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以玻璃幕墙的为名:亚洲地区最大航厦——上海顺义机场将要金沙雄鹰
2022-05-06 07:51:32

相片作者:互联网

萨德基——

8月19日,驾车走进将要于今年国庆节前夕启用的上海顺义国际机场。为的是《玻璃幕墙结构设计》新一代三期的宣传照专题讲座,在万佳玻璃幕墙上海公司干部处和航厦市中心区玻璃幕墙部门经理的鼓励下,和这个现阶段世界最小乙烯航厦来了个从里到外,圣索弗朗代兰县的亲密无间碰触。

在这以后,顺义机场早已招揽了在世界上的注意力,欧洲各国新闻媒体,各种类型新闻媒体都争相到访。有从使用者新体验、纵向对照视角来火速新体验的;有从堪舆总体规划、建筑结构设计视角来实地考察考据的;有从在政治上局势在政治上、区域经济视角来思量的;有从社会文化、发展史钻研视角来品位的;更有两大波为的是来而来的悲欢离合,不论高官、创业者、社团组织、名流、街坊老百姓……他们揣各别的心机,为的是在正式宣布内河前,来此签到、签到、签到……——继而,顺义机场又刷新了一个第三,那就是在还未启用前,早已成了观者的崭新爆款签到地。

而我们来这里的目地,重点项目在顺义机场航厦的外角质(玻璃幕墙+外立面)的结构设计、研磨和加装,其中的亮点,确实是十分之多。

航厦区南北长约1753 米,东西宽约1591 米,航站区总建面约143 万平方米,不愧为亚洲地区最小乙烯航厦,同时还拥有世界最小的屋顶面积(18万平方米)。

航厦玻璃幕墙系统主要有立面无横梁玻璃幕墙系统、直立锁边金属外立面系统、C形柱顶铝结构天窗、智能遮阳天窗玻璃。

航厦核心区外立面则由一个中央天窗、六条条形天窗、八个气泡窗及贯穿指廊中部采光带等组成顶部主要自然采光体系。外立面采光顶的上万块玻璃组成一个自由曲面,每块玻璃都有唯一的身份证(规格尺寸均不相同),每块玻璃中空层的内部则是智慧芯——整齐排列的铝网根据外立面曲面变化而有不同视角,不仅可避免强烈日照,还能满足航厦自然采光需求,实现节能环保、美观、人性化。

△ 航厦玻璃幕墙标段示意

航厦玻璃幕墙工程一共分为四个大的标段,分别是:

一、核心区——深圳市万佳科技发展有限公司建设完成;

二、五个指廊——珠海兴业绿色建筑科技有限公司、深圳金粤玻璃幕墙装饰工程有限公司建设完成;

三、停车楼——建峰建设集团股份有限公司建设完成;

四、金属外立面——上海森特士兴集团股份有限公司建设完成。

△ 万佳玻璃幕墙公司承建的航厦核心区玻璃幕墙工程示意

我们此次观摩采访的主要是万佳玻璃幕墙承建的核心区域,包括:五个立面的玻璃幕墙(西立面、西南立面、北立面、东立面、东南立面),约合54000㎡;还有三种形式的采光顶(中央采光顶、C形柱采光顶、条形采光顶),约合28000㎡。

一、航厦核心区立面玻璃幕墙

△ 航厦核心区立面玻璃幕墙分区示意

△ 航厦陆侧立面玻璃玻璃幕墙

△ 航厦空侧立面玻璃玻璃幕墙(向内倾斜)

航厦核心区立面玻璃玻璃幕墙全面采用无横梁立柱外装系统,其特征有三:无横梁、立柱外装、竖向明框。其中陆侧立面、空侧立面与指廊段交接处(部分),最小高度41.3米;主结构:9米(柱距)×6米(梁间距),玻璃分格:2250mm(宽)×3000mm(高)。

△ 航厦立面玻璃玻璃幕墙全面采用无横梁立柱外装系统

立面玻璃幕墙重难点主要有两个方面,一是立面大板块玻璃玻璃幕墙系统的加装方式,尤其是向内倾斜立面;再一个就是由于立面存在大量倾斜面和弧形段,在该区域内要解决局部单块玻璃四点不共面的问题。

从招标阶段开始,玻璃幕墙施工单位就组织多次的方案研讨,专门针对玻璃室内加装的工艺及措施进行会商,最终得出一致结论:如果从内侧加装玻璃板块,有三大不利因素:

1. 加装工艺复杂,效率低;

2. 并且受制于主体钢结构,风险大;

3. 室内玻璃更换存在极大的困难。

基于此,玻璃幕墙施工单位创造性地采用了立柱外装玻璃板块的方式。

△ 立面玻璃加装方式对照,左为原方案(内侧加装),右为实际施工方案(外侧加装)

△ 立面玻璃玻璃幕墙系统节点(原方案)

△ 立面玻璃玻璃幕墙系统节点(改进后实施方案)

△ 立面玻璃玻璃幕墙系统节点经过深化改进结构设计后,按类似于格构构件进行结构设计,内外立柱通过间距300mm的M6螺栓连接,螺栓传递剪力,立柱整体抗弯。

用理论分析+样板验证解决倾斜面及弧形倾斜面玻璃幕墙单块玻璃四点不共面的问题

航厦斜立面为双曲面,相邻的两根立柱不在同一平面内,玻璃存在四点不共面的情况。结构设计小组利用BIM软件编制程序对倾斜面所有存在四点不共面问题的玻璃进行分析,结果显示,2250mm×3000mm的玻璃板块,第四点距离其他三点平面的距离最小值为30mm。

△ 用BIM软件分析四点不共面的玻璃板块

而关于弧形段倾斜面玻璃幕墙单块玻璃四点不共面的情况,为的是验证平面玻璃使用外力达到30mm变形的可行性,结构设计小组对于玻璃板块进行实体建模有限元分析,计算结果显示,25公斤的外力即可使玻璃一点翘曲30mm,玻璃附加应力5Mpa;为的是更进一步验证结构计算的准确性,项目结构设计小组做了1:1实体样板,试验结果与理论计算基本相符。

△ 左:有限元分析;右:试验校核

二、航厦核心区采光顶

△ 航厦核心区采光顶系统分类示意

1. 中央采光顶——约7500㎡

△ 中央采光顶(内视)

△ 施工中的中央采光顶(外视)

航厦核心区中央采光顶位于整个航厦的中心点,最高点。形状为六方形,高度约48米。该区域下方室内空间就是巨幅国旗的悬挂点。

2. 六道条形采光顶(其中5个是指廊部分采光顶)——约12000㎡

△ 从室内看指廊条形采光顶

△ 从屋顶看指廊条形采光顶

△ 指廊采光顶末端连接着五个主题庭院(这是其中之一)

3. C形柱铝结构采光顶——约8000㎡

△ 美轮美奂的C形柱采光顶(实拍)

△ 在航厦外立面上方看C形柱采光顶的气泡

航厦核心区按南北中轴线对称分布了八个C形柱,每个C形柱部分都结构设计了采光顶结构,形状酷似气泡。该部分采光顶采用了铝结构采光顶,铝这个材质用在采光顶结构上十分罕见(至少我们是第三次看到)。

铝结构采光顶为单层网壳体系,该体系的特点为杆件承受轴向力。八个气泡中,其中大采光顶面积1300m2,长跨52.7米,短跨27.9米,矢高6.6米,结构矢高跨度比1/4.2。杆件的内力与网壳结构的稳定性取决于结构矢高跨度比,通常矢高跨度比为不小于1/5为宜,小于该比例的网壳整体稳定性也明显减弱。

△ C形柱铝结构采光顶所有构配件根据标准化结构设计进行CNC(自动控制)研磨,研磨精度高,实现了工业化、模块化制造。同时,构配件全部现场装配,简化了施工工艺,降低施工设备及场地要求。提高加装速度,可节约一半左右的施工时间。同时施工现场无噪音、粉尘、污水等污染,属典型的绿色施工

△ 与传统钢结构螺栓球(上图左)相比,比起钢结构焊接节点、铸钢节点,铝合金板式节点(上图右)具有节点板预弯弧及铝合金材料的易研磨,标准化施工更精确等特点

C形柱铝结构采光顶一体化结构体系特征

1. 一体化结构体系简化构造层次,减少施工环节,降低材料用量,提高施工速度;

2. 结构与围护材料热膨胀系数一致,最小限度减小变形破坏,形成了优越的防渗漏体系,基本达到零渗漏。

△ 左:铝板围护一体化节点;右:玻璃围护一体化节点

采用一体化结构的优势

1. 采用单层铝合金网壳结构,板式节点,通过HUCK环槽铆钉机械连接固定(工艺简单);

2. 工艺方法:工业化标准制作,全装配式加装;

3. 不需做表面处理即可达到建筑防腐要求,终生免维护(超过50年),自然色即可作为建筑杆件表面的颜色;

4. 自重轻、绿色材料、绿色施工,绿色建筑集成。

△ 铝结构系统主要结构构件:①杆件:工字型铝结构(6082-T6),强度结构设计值220MP;②节点盘:10mm厚模压铝合金圆盘板(6082-T6);③紧固件:进口高强不锈钢虎克螺栓

铝结构采光顶系统加装工序

△ 步骤一:节点预拼接

△ 步骤二:节点紧固并卸载

△ 步骤三:玻璃加装

△ 步骤四:附属铝型材加装

新工艺新材料——智能遮阳天窗(铝网玻璃)

顺义机场航厦采光顶,大量使用了铝网玻璃(北玻生产),其基本原理是将铝网固定于玻璃中空层内,统一南北排列,据说可以遮挡直射阳光,同时将直射阳光通过漫反射后进入室内,达到令人舒适的采光效果。这个也被称为智能遮阳天窗玻璃,算是新材料在航厦上的应用了。

△ 中央采光顶上的铝网玻璃

铝结构采光顶系统的胶缝结构设计

△ 采光顶玻璃胶缝结构设计:定制条型泡沫棒,10mm厚胶深,以确保采光顶的防水性能

铝结构采光顶系统的施工

航厦核心区铝结构采光顶离下方楼板28米,且下方结构复杂,因此铝结构的施工措施是施工过程中面临的最小困难。满樘脚手架、施工平台、分片吊装等方案均做了多次的研讨及论证,结合现场条件、施工难度、工期、成本等各方面的因素,施工单位最终采用在采光顶下方结构环梁上搭设施工平台的方案。其施工要点主要有搭设塔型施工平台;节点独立支撑配合测量定位;三维全站仪辅助测量、持续校正等三大方面。

三、TPO高分子柔性防水卷材和融雪系统

航厦核心区外立面采光顶(采光带)沟槽部分,还铺设了超过12000㎡的TPO高分子柔性防水卷材,同时上面配备了融雪系统。

△ 采光顶沟槽部分的防水层&融雪系统构造截面示意

1. TPO特点:抗老化、拉伸强度高,伸长率大、潮湿外立面可施工、外露无须保护层、施工和维修方便、无污染……十分适用于作为轻型节能外立面的防水层。

△ TPO高分子柔性防水卷材和融雪系统

2. 融雪系统是由一条或者多条发热电缆以及温度探头、湿度探头、温湿度变送器、控制箱等组成的综合系统。新航厦的发热电缆长度约40公里。

△ 融雪系统电缆

短短的两个多小时,我们完成了对顺义机场新航厦核心区玻璃幕墙及外立面工程的第三次亲密无间碰触,在玻璃幕墙系统之外,我们还注意到本工程的玻璃幕墙材料的国产化率达到了95%以上,甚至更高。比如,我们看到了南玻的立面玻璃、北玻的采光顶特殊玻璃、硅宝的密封胶、兴发的铝型材、国产防水卷材和融雪电缆……进口材料似乎只有电机、不锈钢虎克螺栓和胶片(夹胶玻璃用)。在航厦外立面上,我们还看到了由上海森特士兴公司完成的橙色金属外立面,十几万平方米的直立锁边系统金属外立面也十分令人震撼,据了解其金属板和密封胶(白云牌)也均为国产。

在此,我们要由衷地给中国品牌点赞。毕竟,今年是新中国建国70周年,新航厦将要在国庆节前夕正式宣布启用,这个近期总体规划年旅客吞吐量7200万人次、飞机起降62万架次;远期总体规划年旅客吞吐量1亿人次以上、飞机起降88万架次的新机场,无疑是建国70周年大庆的献礼工程。上海顺义机场,从无到有,短短的四年时间,中国品牌和中国军团又创造了一个集多项世界第三的超级工程,令人感叹!是否可以大胆假设,中国在机场及航厦建设领域,也能像高铁一样,成为一张新的国家名片,从顺义机场启航,像一只金色的彩凤飞向世界!

关于顺义机场新航厦玻璃幕墙技术的深度专题讲座,早已在紧锣密鼓地进行了,我们将在新一代三期《玻璃幕墙结构设计》杂志上以宣传照专题讲座的形式给大家带来详细解读。欢迎大家给我们留言,帮我们建言献策,让我们一起以玻璃幕墙的为名,洞悉上海顺义国际机场——亚洲地区最小乙烯航厦。

更多精彩照片欣赏

▽下图为航厦中央采光顶中心点360度全景,请将手机横过来观看

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(责任编辑:唐  琦)