交通1号线、6号线将贯穿整个项目。它包含了写字楼、商业、酒店、酒店式公寓、文化娱乐等多种业态,将设立高端品牌旗舰店与一站式综含性购物中心,引进真冰溜冰场、高科技影院、主题儿童体验中心、精品超市、美食广场及超五星酒店、高端时尚精品酒店等,满足消费者衣、食、住、娱乐等多重体验和需求。
东方之门位于苏州工业园区CBD轴线东端的龙头位置,毗邻星港街及金鸡湖。苏州轨道交通1号线及6号线穿过本项目下方并设置“东方之门站”换乘站点。基于本项目的显著位置,以“门”形作为建筑设计的立意自然形成,它以CBD轴线为中心对称,门洞正座于轴线上方。东方之门项目在整体外观塑造上同代表着苏州园林典型风格的月洞门之间有着意向上的联系,同时中空呈塔状,是以苏州名塔虎丘塔的轮廊演变而来。以阴刻形式勾勒轮廓,给人留下想象空间,传达了创建苏州新门户的喻意。
东方之门楼高301,8m,总建筑面积约460000m。整个建筑由南北塔楼和裙楼构成,两座塔楼在顶部相通,成为一体,其外形如同一座大门。300m高度的“门”形外观既表达了独特的古典神韵又体现了高超的现代科技;同时它标志着CBD轴线的起始,又将空间向金鸡湖作了延伸。
东方之门立面幕墙的处理蕴含着中国文化的精细,双塔东西表面的弧形幕墙如同苏州的丝绸一般从300m塔顶一泻如瀑,体现着东方之门的气势。南北侧立面及内拱的幕墙设计明显区别于东西面,遮阳挑檐的设置,利用光照阴影产生较含蓄的效果,与率直的东西面互相映衬。建筑顶端的玻璃穹顶用流畅的曲线将东西幕墙自然地连接起来,使得整个建筑浑然一体。
3.幕墙设计概况
东方之门幕墙面积近160000m2,其中塔楼幕墙面积120000m2,东西面为单元式玻璃幕墙,南北面及内拱为单元式玻璃幕墙,层间挑檐为框架式铝板幕墙,264m以上拱顶为框架式玻璃幕墙。裙楼幕墙面积约30000m2,主要为框架式玻璃幕墙。
3.1塔楼幕墙
3.1.1南、北塔楼东西主立面幕墙系统
(1)基本结构形式:横明竖隐单元式玻璃幕墙系统
(2)面材规格:10超白+12A+8双银Low-E钢化中空玻璃
(3)排水形式:采用横滑式铝合金高性能单元体幕墙,排水方式为高落差隐蔽排水
(4)自然通风形式:设置通风器
(5)设计特点:东西面的幕墙是逐渐向上收缩的“横明竖隐 单元式玻璃幕墙,外框线条突出较小,远观整体玻璃面比较顺滑,玻璃面向上收缩的角度从9σ ~82,5° 逐渐过渡。而根据风洞试验数据可以了解主塔楼东西上下值差距不大,选用何种单元幕墙系统,可以简洁高效地覆盖整个东西面上下的幕墙,从而使建筑东西整体立面体现出丝绸般的光滑质感,这是设计的关键。
单元上横梁设计中特别考虑角度的变换,设计内层排水构造使之在角度渐变中也能保障排水的顺畅,支座的设计考虑角度的转接顺畅,竖向和横向明框盖板尽量轻薄,立面设置通风器通风使之能保留大分格的玻璃。
(1)基本结构形式:横明竖隐层间单元式玻璃幕墙系统
(2)面材规格:10+12A+8双银Low-E钢化中空玻璃
(3)排水形式:采用横滑式铝合金高性能单元体幕墙,排水方式为高落差外露排水
(4)自然通风形式:设置通风器
(5)设计特点:南北直面的幕墙因层间每层均有出挑900的砼结构外包铝板的装饰挑檐打断了上下幕墙的连贯性,幕墙的系统构造与东西面幕墙存在差异。南北面内拱为逐渐向外倾斜的幕墙,倾斜的角度从90° ~140° 逐渐过渡至最后并在拱底合拢,选用何种幕墙系统使直面和斜面在外观上保持完整一致性、上下一贯的连续性以及足够的安全可靠度是设计的关键。
采用层间单元的构造设计,板块从室内安装,降低了施工安装难度,又利于日后单元板块的更换维护。出挑900的砼结构挑檐内衬镀锌钢板加强铝板的刚度,加衬保温岩棉有效提高隔音效果。挑檐预留檫窗配合导轨，便于以后清洁维护。因挑檐的影响,玻璃选用不同的Low-E中空玻璃,与东西面形成对比,反衬东西面的光滑质感。
3.2裙楼幕墙
过街桥部分幕墙跨度达9m高,幕墙向外倾斜75° ,平面弧形逐层外移,成倒锥形的曲面表皮;系统亦采用铝包钢框架明框玻璃幕墙系统,可见光透明部分玻璃采用10Low-E(超白)+1,52PVB+8+12A+8中空夹胶钢化玻璃,层间非透明部分采用8Low-E(超白)+1,14PVB+6+12A+6中空夹胶钢化玻璃和2mm铝板背衬板;主龙骨采用300mmX80mm焊接钢管+铝含金扣板包饰(表面氟碳喷涂);装饰构件:横向铝合金装饰盖板(100mm宽×300mm厚),竖向小盖板,表面氟碳喷涂。该处幕墙最大难度之处为西立面倒锥型弧形幕墙与弧形屋面相交接处,曲面与曲面相交线为马鞍型的双曲线,所有上排横梁和玻璃提料放样均采用空间三维放线定位。
4.幕墙结构计算分析与校核
4.1设计依据
4.1.1设计参数取值
基本风压:主楼W0=050kN/m2裙楼W0=0,45kN/m2
基本雪压:S0=0,40kN/m2,
地面粗糙度:B类。
抗震设防烈度:6度
设计基本地震加速度:0,05g
4.1.2风荷载
㈠)风荷载标准值wk:据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
wk=W0× uS1×uz×β gz
W0基本风压
uz风压高度系数,
βgz阵风系数,
us1局部风压体形系数
(2胺南京航空航天大学空气动力研究所提供胍苏州市中新工业园区“东方之门”模型动态测力风洞试验报告》参数,以及上述《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)计算数据,采取最不利数据进行计算,荷载计算取值见表1:
(3)风洞实验介绍:
由于“东方之门”建筑群体造型各异、绕流复杂多变,不同风向角下流态是不同的,其间的干扰影响而导致的风荷载的变化是难以从已有的规范中找到的,故只有在模拟的大气边界层流场中对模型进行试验,利用动态测压系统及动态测力天平实测并加以分析才能初详其貌,为建筑结构设计及覆面材料的抗风载设计提供必要的风荷载数据。
南京航空航天大学空气动力研究所图纸为“东方之门”制造了几何缩尺比为1∶ 350的轻质实体测力模型及测压模型。并在NH-2低速风洞中(模拟大气边界层流场)进行了测压试验及动态测力试验,以确保建筑物的安全、可靠与人居环境的舒适。
4.2结构设计原理与设计方法
4,21设计原理与方法
