遵義市科技館項目位于遵義新蒲新區,總建筑面積為1.68萬平方米,屬新區開發重點工程,是展示城市整體形象的主要窗口,也是對外交流和讓市民了解、參與、監督城市發展的重要平臺。深圳市博大裝飾工程有限公司(簡稱博大裝飾)承接此項目主體鋼結構安裝及外幕墻安裝工程,該工程結構形式復雜,現場施工難度大,主要涉及大型懸挑鋼結構,拉索點式玻璃幕墻和背栓式干掛石材幕墻、梭形電動百葉等。
遵義市科技館 效果圖
大跨度 大空間
遵義市科技館項目設計科學新穎,造型獨特,建筑空間高大,玻璃幕墻及玻璃采光天窗面積大,對建筑環境要求高,博大裝飾在施工過程中采用大量新材料、新工藝、新技術,讓建筑整體與周圍渾然一體。建筑整體效果大氣磅礴,上部屋蓋結構和內部的框架結構均采用鋼結構,整體結構形式較為復雜,建筑造型新穎。結合以上特點和要求,項目團隊通過對該結構的設計優化,分析其各項靜動力力學性能,得出有意義的、可操作性的設計和施工方案。
科技館主體鋼結構鋼構件總重量為430噸,最大的難點是屋面鋼結構部分,此部位鋼構件重量超300噸,最大鋼桁架長56米,最大懸挑距離為21米。如此大的懸挑鋼結構,實屬罕見。如此奇特造型,充分顯現空間使用功能和視覺美觀特點。
大型構件的整體提升施工技術是近年來在我國施工行業中逐步發展起來的新型結構安裝技術。它適應了結構安裝趨于更重、更高的要求,在工藝、技術上顯示出巨大的優越性和發展前景。博大裝飾施工人員對鋼管桁架的施工工藝和整體提升施工技術的運用進行研究分析,獲得大跨結構常見形式和一般施工方法,包括高空散裝法、分條(塊)法、高空滑移法、整體吊裝法等,掌握施工技術要點,系統地分析管桁架的材料、連接節點的類別和力學性能;針對管桁架中應用較廣的直接焊接相貫節點的情況進行重點研究分析,包括理論研究現狀和現場焊接工藝要求等,并針對相貫節點現場焊接缺陷的一種補強措施,用計算結果明確了該方法的理論依據,其結論對類似工程應用有一定參考借鑒作用。
項目人員研究分析了整體提升施工的基本原理與提升系統的組成,并結合工程實際,對提升系統在施工現場的組成、布置和輔助控制等進行進一步研究,達到方便施工的目的。
明亮通透 美觀大方
科技館的玻璃幕墻為拉索點式玻璃幕墻,龍骨由豎向和橫向的不銹鋼拉索及點式駁接組件構成,玻璃面板采用LOW-E中空玻璃。它解決了現有技術因支承結構遮擋面積相對較大,影響通透性、視覺效果差的問題,使得整個幕墻面通透明亮、美觀大方。整體結構簡單、輕巧,適應性強,而且便于安裝施工。開啟扇安裝了電動啟閉裝置,增加了智能化、自動化的元素。
拉索式點連接全玻璃幕墻是將玻璃面板用鋼爪固定在索桁架上的全玻璃幕墻。為了獲得穩定的幕墻體系,必須施加相當的拉力才能繃緊,跨度越大,所需的拉力就越大,為此就須要有承受相當大反力的支承結構來維持平衡。
遵義市科技館 施工圖
玻璃面板由安裝在索桁架上的鋼爪進行固定,作填縫處理后,最終形成幕墻系統。玻璃面板、索桁架、支承結構組成幕墻系統。三者互相依存、互相制約、互相影響。索桁架要懸掛在支承結構上進行張拉,才能形成具有固定形狀和剛度的桁架。因此,支承結構除了承受主體結構使用荷載(自重、活荷載、風荷載、雪荷載、地震作用)外,還要承受索桁架的預拉力以及索桁架受荷后產生的拉力(反推力)。而且這個拉力相當大,它產生的效應有時甚至會超過使用荷載(作用)的效應,如果在設計建筑物主體結構時,對支承索桁架的支承結構不考慮索桁架拉力產生的效應,拉索式點連接玻璃幕墻就無法使用(改用剛性桁架),或必須對主體結構進行加固補強(這時可能會影響其建筑效果)。同時支承結構在施工和使用過程中的撓度(變位)等又對索桁架和面板產生影響,影響索桁架的有效預應力值(預應力損失值)和索桁架的形狀,從而影響面板的位置和效應,面板的剛度也會影響索桁架的剛度和穩定。
新工藝 新工法
科技館的石材幕墻為背栓式連接,與開槽式連接相比,減少了現場石材開槽的環節,減少了現場的噪音污染、灰塵污染。而且,背栓式石材幕墻的安裝周期短。由于石材開孔及鋁掛件都在加工廠完成,以此對現場橫豎龍骨的精確度要求較高。
由于背栓僅是石材與連接件的緊固件,這樣它就可以按照連接部位不同,設計成各種型式的連接件,對各種異型部位有其獨特的效果,而各種勾型連接件由于直接連接石材和結構體系,只能用于平直部位,一旦遇到上下收口部位和轉角部位就不能適應其變化多端的要求,有時不得不采取在石材板背面開斜槽的方式,由于斜槽連接受力最大部位為尖角,往往由于尖角破壞導致連接失效。
石材幕墻連接技術已非常成熟,使石材幕墻能在任何建筑、任何高度、任何部位、任何立面構造上使用,各種連接技術可混合使用,即不僅一幅幕墻上可使用多種連接方式,即使一塊面板材的兩端也可根據需要選用不同的連接方式,如一端用槽勾式,另一端用背栓式。