上海世博園西班牙國家館外裝飾工程設計

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　　一、 引言

　　中國2010年上海世界博覽會(Expo 2010)，是第41屆世界博覽會，于2010年5月1日至10月31日期間，在中國上海市舉行。此次世博會也是由中國舉辦的首屆世界博覽會。上海世博會以“城市，讓生活更美好”(Better City, Better Life)為主題，總投資達450億人民幣，創造了世界博覽會史上最大規模記錄，同時超越7000萬的參觀人數也創下了歷屆世博之最。

　　世博會西班牙館展館(圖1)是一座復古而創新的“藤條籃子”建筑，外墻由藤條裝飾，通過鋼結構支架來支撐，呈現波浪起伏的流線型。

　　8524個藤條板不同質地顏色各異，面積將達到12000平方米，每塊藤板顏色不一，它們會略帶抽象地拼搭出“日”、“月”、“友”等漢字，表達設計師對中國文化的理解(圖2)。

　　西班牙館外墻由藤條板、支撐鋼結構及玻璃面板（詞條“玻璃面板”由行業大百科提供）組成，陽光可透過藤條縫隙，灑落在展館內部(圖3)。

　　由于西班牙館外墻采用了獨特的建筑造型設計及新穎的外墻材料，針對其異形曲面的擬合、龍骨（詞條“龍骨”由行業大百科提供）與鋼結構及玻璃連接節點（詞條“節點”由行業大百科提供）的設計、藤條板的加工制作及安裝等設計施工中的重點及難點，方案設計采用的“萬向球鉸圓盤”構造節點及碳鋼鋼棒夾具方案，考慮到了施工及加工工序中會出現的各類誤差、安裝調節需求及外墻曲面擬合的效果，工序簡潔可行，經過了實際工程的檢驗，達到了建筑師預期的立面效果。

　　二、 工程概況

　　西班牙西鄰葡萄牙，南隔直布羅陀海峽與非洲的摩洛哥相望，東北與法國、安道爾接壤，國土面積50.6萬平方公里，人口4520萬。其國家以獨特的西班牙斗牛文化及弗拉明戈現代激情舞聞名于世界。

　　西班牙國家館位于上海世博園C片區，為上海世博會面積最大的自建館之一，參展規模之大也創下西班牙參加世博會的新紀錄，展館由西班牙著名女建筑師貝娜蒂塔·塔格利亞布設計(圖4)，其展館主題：我們世代相傳的城市。

　　整個展館外墻建筑設計采用在中國和西班牙普遍應用于工程建設和生活當中的植物---藤條作為溝通兩國文化的橋梁和紐帶。而建筑外觀的設計靈感則來自于西班牙弗拉明戈現代激情舞，靈動的藤條板立面如同舞者飛揚的裙擺，亦如同地中海翻卷的浪花(圖5)。

　　西班牙館建筑面積7624平方米，地上三層，建筑高度20米，建筑耐火等級為二級，按7度抗震設防裂度進行設防。建筑設計使用年限為1年(臨時性建筑)。西班牙館建筑幕墻共有玻璃幕墻、鋁板幕墻、藤板幕墻、鈦錳合金板等形式，幕墻面積約為25000平方米。幕墻的重點為異型玻璃幕墻和藤板幕墻。

　　三、 異型玻璃幕墻的設計及安裝

　　由于建筑設計來源弗朗門戈激情舞蹈裙擺的造型，導致外玻璃幕墻的造型異常復雜，對玻璃連接的節點構造和玻璃面板的規格提出了較高要求，并且由于建筑功能和建筑設計的要求，幕墻玻璃安裝必須在主體支撐鋼結構的室內側，如此工程特點決定了玻璃板塊玻璃形狀的選擇、幕墻玻璃與主體鋼結構連接的節點設計、玻璃板塊間的節點設計必須滿足異型曲面的擬合及安裝調節的需求，而由于幕墻玻璃安裝在主體支撐鋼結構的室內側，幕墻玻璃與主體支撐鋼結構間的連接裝置必須可以調整，以為保證此連接裝置不但可以適應主體鋼結構的變形，也可以保證幕墻玻璃安裝曲面的規則統一。

　　3.1、玻璃分格及龍骨布置設計

　　在進行玻璃幕墻分格設計時，我們考慮采用以下措施以滿足工程特點的要求：

　　a.玻璃板塊分格設計根據三點共面的原則，采用三角形平板玻璃擬合整個曲面，在滿足曲面效果的基礎上，有效的降低了曲面玻璃的加工難度及工程造價，極大的縮短了工期。每個節點集中處采用六塊三角形玻璃拼接的形式(圖6);

　　b.幕墻支撐鋼龍骨布置的形態采用螺旋式布置的原則，來適應建筑造型的形態，玻璃斜向龍骨按統一方向布置。為保證建筑幕墻的整齊劃一，螺旋式布置的鋼龍骨為平行四邊形形式，豎龍骨與主體鋼結構豎向鋼架對齊。平行四邊形內采用兩塊三角形玻璃(圖7)。

　　3.2、玻璃幕墻防水及構造連接設計

　　由于建筑功能和建筑設計的要求，幕墻玻璃位于主體支撐鋼結構的室內側，為保證玻璃幕墻的排水（詞條“排水”由行業大百科提供），玻璃的平行四邊形龍骨仍置于玻璃室內側，室外除了預留與主體鋼結構連接處的構件，其余為完整的玻璃面，玻璃與玻璃間、玻璃與主體連接件（詞條“連接件”由行業大百科提供）間采用耐候密封膠（詞條“耐候密封膠”由行業大百科提供）密封，形成完整而平滑的防水面(圖8);

　　整個玻璃幕墻結構受力體系：三角形玻璃與玻璃內側的鋼龍骨通過壓塊固定，玻璃受力模型為兩邊簡支，一邊自由;玻璃內側鋼龍骨通過球鉸組件與鋼制萬向圓盤連接，玻璃龍骨未簡支梁受力模型;鋼制萬向圓盤通過可調鋼套管與外側的主體鋼結構焊接固定。

　　三角形玻璃采用6+1.14pvb+6+12A+8Low-e中空夾膠玻璃配置，在進行結構分析時，我們選取了最不利受力單元板塊進行分析，結果如圖9、圖10所示：

　　與主體結構（詞條“主體結構”由行業大百科提供）連接鋼套管應力（詞條“應力”由行業大百科提供）分析結果如圖11所示：

　　3.3、萬向球鉸圓盤的設計

　　為滿足不同角度組合的玻璃龍骨的連接、為吸收不同三角玻璃平面的各類夾角、為調節各類構件的施工及加工誤差，本工程設計采用了萬向球鉸圓盤的構件節點系統，此連接系統主要包含以下各構件(圖12)：1--連接件，2--圓形裝飾蓋板，3--法蘭盤，4--球鉸組件。

　　萬向球鉸圓盤的工作原理及調節機構如下(圖14)：

　　1、其中不銹鋼鉸接球采用M10的不銹鋼對穿螺桿與鋼塊栓接，通過螺紋可以實現連接鋼塊的進深向尺寸調節，從而實現對幕墻鋼龍骨徑向加工及施工安裝誤差的吸收，連接鋼塊與幕墻鋼龍骨采用不銹鋼沉頭螺釘固定。

　　2、不銹鋼球鉸可在法蘭盤鋼槽內實現萬向角度的滑動及轉動，可以滿足不同玻璃板塊龍骨夾角組合及玻璃平面不同夾角組合的各類需求，此設計是本系統的精髓所在，完美的解決了三角形玻璃板塊曲面擬合的施工及安裝難點。

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