【α大会】金螳螂幕墙牟永来:蝶变—启东文体中心建造
日期:2021-06-08

人物介绍


启东,因为长江入海口东延而得名,取“启吾东疆”之意。启东文体中心位于启东蝶湖片区,是启东海洋文化的建筑体现。


© 金螳螂


通过对潮汐文化意象的提炼,形成柔和的建筑界面及形态。通过对海浪文化意象的提炼,形成立面S形不规则双曲面玻璃幕墙的初始形态,整体效果柔和、通透,光影灵动。


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北区大剧院建筑如振翅欲飞的翩翩蝴蝶栖息在蝶湖水边,与蝶湖水面形成丰富生动的互动关系,强化蝶湖片区整体开发的主题。


形体上突出柔和、亲水的文化气息,通过连续跌落的建筑屋顶形成蝴蝶丰富的层次感及向上飞行的动感。建筑形态流畅轻盈,作为大剧院和文化馆形成整个蝶湖中央的视觉中心。


南区体育馆是一个海浪的意向转化,海浪冲刷席卷而来,形成体育中心建筑外侧表皮水波纹遮阳线条的建筑形态。


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建筑表皮的实现是系统性的工程,需要对形体、功能、安全等因素进行综合考虑。


项目难点


本项目建筑表皮的实现难点有以下两点:


1、异型屋面的实现

如何把“蝶”的形做出来,保证外观效果美观,同时解决防排水等功能问题,是项目的难点。


2、大跨度内外倾钢结构异形曲面玻璃幕墙系统的实现

大跨度、倾斜、异形曲面,是本系统的三个难点。在保证以上效果实现的前提下,怎样保证安全性及成本可控,是项目的难点。


大跨度内外倾玻璃幕墙系统


作为人员密集的文体中心项目,在设计过程中要系统性的梳理所有可能产生的安全隐患。对于大跨度内外倾玻璃幕墙系统,大跨度幕墙的生根安全及钢架系统的稳定性是决定立面玻璃系统安全性的决定性因素。


在结构设计及计算过程中,综合考虑包括海边风荷载、内外倾玻璃的自重、龙骨的侧向稳定性等因素。


同时考虑大跨度钢结构的变形对玻璃板块的影响,在玻璃构造尺寸上充分预留钢结构变形可能引起的变形,避免玻璃和钢结构的硬接触。在施工过程中,综合考虑施工荷载的影响,合理安排施工安装措施,避免不利影响。



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玻璃冷弯技术在玻璃系统的应用


大跨度玻璃幕墙本身为曲面造型,玻璃板块大小不一,最大玻璃10.9平米,部分玻璃板块四点不共面,为空间四边形,最大翘曲值达到了577mm。


经过BIM分析统计,将玻璃板块按照翘曲值不同进行分类,根据翘曲值大小采用不同的实现工艺。


以理论计算及实验数据为基础,从而确定本项目平板、平板冷弯、弯钢玻璃的最优分配比例,最终平板和平板冷弯的比例达到了85%,很大程度的降低了项目成本,同时确保了项目的安全性与经济性 。


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异形金属屋面系统


金属屋面系统为双层设计,内层为直立锁边屋面系统,为防水及保温层,外层为阳极氧化铝板系统,为装饰层。异形金属屋面系统有以下难点:


1、双曲金属屋面的实现

因为金属屋面内外两层,且为双曲造型,最终造成直立锁边铝镁锰板排布方向与屋面装饰铝板及龙骨呈现了多种角度的交叉关系,最终两层面层体系因空间曲线不定性角度及施工高低偏差带来各种交接难题。


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本工程屋面铝板分格形式多样,单块铝板形状为菱形、矩形、梯形及近似平行四边形等形状。


铝板龙骨交叉角度变化多样,造成屋面系统每个连接点均不相同,用传统的连接体系无法实现通用性,造成项目的所有龙骨和连接件均为定制加工,成本高,且影响工期。


我们希望能够通过标准化、模块化的设计,实现不同部位做法的统一。最终我们通过将装饰板龙骨设计为圆形,转接件在圆形龙骨上既可以实现纵向调节,又可以实现旋转调节,能够适应所有连接情况。


同时为了简化横竖龙骨的连接,避免每个部位都将龙骨切不同的角度,我们采用了特殊设计的连接件,可以适用各种角度的连接,简化了加工和安装难度。



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2、防水设计

蝶形金属屋面本身为双曲造型,不同部位高低不同,最终造成雨水的汇集路径很复杂,可能造成在暴雨天气出现雨水无法快速排出的情况。


针对以上情况,我们采用了BIM技术对雨水汇集路径及余量进行统计,采用了分区排水的设计方式,根据高程的不同合理设置排水沟和落水管,实现了屋面雨水的科学合理排水。


3、防台风设计

启东为海边地区,台风天气较多。目前国内已经出现多例直立锁边屋面被掀开的情况。我们在设计和施工过程中,充分考虑了各种极限灾害天气,通过檩条加密等措施,对屋面系统进行了加强处理,保证整体安全性能。


4、阳极氧化铝板的效果保证

氧化铝板因为金属的光滑质感,得到很多建筑师的喜爱。金属感强的材料在光线照射下会出现反射,任何版面的不平整都会造成明显的视觉感受。


我们经过分析,采用了15mm的蜂窝铝板来提高氧化铝板的平整度,同时在折弯区域与厂家进行工艺研究,确保折弯区域表面效果。


BIM技术的应用


项目北区及南区特殊的建筑形态决定了BIM将贯穿到项目全生命周期,从项目招投标、深化设计、现场施工、竣工结算、后期运维等方面得到了全过程的应用。


在设计阶段,通过对建筑形体的分析,确定建筑表皮的实现方式,通过冷弯等技术,实现双曲异形的建筑效果。在构造方案设计阶段,通过对不同交接部位的空间关系分析,最终确定可行的连接方案,确保幕墙系统的通用性。


在加工阶段,基于已完成的调整好的模型通过BIM软件输出相关数据,定义数据的输出关系,输出EXCEL数据表格。根据数据分析板块的利用率及板块类型分类等,方便后续的下单招采工作。


在施工阶段,提供构件的安装定位坐标,配合空间测量定位技术进行构件的安装。同时基于现场测量数据,对BIM模型进行修正,确保幕墙对主体钢结构的适应性。




 结语


启东市民中心幕墙工程利用BIM技术、冷弯技术、空间测量定位技术等新技术和新工艺,在控制成本,保证各项性能的前提下,完美呈现了建筑双曲异形的蝶形建筑效果。



以上内容来自于2021α世界建筑设计与技术革新大会-《幕墙中国·超级项目演说》论坛牟永来先生演讲实录了解牟永来先生更多观点,扫码查看直播回放


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