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摘要：本文介绍了保利时区虎门TOD城市展厅幕墙深化设计，对折线玻璃幕墙、三角形穿孔铝板幕墙、镂空玻璃铝板幕墙、落地玻璃幕墙以及采光顶几个系统的构造进行了概述，并介绍了BIM在设计和施工中的应用。
关键词：折线幕墙;三角形面板;镂空幕墙;BIM应用
1 引言
TOD保利时区位于东莞市滨海湾新区虎门站TOD旁，是集高铁、城际、地铁三合一的湾区综合枢纽新城，将各种不同的生活场景串联一体，无缝衔接，开启代表东莞未来连接世界的全新生活方式。城市展厅是保利时区的点睛之笔，以“光核”为概念，通过灵动线条构筑出极具视觉冲击力的建筑轮廓，以拓扑图形的动态变化体现新时代TOD的速度与无限可能。
2 项目概况
项目由Aedas设计，中山盛兴股份有限公司（盛兴幕墙）承担建筑幕墙的深化设计与施工，造型以陀飞轮为设计理念，又被誉为莫比乌斯环。建筑表皮采用渐变彩釉折线玻璃与三角造型穿孔铝板两种不同质感的材质，相互缠绕，从首层吊顶一直扭转盘旋至屋顶，严格意义来说是幕墙和屋面的组合。幕墙主要分为五个系统：首层无肋落地玻璃，折线玻璃幕墙，三角形穿孔铝板幕墙，镂空玻璃铝板幕墙和中庭采光顶。项目鸟瞰图见图1、图2，项目透视图见图3、图4。
图1 项目鸟瞰图(白昼)
图2 项目鸟瞰图(夜晚)
图3 项目透视图(白昼)
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图4 项目透视图(夜晚)
3 系统设计
3.1 首层落地玻璃
为了达到最大的通透视觉效果，首层采用了无肋支承的落地玻璃幕墙。玻璃面板水平分格1850，最大高度4500，采用了15TP+2.28SGP+15TP夹胶超白玻璃。面板玻璃上下边嵌入钢槽，受力模型为上下简支固定的单向板结构。节点见图5、图6所示。
图5 落地玻璃横剖节点
图6 落地玻璃竖剖节点
3.2 折线玻璃幕墙
折线玻璃幕墙为褶皱形螺旋曲面（词条“曲面”由行业大百科提供），相邻玻璃面板形成锯齿状。局部外观见图7、图8。
图7 折线玻璃幕墙局部外观(一)
图8 折线玻璃幕墙局部外观(二)
折线玻璃幕墙系统采用钢方管作立柱（词条“立柱”由行业大百科提供），面板室内侧为通长的铝合金底座，固定在钢方管立柱上，室外侧为通长的铝合金（词条“合金”由行业大百科提供）装饰扣盖。由于面板与立柱之间的夹角是变化的，为适应多角度的变化，玻璃支承托（词条“承托”由行业大百科提供）件与铝合金底座连接处设置了咬合旋转机构，可以使面板绕旋转轴转动，避免产生安装应力。在面板较低一侧，铝合金底座室内侧设置了冷凝水收集槽和渗漏水集水槽，即使发生少量渗漏，也可沿集水槽从上往下流到端部并排放到室外。灯光藏于外明框装饰扣盖内，并采用可拆卸的扣盖以便于灯光的检修。由于折线面是扭转的曲面，装饰扣盖侧面宽度是变化值，铝型材截面按最宽值开模，并按模型各个位置不同宽度铣切加工。玻璃面板采用8HS+1.52PVB+8HS彩釉夹胶超白玻璃，也是异形的平板，且每个分格的玻璃，上下部位彩釉的排布密度是渐变加密的，以遮挡立柱上下两端内部连接结构。横梁也采用了钢方管，玻璃面板采用结构胶粘接附框（词条“附框”由行业大百科提供），通过压块固定在钢管横梁上。为加强幕墙热工性能，并为灯光提供反射面，在玻璃面板内侧，设置了双层铝板，内置保温棉。节点见图9、图10所示。
图9 折线玻璃平剖节点
图10 折线玻璃竖剖节点
3.3 穿孔铝板幕墙
穿孔铝板幕墙也是螺旋曲面，为使曲面平滑过渡，采用了三角形单层铝板。为配合灯光效果，面板采用了穿孔形式，并且不同区域，开孔面积大小不一样，以达到奇幻的灯光效果。穿孔铝板幕墙局部外观见图11、图12。
图11 穿孔铝板幕墙局部外观(一)
图12 穿孔铝板幕墙局部外观(二)
铝板幕墙采用空缝形式，防水层和保温层设置在内侧。底层支承主龙骨（词条“主龙骨”由行业大百科提供）采用镀锌（词条“镀锌”由行业大百科提供）钢管，固定在主体钢结构上，在钢管两侧面设置镀锌角钢，压型钢板铺设在角钢（词条“角钢”由行业大百科提供）上。岩棉保温板采用螺钉固定在压型钢板上，上面铺设TPO防水层。穿孔铝板幕墙的难点是面板和龙骨需要拟合平滑过渡的扭转曲面，面板采用三角形可以实现，但若采用常规的矩形龙骨，将无法适应扭转曲面，增加了与面板的连接难度。为此，采用了铝圆管作为三角形铝板的支承龙骨，并在圆管上设置可旋转的抱夹承托件，为不同角度的面板提供连接点。铝板分缝的划分，除了母线方向，还有两条与母线斜交的分缝，形成三角形面板。母线方向基本是直线，斜向则为空间弧线，故在圆管设置上，把母线方向作为下层圆管，把斜向方向设置为上层圆管，这样圆管可以连续，减少了连接接头。经过计算，三角形面板采用两边固定即可，可简化圆管层次设置。节点见图13、图14所示。
图13 穿孔铝板横剖节点
图14 穿孔铝板纵剖节点
圆管支承支座穿透防水层，下层圆管采用转接件固定在支座上，构造见图15所示。
下层圆管沿母线方向，上层圆管为一个斜线方向。下层与上层圆管为上下斜交，采用抱夹连接，可方便地进行各个方向的调节，构造见图16所示。
铝板三边均设置铝附框，附框与承托件之间，设置可调节的连接角码组件，可以转动以及左右上下调节，以适应加工、安装以及结构误差。压块一侧设置有咬合齿，与角码的咬合齿配合，既可定位也可使面板在温差作用下适当位移，构造见图17所示。
图15 下层圆管连接
图16 上下层圆管连接
图17 铝板与圆管连接
三角形穿孔铝板幕墙现场安装照片见图18、图19。
图18 穿孔铝板龙骨安装
图19 穿孔铝板安装
3.4 镂空玻璃铝板幕墙
二楼洽谈区内侧是密封的明框玻璃幕墙，外侧是镂空铝板幕墙，玻璃和铝板面板均为三角形。对应内层一件大三角形玻璃，外层设置四件小三角形镂空铝板。室内视图见图20，室外视图见图21。
图20 镂空幕墙室内视图
图21 镂空幕墙室外视图
镂空幕墙分为内外两层，节点见图22所示，安装照片见图23。
图22 镂空幕墙节点图
图23 镂空幕墙安装照片
内层玻璃幕墙采用T形钢梁作支承框架（词条“框架”由行业大百科提供），T形钢梁之间采用T形圆盘焊接连接，以简化T形钢梁两端的加工。因玻璃面为内倾面，玻璃采用8TP+12A+8TP+1.52PVB+8TP夹胶中空超白玻璃。玻璃与T形钢梁之间设置铝合金底座，底座与T形钢梁通过钢耳板连接，设置带齿垫片，底座与钢梁之间可前后调节。玻璃三边与底座之间注胶密封，底座设置集水槽，当有少量渗漏水时，可沿集水槽往下排放到室外。采用明框压板固定玻璃，外侧扣盖考虑斜面的排水（词条“排水”由行业大百科提供），两侧设计成斜面，外侧扣盖与玻璃之间也注胶防水。内层玻璃幕墙节点见图24所示，室内视图见图25。
图24 玻璃幕墙节点图
图25 玻璃幕墙室内视图
外层镂空铝板幕墙采用5mm厚单层铝板。三角形铝板采用三角点支承，故在一个交点，有六件铝板交汇在一起。在对应铝板交点位置，从T形钢梁上伸出支撑杆，支撑杆前端设置转接圆盘，通过螺柱配合可前后调节并通过锁紧环紧固。铝板三边设置附框，角点处的角码与附框螺栓连接。安装时，先用自攻螺钉将铝板临时固定在转接圆盘上，调整好铝板位置后，再安装圆形压板，将面板固定在转接圆盘上。外层镂空铝板幕墙节点见图26，内侧视图见图27，铝板角码与转接圆盘连接见图23。
图26 镂空铝板幕墙节点图
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图27 镂空铝板幕墙内侧视图
3.5 中庭采光顶
中庭采光顶为圆形穹顶，采用钢方管作为支承框架。玻璃采用8TP+12A+8TP+1.52PVB+8TP彩釉夹胶中空玻璃，并按三角形划分。沿玻璃分缝设置铝龙骨，通过连接件固定在钢结构框架上，采用带齿垫片以便调节铝龙骨高度。采光顶为球面，玻璃之间存在多种夹角，为使面板更好地适应铝龙骨角度变化，玻璃附框采用了可转动的组件，互相嵌套咬合，可绕转轴适应不同的角度。玻璃与附框采用结构胶粘接，采用压块固定在铝龙骨上。铝龙骨设置有侧翼，既可遮挡附框，也形成集水槽，相邻铝龙骨之间设置过桥连接密封，可将渗漏水往下排放到室外。采光顶仰视图见图28，节点见图29所示。
图28 采光顶仰视图
图29 采光顶节点图
4 BIM建模
造型和空间构造复杂是本项目的难点，在设计和施工中采用了BIM技术，在Rhino+Grasshopper平台对各个幕墙类型进行整体建模。BIM技术主要的应用有：①建立三维模型后，可将项目整体效果直观地展示，特别是折线玻璃和穿孔铝板缠绕扭转盘旋而上的空间变化，以及各个系统的材质以及交接部位细节，使参与人更好地理解空间关系;②与主体钢结构、内装、空调通风、排水、灯光等其它专业协调碰撞检查，提前发现冲突，避免施工过程整改;③幕墙整体排水系统设计，排水路径分析，折线玻璃幕墙、穿孔铝板幕墙以及采光顶的排水天沟转接关系表达;④对整个项目的材料下单提供了全方位的技术支持，本项目有4000多件三角形穿孔铝板以及玻璃面板，大小均不一样，通过模型可直接输出连接件、龙骨、面板的规格尺寸，大大提高了工作效率;⑤为现场测量放线提供了各个系统控制点的三维坐标，结合全站仪，将支座、龙骨、面板的控制点准确打点，确保在安装过程与三维模型吻合。三维模型见图30、图31所示。
图30 三维模型(东面)
图31 三维模型(西面)
5 结语
创意风暴、纸上蓝图，赋予质感、造型才能幻变为现实。幕墙是虎门TOD建筑的标志、质感与气度的体现。面对这项造型奇异、维度多变、施工复杂的幕墙工程，建筑师通过圆弧迭代的形式，以弧线拟合空间曲线。立面采用彩釉折线玻璃幕墙与三角造型铝板幕墙，两种质感对比强烈的材料圆弧相接，实现莫比乌斯环的概念效果，突出建筑立面在不同维度上的动态变化。
白天，她极富动态变化的建筑轮廓体现往来无碍、站城归一的TOD风采。夜来灯火辉煌虚实演化，映照渐变彩釉玻璃幕墙，尽显建筑的轻盈通透，同时三角穿孔铝板的星光效果，也为建筑增添了灵动活力，盘旋的线条铺展到地面，与建筑周边的水池一同，倒映出典雅富有意境的建筑形象，形成极佳的城市展示。
幕墙设计团队在深入理解建筑理念基础上，采用BIM技术，综合考虑幕墙空间关系以及功能需求，研发出各个系统的节点构造，解决了折线玻璃异形扭曲、三角形面板支承等构造难题，完美地实现了建筑师意图，在异形幕墙设计方面具有一定参考意义。
作者单位：中山盛兴股份有限公司
