玻璃单元板块本身设计为明框嵌槽,辅以结构胶粘结玻璃做安全保障,且保证了玻璃与附框共同位移,将玻璃与附框之间的平面内位移转换到单元板块与主体支座间的位移变形。同时,根据重力原理,在三角形板块上设置两种类型支座约束,确保玻璃幕墙系统平面内位移的适应性,平面内变形指标达到 1/100 以上(图8)。图中支座 B解决了板块的重力问题,支座 A 用以解决平面内变形,由于板块和支座转接件之间采用轴销铰接,使玻璃板块处于任何位置都具有足够的安全性,全工况均此(图9)。
图8 “欢庆之云”支座约束类型原理图
图9 “欢庆之云”玻璃单元支座
2.4 小结
三角形玻璃空间幕墙的设计,由于空间任意角度的关系,在设计思路上需要另辟蹊径。研究主体结构类型以及全工况下,当变形发生时对表皮的影响;玻璃形态和建筑找形须依靠 BIM(词条“BIM”由行业大百科提供) 技术,根据单块玻璃的形状考虑重力设计,通过外表面以明框、隐框、点式等的不同表现形式,研究系统合理性;重点分析相邻玻璃板块之间平面内外变形的规律,抉择系统设计。
3 类似案例及思索
近年来,在英国建筑师 Benoy 极力推广的商业建筑设计中,采用单层异形网壳自由曲面采光顶作为中庭采光顶设计的项目越来越多,已形成一定规模的市场。考虑到自由曲面采光顶设计包含顶面、立面、顶面等不同角度的空间形态,大部分表皮系统采取以主体钢结构为支撑的幕墙系统,这在现行规范中尚无界定。
目前,单层网壳节点设计一般有两种类型:焊接节点和螺接节点。而规范条款规定为须采用刚性节点,以控制整体的挠度和变形。
如图 10 ~ 13 所示,两个项目的玻璃面层与主体钢结构接近,从而显得整个体系轻盈通透,赋予建筑与结构之美感。可以看到,经优化的设计使主体结构和幕墙系统趋于合理,对于钢结构和幕墙的构件(词条“构件”由行业大百科提供)而言,其生产加工、连接工艺的先进性正是项目获得成功的关键,值得深思。
图10 上海悦达889自由空间曲面点支式玻璃边夹支撑系统
图11 上海悦达889 自由空间曲面钢结构节点系统
图12 上海K11艺术购物广场自由空间曲面钢结构焊接节点系统
图13 上海K11艺术购物广场自由空间曲面隐框玻璃框架系统
4 结论
表皮设计承担着文化历史的传承与创新的重要作用。对于特定的文化建筑或者城市标志性建筑物,需要以不同寻常的辨别度、气度非凡的表皮语言,淋漓尽致地激跃其设计理念,这就要求幕墙设计和材料运用有所突破,不得不承认幕墙设计师正面临着前所未有的挑战。
本文正是通过具有相当代表性的自由曲面三角形玻璃幕墙系统的设计介绍,展现攻克技术重点与难点的过程,以开辟新的思路。
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