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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計，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)的構造進行了概述，并介紹了BIM在設計和施工中的應用。
關鍵詞：折線幕墻;三角形面板;鏤空幕墻;BIM應用
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)的點睛之筆，以“光核”為概念，通過靈動線條構筑出極具視覺沖擊力的建筑輪廓，以拓撲圖形的動態(tài)變化體現(xiàn)新時代TOD的速度與無限可能。
2 項目概況
項目由Aedas設計，中山盛興股份有限公司（盛興幕墻）承擔建筑幕墻的深化設計與施工，造型以陀飛輪為設計理念，又被譽為莫比烏斯環(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感的材質，相互纏繞，從首層吊頂一直扭轉盤旋至屋頂，嚴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。項目鳥瞰圖見圖1、圖2，項目透視圖見圖3、圖4。
圖1 項目鳥瞰圖(白晝)
圖2 項目鳥瞰圖(夜晚)
圖3 項目透視圖(白晝)
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圖4 項目透視圖(夜晚)
3 系統(tǒng)設計
3.1 首層落地玻璃
為了達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構。節(jié)點見圖5、圖6所示。
圖5 落地玻璃橫剖節(jié)點
圖6 落地玻璃豎剖節(jié)點
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)側為通長的鋁合金底座，固定在鋼方管立柱上，室外側為通長的鋁合金（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置了咬合旋轉機構，可以使面板繞旋轉軸轉動，避免產(chǎn)生安裝應力。在面板較低一側，鋁合金底座室內(nèi)側設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。由于折線面是扭轉的曲面，裝飾扣蓋側面寬度是變化值，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)部連接結構。橫梁也采用了鋼方管，玻璃面板采用結構膠粘接附框（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。為加強幕墻熱工性能，并為燈光提供反射面，在玻璃面板內(nèi)側，設置了雙層鋁板，內(nèi)置保溫棉。節(jié)點見圖9、圖10所示。
圖9 折線玻璃平剖節(jié)點
圖10 折線玻璃豎剖節(jié)點
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，防水層和保溫層設置在內(nèi)側。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，固定在主體鋼結構上，在鋼管兩側面設置鍍鋅角鋼，壓型鋼板鋪設在角鋼（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TPO防水層。穿孔鋁板幕墻的難點是面板和龍骨需要擬合平滑過渡的扭轉曲面，面板采用三角形可以實現(xiàn)，但若采用常規(guī)的矩形龍骨，將無法適應扭轉曲面，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，并在圓管上設置可旋轉的抱夾承托件，為不同角度的面板提供連接點。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，故在圓管設置上，把母線方向作為下層圓管，把斜向方向設置為上層圓管，這樣圓管可以連續(xù)，減少了連接接頭。經(jīng)過計算，三角形面板采用兩邊固定即可，可簡化圓管層次設置。節(jié)點見圖13、圖14所示。
圖13 穿孔鋁板橫剖節(jié)點
圖14 穿孔鋁板縱剖節(jié)點
圓管支承支座穿透防水層，下層圓管采用轉接件固定在支座上，構造見圖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，可方便地進行各個方向的調(diào)節(jié)，構造見圖16所示。
鋁板三邊均設置鋁附框，附框與承托件之間，設置可調(diào)節(jié)的連接角碼組件，可以轉動以及左右上下調(diào)節(jié)，以適應加工、安裝以及結構誤差。壓塊一側設置有咬合齒，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位移，構造見圖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)側是密封的明框玻璃幕墻，外側是鏤空鋁板幕墻，玻璃和鋁板面板均為三角形。對應內(nèi)層一件大三角形玻璃，外層設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)點見圖22所示，安裝照片見圖23。
圖22 鏤空幕墻節(jié)點圖
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形鋼梁之間設置鋁合金底座，底座與T形鋼梁通過鋼耳板連接，設置帶齒墊片，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，底座設置集水槽，當有少量滲漏水時，可沿集水槽往下排放到室外。采用明框壓板固定玻璃，外側扣蓋考慮斜面的排水（詞條“排水”由行業(yè)大百科提供），兩側設計成斜面，外側扣蓋與玻璃之間也注膠防水。內(nèi)層玻璃幕墻節(jié)點見圖24所示，室內(nèi)視圖見圖25。
圖24 玻璃幕墻節(jié)點圖
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支承，故在一個交點，有六件鋁板交匯在一起。在對應鋁板交點位置，從T形鋼梁上伸出支撐桿，支撐桿前端設置轉接圓盤，通過螺柱配合可前后調(diào)節(jié)并通過鎖緊環(huán)緊固。鋁板三邊設置附框，角點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，將面板固定在轉接圓盤上。外層鏤空鋁板幕墻節(jié)點見圖26，內(nèi)側視圖見圖27，鋁板角碼與轉接圓盤連接見圖23。
圖26 鏤空鋁板幕墻節(jié)點圖
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圖27 鏤空鋁板幕墻內(nèi)側視圖
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。沿玻璃分縫設置鋁龍骨，通過連接件固定在鋼結構框架上，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鋁龍骨角度變化，玻璃附框采用了可轉動的組件，互相嵌套咬合，可繞轉軸適應不同的角度。玻璃與附框采用結構膠粘接，采用壓塊固定在鋁龍骨上。鋁龍骨設置有側翼，既可遮擋附框，也形成集水槽，相鄰鋁龍骨之間設置過橋連接密封，可將滲漏水往下排放到室外。采光頂仰視圖見圖28，節(jié)點見圖29所示。
圖28 采光頂仰視圖
圖29 采光頂節(jié)點圖
4 BIM建模
造型和空間構造復雜是本項目的難點，在設計和施工中采用了BIM技術，在Rhino+Grasshopper平臺對各個幕墻類型進行整體建模。BIM技術主要的應用有：①建立三維模型后，可將項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盤旋而上的空間變化，以及各個系統(tǒng)的材質以及交接部位細節(jié)，使參與人更好地理解空間關系;②與主體鋼結構、內(nèi)裝、空調(diào)通風、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)設計，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接關系表達;④對整個項目的材料下單提供了全方位的技術支持，本項目有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)控制點的三維坐標，結合全站儀，將支座、龍骨、面板的控制點準確打點，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 結語
創(chuàng)意風暴、紙上藍圖，賦予質感、造型才能幻變?yōu)楝F(xiàn)實。幕墻是虎門TOD建筑的標志、質感與氣度的體現(xiàn)。面對這項造型奇異、維度多變、施工復雜的幕墻工程，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，兩種質感對比強烈的材料圓弧相接，實現(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風采。夜來燈火輝煌虛實演化，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。
幕墻設計團隊在深入理解建筑理念基礎上，采用BIM技術，綜合考慮幕墻空間關系以及功能需求，研發(fā)出各個系統(tǒng)的節(jié)點構造，解決了折線玻璃異形扭曲、三角形面板支承等構造難題，完美地實現(xiàn)了建筑師意圖，在異形幕墻設計方面具有一定參考意義。
作者單位：中山盛興股份有限公司
