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摘要:回顧過往工程“北京天橋藝術中心”的開放式石材幕墻,對其結構方案進行分析,探索尋求更合理的結構設計,為將來同類幕墻構造設計提供可參考的設計思路和施工案例。 關鍵詞:石材幕墻;石塊壘砌;結構方案
1引言
竣工于2015年的北京天橋藝術中心,秉承“琉光戲影、百年瞬間”的建筑設計理念,立面米黃色石材仿照傳統民居以“磚墻”的建筑形式通透壘砌,富有節奏感、漸變靈動的砌筑方式與厚重的材質進行對比,捕捉了靈動的光影瞬間。 本文針對北京天橋藝術中心立面開放式石材幕墻方案進行回顧,對比國外工程案例.探索尋求更合理的幕墻結構設計。
2方案概述
2.1施工方案
北京天橋藝術中心外立面開放式石材幕墻,包含內、外兩層結構。外側由600mm(長)x 150mm(高)石塊壘砌而成,石塊沿水平方向間留有漸變空隙,墻厚200mm,墻高最大達到10m。
內側為隱框玻璃幕墻,內、外側幕墻之間間距1m。為了實現開放式石材墻面漸變靈動的建筑形式,以及內、外側幕墻間無任何遮礙物的視覺感受,采用了如下施工方案:
1)采用108mm(直徑)x5mm(壁厚)的圓鋼管作為豎向龍骨;
2)按照墻厚200mm,一個標準位置由前、后100mm厚兩塊石塊組成,并開半圓槽口;
3)石材重量通過連接件傳遞給豎向龍骨,豎向龍骨通過頂部、跨中、底部三點與土建主體結構連接;
4)水平方向,石塊間按規律留有漸變的空隙;豎直高度方向,每個石塊兩端重合處都有足夠寬度去連接于豎向龍骨。
2.2控制要點
1)墻體安全性和美觀性。
為實現建筑效果,石塊通透壘砌成獨立的墻體,其墻后不宜加支撐,那么通過內在設置豎向龍骨能夠提供給石塊墻強度和剛度。
豎向龍骨可以為單索或者是鋼型材,如為單索,結構模型預應力體系,首先是頂、底兩端支反力較大,現已施工完成主體結構難以承受。
其次索結構變形大,按照國標規范,10m跨度最大允許撓度變形10x10/45=222mm;
如為鋼型材,結構模型壓桿或拉桿體系。考慮主體結構條件,選擇壓桿體系的鋼.型材為豎向龍骨,為增加安全度在跨中層間位置加設--單向約束鉸接點。
2)石塊加工和定位。
考慮石塊易于安裝和加工,采用圓形鋼管作為豎向龍骨,將200mm墻厚石塊分成前、后兩塊,開半圓形槽口。
每個石塊通過底部兩側轉接件將重量傳遞給豎向鋼龍骨,并在轉接件上設置孔洞插人鋼銷定位。
3)安裝順序。
定位安裝豎向鋼龍骨→焊接轉接件→由下到上壘砌石塊。
2.3國外案例
路易.威登高知店(位于日本高知市,結構設計師岡村仁先生)同樣為雙層外墻結構,內側采用的是擠壓成型的水泥板墻,中間留有一定間隔,外側則是石塊通透壘砌的方式將整個建筑包在其中。
外側開放式石材墻高11.5m,采用80mm厚石塊。如此薄.而高的壘砌石塊外墻在不加支撐的情況下,采用如下做法實現:
在石塊墻內沿高度方向設置拉伸鋼桿,對離散的石塊施壓,通過拉伸鋼桿來減少石塊間的松動現象,從而使石塊墻整體得到控制。
3方案對比
通過方案對比,路易.威登高知店開放式石塊壘砌墻的施工方案更加巧妙,充分利用離散的構件材料性能,將石塊與拉伸鋼桿聚合形成整體的預應力墻,不僅實現了讓人驚嘆的建筑效果,而且該幕墻結構方案對土建主體結構的支座反力也在合理承受范圍內。
4結束語
本文對開放式石塊壘砌墻的幕墻結構方案進行了分析探討,為將來相似幕墻結構方案設計提供一種思路。
做幕墻結構方案設計:不僅要剝離主次矛盾,從單一主受力構件來考慮結構方案;
還應關注聚合的方法,把離散的構件組合成整體來考慮結構方案。在工程設計中,應勤于思考,尋求最合理的、可行的幕墻結構方案。
作者:朱亮