巨型傘柱采光頂及異形格柵設計與施工解析

楊 英 紀曉鵬 汪 濤

（中建深圳裝飾有限公司 廣東省深圳市 518000）

濱海文化中心是一座文化綜合體，是一項城市文化性地標建筑。它是以步行街長廊空間為架構，集合多元文化元素為主題的一座文化綜合體。它體現了節能、節地、節材又便民的空間整合，文化長廊貫穿文化中心的東西和南北，將各個單體建筑連接成整體。包含鋼結構傘頂的玻璃采光頂、天溝、鋁板、傘側面與其他單體建筑的立面收口，以及傘底部的立面大跨度鋼結構玻璃幕墻等。文化長廊作為整個項目的核心空間，統籌銜接五個文化場館，實現功能的有效互補，形成多元復合的文化綜合體。

1 主要幕墻系統技術要點解析

文化長廊由28個獨立鋼結構“傘柱”組成，其中中央大廳上部為10個邊長為30m的大傘，其他部位共分布18個邊長為27m的小傘，橫貫整個文化中心。五棟獨立的文化建筑，通過文化長廊連接，形成一個文化綜合體。每一個單獨的傘柱均有玻璃幕墻系統，鋁合金圓管格柵，排水天溝，鋁板系統等，另外包含功能性系統排煙窗系統、融雪系統和擦窗機系統等。

文化長廊創造既統一又不失多樣性的空間形象，同時塑造四季宜人、舒適的空間環境。不僅是活動的展演地、城市會客廳，更是整個文化中心的生命帶。整條文化長廊宛若一條絲帶，將五座風格迥異的文化場館進行有機串聯，如圖1所示。

1.1 系統設計

1.1.1 采光頂玻璃幕墻

鋼傘上方用玻璃罩面，玻璃分格1500×1500mm，系統采用半隱框玻璃采光頂系統。玻璃采用TP6+12A+TP5+1.52pvb+TP5超白三銀LOW-E鋼化中空夾膠玻璃。本系統采用鋁合金壓板型材與密封膠帶共同組成采光頂明隱結合的可靠密封防水系統，鋁型材和PA66GF25隔熱條與高隔熱性能的Low-E中空玻璃配合地組成了性能優異的鋁合金隔熱玻璃采光頂體系，側邊和收口均設計鋁合金披水板，最大程度上保持立面玻璃的清潔和排水的通暢。

圖1 文化長廊實景

1.1.2 傘形鋼結構鋁合金格柵系統

鋼結構傘身周邊布滿φ150mm鋁格柵，為圓管造型隔熱鋁合金型材，可視面采用氟碳噴涂，不可見面為陽極氧化，從23.2～33.1m，遍布44根格柵。格柵跟隨主體鋼結構的曲線軌跡，按照間距300mm布置。由于弧形的不斷變化，圓管格柵與鋼結構彎梁之間的拼角不斷變化。通過格柵背后的幾個轉接鋼件的拼接來保證格柵的安裝的準確。格柵的加工采用整體三維建模的方式，通過加工廠直接導入數控切割機中，直接完成切割工作。極大的降低現場工作量。

1.2 施工技術

1.2.1 特點、難點技術分析

（1）傘柱結構設計新穎，頂部與四周主體結構均為鋼結構，采用玻璃幕墻進行封閉，增強室內透光率。

（2）采光頂由2個中國典型的雙坡屋面采光頂以及中間布置的矩形長條采光天窗構成，三部分中間貫穿不銹鋼排水槽，保證雨水的順暢排下。

（3）采光頂展開面積大，施工危險性較大。

（4）在傘柱頂部以及側面與各單體結構交接部位均設置電動開啟扇，并滿足消防聯動功能。開啟扇設置溫度、風雨、CO2感應裝置，當溫度達到一定高度時開啟扇自動開啟，當下雨時開啟扇自動關閉。

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（5）圓管格柵的兩端安裝在主體鋼結構的鋼梁上，尺寸不斷的變化，與鋼梁的夾角也不斷的變化，并且為保證外觀效果，圓管格柵不能現場切割加工。

1.2.2 解決的方法及措施

安裝采光頂龍骨時采用雙層安全網兜底，鋪設馬道，拉鋼絲繩等安全措施，在整個采光頂部位形成一個安全的作業平臺。

在傘底部設置擦窗機，通過工字鋼軌道作為運行軌道，解決了大面積采光頂玻璃清潔的問題。同時，擦窗機吊籃采用可伸縮吊籃，使擦窗機在結構復雜的傘底部自由通行。

格柵下料之前采用全站儀在每根龍骨上打8個點進行定位，運用BIM建模軟件，將點位導入，建立犀牛模型，利用模型的可視化和數據信息，協助加工設計下料，確保加工尺寸，見圖2、圖3。

圖3 犀牛模型

安裝格柵的轉接件上開一個弧形長圓孔，使格柵安裝時達到三維可調的目的。

格柵施工采用高空車進行施工，方便快捷，又不影響長廊內部車輛通行和材料堆放、運輸。

1.2.3 傘柱幕墻施工工藝

施工工藝流程：安全防護措施搭設→測量放線→鋼立柱安裝→鋁合金龍骨安裝→鋼梁氟碳漆噴涂→鋼立柱外鋁合金型材安裝→避雷安裝-玻璃安裝→電動開啟扇安裝→不銹鋼水槽底部鋁板安裝→不銹鋼水槽龍骨安裝→水槽巖棉安裝→不銹鋼水槽安裝-擦窗機軌道支架安裝→擦窗機軌道安裝。

安全防護要點：在傘柱鋼結構梁上采用直徑8mm鋼絲繩，作為安全帶的懸掛點和安全防護。根據幕墻安裝的路線需要，在傘鋼結構頂靠外邊緣設置閉合的一圈鋼絲繩，沿垂直于美術館墻面方向設置縱向10道鋼絲繩，確保施工人員在傘頂所有部位施工安全帶掛鉤都能掛到鋼絲繩上。

頂部玻璃幕墻施工要點：龍骨屋脊位置通過箭頭形鋼支撐構件連接，此鋼件為加工廠加工成型后，現場定位焊接。龍骨安裝時在插接鋼架底皮需要銑缺，長度為45mm，可以滿足主龍骨在此位置的插接，拼裝后在龍骨兩側通過M6沉頭螺釘間距80mm固定連接。龍骨間留2mm縫隙用于局部調整。

頂部開啟窗施工要點：

（1）人形雙坡開啟窗只分布于大廳兩側小傘頂部，采用傳統斷橋隔熱型材，通過不銹鋼合頁支撐電動開啟的方式，保證頂部開啟45°以上。開啟扇玻璃本著分格統一的原則，設計成日形窗，開啟尺寸達到兩塊玻璃，保證了通風排煙的可靠性。

（2）屋脊位置開啟窗通過構造形成一條排水槽，寬77mm，深68mm，此排水槽與縱向窗間排水槽貫通，形成連貫的排水體系，保證到排水順利。此處形成排水槽需要用2mm鋁板通過沉頭螺釘將兩開啟窗連接，轉角部位打膠封閉，并于上部粘貼一層三元乙丙防水膠皮。

排水槽施工要點：

（1）不銹鋼水槽分布于整個玻璃采光頂間，材質為2mm，S304不銹鋼板。水槽寬度680mm，深度低點420mm，高點510mm。每把傘頂部的不銹鋼水槽均獨立，不連續貫通。連接位置設置端口封堵。

（2）頂部排水方式分為：重力排水及虹吸排水，通過合理設置結構找坡1%，便于將雨水集中于排水槽，落水點位于頂部平面圖標示清楚，焊接緊密。虹吸底盤與不銹鋼水槽連接位置墊防水膠皮，緊固自攻釘時釘身涂膠，打釘后頂頭涂滿密封膠，保證結合部位防水嚴密。

（3）完成一個施工段水槽后，就在現場做儲水試驗，保證不存在跑冒滴漏現場，發現問題及時標記位置及時處理。

擦窗機施工要點：擦窗機軌道在傘柱鋼結構頂棚的底部，用于懸掛擦窗機升降和移動作業。擦窗機的軌道為2條工字鋼，采用高強螺栓連接固定到在傘柱下方焊接的轉接件上。

格柵鋼件安裝：首先由各班組配合測量人員在每個弧形梁上測出八個點位作為基礎，然后利用前期做好的磨具在弧形梁上畫出鋼件的位置，如果磨具到每個點位有偏差，以點位為基準繼續往下畫出鋼件的位置，直至最頂部，根據畫出的點位進行鋼件焊接，鋼件要保證三面圍焊，滿焊完后敲掉焊渣，并刷好防銹漆，最后移交氟碳噴涂施工。

2 結束語

作為濱海新區最新的地標性建筑，濱海新區文化、藝術與科技的集結地，她集結了太多人辛勤勞動的汗水，承載著太多人的希望與夢想，傳承著太多的文化與藝術信息，見證了低碳節能、綠色環保的理念和人性化、智能化的高科技含量，唯有人們仰視她時心中激起的驚嘆聲才能詮釋這座建筑的宏偉和文化傳承的力量。