上海世博园西班牙国家馆外装饰工程设计

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　　一、 引言

　　中国2010年上海世界博览会(Expo 2010)，是第41届世界博览会，于2010年5月1日至10月31日期间，在中国上海市举行。此次世博会也是由中国举办的首届世界博览会。上海世博会以“城市，让生活更美好”(Better City, Better Life)为主题，总投资达450亿人民币，创造了世界博览会史上最大规模记录，同时超越7000万的参观人数也创下了历届世博之最。

　　世博会西班牙馆展馆(图1)是一座复古而创新的“藤条篮子”建筑，外墙由藤条装饰，通过钢结构支架来支撑，呈现波浪起伏的流线型。

　　8524个藤条板不同质地颜色各异，面积将达到12000平方米，每块藤板颜色不一，它们会略带抽象地拼搭出“日”、“月”、“友”等汉字，表达设计师对中国文化的理解(图2)。

　　西班牙馆外墙由藤条板、支撑钢结构及玻璃面板（词条“玻璃面板”由行业大百科提供）组成，阳光可透过藤条缝隙，洒落在展馆内部(图3)。

　　由于西班牙馆外墙采用了独特的建筑造型设计及新颖的外墙材料，针对其异形曲面的拟合、龙骨（词条“龙骨”由行业大百科提供）与钢结构及玻璃连接节点（词条“节点”由行业大百科提供）的设计、藤条板的加工制作及安装等设计施工中的重点及难点，方案设计采用的“万向球铰圆盘”构造节点及碳钢钢棒夹具方案，考虑到了施工及加工工序中会出现的各类误差、安装调节需求及外墙曲面拟合的效果，工序简洁可行，经过了实际工程的检验，达到了建筑师预期的立面效果。

　　二、 工程概况

　　西班牙西邻葡萄牙，南隔直布罗陀海峡与非洲的摩洛哥相望，东北与法国、安道尔接壤，国土面积50.6万平方公里，人口4520万。其国家以独特的西班牙斗牛文化及弗拉明戈现代激情舞闻名于世界。

　　西班牙国家馆位于上海世博园C片区，为上海世博会面积最大的自建馆之一，参展规模之大也创下西班牙参加世博会的新纪录，展馆由西班牙著名女建筑师贝娜蒂塔·塔格利亚布设计(图4)，其展馆主题：我们世代相传的城市。

　　整个展馆外墙建筑设计采用在中国和西班牙普遍应用于工程建设和生活当中的植物---藤条作为沟通两国文化的桥梁和纽带。而建筑外观的设计灵感则来自于西班牙弗拉明戈现代激情舞，灵动的藤条板立面如同舞者飞扬的裙摆，亦如同地中海翻卷的浪花(图5)。

　　西班牙馆建筑面积7624平方米，地上三层，建筑高度20米，建筑耐火等级为二级，按7度抗震设防裂度进行设防。建筑设计使用年限为1年(临时性建筑)。西班牙馆建筑幕墙共有玻璃幕墙、铝板幕墙、藤板幕墙、钛锰合金板等形式，幕墙面积约为25000平方米。幕墙的重点为异型玻璃幕墙和藤板幕墙。

　　三、 异型玻璃幕墙的设计及安装

　　由于建筑设计来源弗朗门戈激情舞蹈裙摆的造型，导致外玻璃幕墙的造型异常复杂，对玻璃连接的节点构造和玻璃面板的规格提出了较高要求，并且由于建筑功能和建筑设计的要求，幕墙玻璃安装必须在主体支撑钢结构的室内侧，如此工程特点决定了玻璃板块玻璃形状的选择、幕墙玻璃与主体钢结构连接的节点设计、玻璃板块间的节点设计必须满足异型曲面的拟合及安装调节的需求，而由于幕墙玻璃安装在主体支撑钢结构的室内侧，幕墙玻璃与主体支撑钢结构间的连接装置必须可以调整，以为保证此连接装置不但可以适应主体钢结构的变形，也可以保证幕墙玻璃安装曲面的规则统一。

　　3.1、玻璃分格及龙骨布置设计

　　在进行玻璃幕墙分格设计时，我们考虑采用以下措施以满足工程特点的要求：

　　a.玻璃板块分格设计根据三点共面的原则，采用三角形平板玻璃拟合整个曲面，在满足曲面效果的基础上，有效的降低了曲面玻璃的加工难度及工程造价，极大的缩短了工期。每个节点集中处采用六块三角形玻璃拼接的形式(图6);

　　b.幕墙支撑钢龙骨布置的形态采用螺旋式布置的原则，来适应建筑造型的形态，玻璃斜向龙骨按统一方向布置。为保证建筑幕墙的整齐划一，螺旋式布置的钢龙骨为平行四边形形式，竖龙骨与主体钢结构竖向钢架对齐。平行四边形内采用两块三角形玻璃(图7)。

　　3.2、玻璃幕墙防水及构造连接设计

　　由于建筑功能和建筑设计的要求，幕墙玻璃位于主体支撑钢结构的室内侧，为保证玻璃幕墙的排水（词条“排水”由行业大百科提供），玻璃的平行四边形龙骨仍置于玻璃室内侧，室外除了预留与主体钢结构连接处的构件，其余为完整的玻璃面，玻璃与玻璃间、玻璃与主体连接件（词条“连接件”由行业大百科提供）间采用耐候密封胶（词条“耐候密封胶”由行业大百科提供）密封，形成完整而平滑的防水面(图8);

　　整个玻璃幕墙结构受力体系：三角形玻璃与玻璃内侧的钢龙骨通过压块固定，玻璃受力模型为两边简支，一边自由;玻璃内侧钢龙骨通过球铰组件与钢制万向圆盘连接，玻璃龙骨未简支梁受力模型;钢制万向圆盘通过可调钢套管与外侧的主体钢结构焊接固定。

　　三角形玻璃采用6+1.14pvb+6+12A+8Low-e中空夹胶玻璃配置，在进行结构分析时，我们选取了最不利受力单元板块进行分析，结果如图9、图10所示：

　　与主体结构（词条“主体结构”由行业大百科提供）连接钢套管应力（词条“应力”由行业大百科提供）分析结果如图11所示：

　　3.3、万向球铰圆盘的设计

　　为满足不同角度组合的玻璃龙骨的连接、为吸收不同三角玻璃平面的各类夹角、为调节各类构件的施工及加工误差，本工程设计采用了万向球铰圆盘的构件节点系统，此连接系统主要包含以下各构件(图12)：1--连接件，2--圆形装饰盖板，3--法兰盘，4--球铰组件。

　　万向球铰圆盘的工作原理及调节机构如下(图14)：

　　1、其中不锈钢铰接球采用M10的不锈钢对穿螺杆与钢块栓接，通过螺纹可以实现连接钢块的进深向尺寸调节，从而实现对幕墙钢龙骨径向加工及施工安装误差的吸收，连接钢块与幕墙钢龙骨采用不锈钢沉头螺钉固定。

　　2、不锈钢球铰可在法兰盘钢槽内实现万向角度的滑动及转动，可以满足不同玻璃板块龙骨夹角组合及玻璃平面不同夹角组合的各类需求，此设计是本系统的精髓所在，完美的解决了三角形玻璃板块曲面拟合的施工及安装难点。

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