由玻璃和格柵構(gòu)成，玻璃與格柵采用不銹鋼 球鉸夾具 固定 (圖4、圖5)，由于屋面體型復(fù)雜，屋面中央位置利用建筑玻璃 屋面的高程優(yōu)勢采用有組織排水 形式，在屋面上設(shè)置不銹鋼擋堰。屋面玻璃采用多種彩釉處理，部分采用彩色膠片，玻璃基本配置為10mm半鋼化玻璃 +2.28PVB +10mm半鋼化玻璃 。格柵和鋁板表面氟碳噴涂 （詞條“氟碳噴涂”由行業(yè)大百科提供） 處理，多種顏色。收邊鋁單板 采用 3mm，表面氟碳噴涂 處理; 鋁型材 （詞條“鋁型材”由行業(yè)大百科提供） 及鋁板表面處理 (室外)：最少厚度不小于40微米的最少三涂兩烤的氟碳噴涂，氟含量大于70%，鋼結(jié)構(gòu) 表面氟碳噴涂處理。滿足屋面系統(tǒng)的防水 及防腐 等耐久性 要求。
圖5 格柵三維圖
2. 大鳥形屋面幕墻面材體系分布圖(圖6、圖7)
不同的顏色代表不同幕墻材料 分布大鳥形屋面幕墻面材分布圖。
圖6 系統(tǒng)分布圖
圖7
三、大鳥形屋面系統(tǒng)重點難點
1、BIM 系統(tǒng)在本工程中的應(yīng)用
整個大鳥屋面面積共35710m2,由10190塊不同規(guī)格的板塊構(gòu)成。其中玻璃屋面面積22561 m2、板塊6554塊，鋁百葉13149 m2、板塊3636塊。由于大鳥屋面是異型屋面體系，每個板塊所處標高 位置均不相同，造成每個板塊四點均不在同一平面體系內(nèi)，且每個板塊尺寸均不相同。為確保項目獨特的建筑造型和建筑設(shè)計理念的完美實現(xiàn)，針對大鳥形屋面幕墻結(jié)構(gòu)體系運用BIM技術(shù)進行建模成型分析。
建筑信息模型化(Building Information Modeling，BIM)，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目中設(shè)計、建造、管理、運營等各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對該工程項目相關(guān)信息的詳盡表達。利用BIM技術(shù)對大鳥屋面三維模型進行玻璃板 塊數(shù)據(jù)鏈分析;并進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)受力變形 計算分析結(jié)果;為實體模型修正提供理論依據(jù)。
由于屋面是雙曲面 ，板塊四個角點不共面，若以三點確定平面的方法對屋面板 塊進行擬合，可以分析出每個板塊角點偏離原理論位置的尺寸，即階差。該階差的極值及分布比例對屋面系統(tǒng)節(jié)點 方案的選擇具有重要指導(dǎo)意義。
根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)受力變形計算分析結(jié)果;在保證建筑外形的基礎(chǔ)上，使更多比例弧線玻璃板塊運用玻璃冷彎 技術(shù)實現(xiàn)平板 化圓滑過渡(圖8)。
圖8 模型成型過程
應(yīng)用BIM技術(shù)建模，可以對玻璃板塊特性分析，按相鄰板塊階差分為0-10，10-20，20-40，40-60，60以上五個等級進行板塊統(tǒng)計。
由于板塊材質(zhì)的不同，其節(jié)點構(gòu)造及對階差的吸收能力也不同，因此分別對玻璃及百葉進行階差分析，可以很清晰直觀的看出不同區(qū)域的階差分布，并研究節(jié)點在不同區(qū)域的構(gòu)造形式。根據(jù)現(xiàn)場對施工完成并已處于靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)的大鳥鋼結(jié)構(gòu)進行測量放線所得關(guān)鍵控制點數(shù)據(jù)鏈，對大鳥屋面模型進行最終BIM建筑模型修正。并運用BIM技術(shù)對幕墻板 塊進行深化設(shè)計下料和全部加工圖設(shè)計(圖9)。
圖9 BIM數(shù)據(jù)表
對于復(fù)雜形體建筑，同一系統(tǒng)板塊數(shù)量較大且各不相同時，利用常規(guī)CAD （詞條“CAD”由行業(yè)大百科提供） 放樣的方式非常慢且容易出錯，效率非常低;而利用BIM建模的方式，對于相似的同一系統(tǒng)板塊,基于BIM的自動生成，可以大大減少設(shè)計師的重復(fù)勞動，又可以將不同的數(shù)據(jù)利用參數(shù)并從模型導(dǎo)出，玻璃面板 （詞條“玻璃面板”由行業(yè)大百科提供） 及型材 （詞條“型材”由行業(yè)大百科提供） 框都可以，不僅僅大大提高工作效率，又避免重復(fù)操作中的失誤導(dǎo)致的損失。
2、大鳥形屋面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系的選擇
通過運用BIM技術(shù)對建筑模型的系統(tǒng)分析和對大鳥屋面的BIM建筑模型進行修模設(shè)計，對于大鳥形屋面幕墻構(gòu)造系統(tǒng)有三種形式可選擇，熱彎 單曲弧線玻璃體系、平面玻璃構(gòu)造體系、冷彎單曲弧線玻璃體系。
第一種：熱彎單曲弧線玻璃體系
該種玻璃幕墻 結(jié)構(gòu)體系需要玻璃熱彎，玻璃附框 和鋁合金型材 （詞條“鋁合金型材”由行業(yè)大百科提供） 也需要彎弧處理(圖10)。熱彎單曲弧線玻璃體系，其中熱彎玻璃 加工簡圖(如圖3.2.2)。大鳥形屋面玻璃板塊總共為6554塊，而每一塊玻璃的半徑都有所差異，經(jīng)過BIM模型導(dǎo)出的數(shù)據(jù)表(圖11)示意。
圖10 熱彎玻璃節(jié)點
圖11 熱彎玻璃加工 圖
圖12 數(shù)據(jù)表
第二種：平面玻璃構(gòu)造體系
平面玻璃構(gòu)造體系就是用平板玻璃 來實現(xiàn)，擬合建筑的外立面輪廓，我司采用三點定位法來擬合建筑的體 型，擬合后的建筑體型有階差效果，(圖13)。階差分析(圖14)示，分別標定板塊1、板塊2的角點A、B、C、D、E、F為研究點，以一個板塊三個點為基準點 確定該擬合平面與實際曲面的位置關(guān)系，其中該平面第四點C'(F')與實際平面該角點C(F)之間的距離即為階差值; 通過大鳥屋面幕墻的BIM模型分析。
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專家介紹 潘元元
鋁門窗幕墻委員會專家組
工作單位： 蘇州市建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會
技術(shù)職稱： 高級工程師
專業(yè)： 從事建筑幕墻、門窗工程設(shè)計、科技研發(fā)、標準、規(guī)范制定及行業(yè)管理三十多年。
專長： 建筑幕墻、門窗工程設(shè)計、科技研發(fā)、標準、規(guī)范制定、行業(yè)管理
