中國三峽博物館玻璃采光頂和幕墻設計與施工

　　2、空間鋼桁架結構分析計算
　　2.1、計算模型
我們通過分析可知，“生態廊”區的鋼結構最薄弱位置在門廊處，因為此處梭形桁架跨度是其它位置的兩倍，受力與變形都大于其它位置。用美國分析軟件ANSYS對中間三個單元結構進行整體建模如下(見圖七)。


圖七 鋼結構模型　　　　　　圖八 鋼結構位移 　　2.2、空間鋼桁架結構計算結果分析
　　通過鋼結構模型可以看出，在中間處有一個大的門斗桁架，此桁架是用來承受中間大的荷載而設置的。計算結果分析如下：

　　a、水平方向最大位移47.22mm，豎直方向最大位移為47.429mm，總位移最大值為64.298mm(見圖八)。此位移可在施工安裝時適當起拱處理。

　　；

　　結構剛度滿足規范要求。

　　b、鋼管最大應力為188.039N/mm2＜215N/mm2 結構強度滿足規范要求。

　　四、“生態廊”空間曲面節能采光頂
　　1、節能環保
　　“生態廊”考慮到節能環保，面板采用10（FT）+12A+8(FT)+1.14PVB+0.38PVB(淺蘭色)+8(FT)鋼化中空夾膠鋼化玻璃。中空層用來隔聲和保溫，夾膠層用于吸音和安全保護作用（玻璃自爆時玻璃會粘在膠膜上不會掉下）。同時空間曲面形成較好的建筑外視效果。在采光頂上部設計了水幕系統，立面設計水簾系統，在起到建筑裝飾效果之余還能做到自動清洗幕墻和隔熱節能的功能，另外頂部還有5m多挑檐，對幕墻立面有很好的遮陽作用。“生態廊”可以說是把采光頂和玻璃幕墻的節能環保發揮得淋漓盡致。

　　2、雙曲面采光頂面板設計
　　“生態廊”造型比較復雜，按原建筑師設計玻璃面板為雙曲的，按現在的工藝，大部分雙曲玻璃只能做成熱彎而無法鋼化，這樣玻璃的強度相對就比較低，并且該幕墻形式又為夾板式，且分格比較大，所以按這樣的造型是沒法完成的。后來經過與建筑師協商對造型進行修改，在保證基本造型的情況下，把頂部采光頂做成一個圓錐面，即把頂部的豎向分格線全部交于一點，這樣整個頂部就構成了一個圓錐面，考慮施工與加工的難度問題，將鋼結構拼裝成一個圓錐面造型，玻璃面板仍為平板玻璃，從而達到建筑曲面效果。

　　3、雙曲采光頂施工
　　“生態廊”的玻璃面板雖為平面板塊，但其支撐鋼結構為雙曲的。在設計施工過程中，首先根據建筑給的基準標高把整個“生態廊”的外表面的線框模型建出，然后再在幕墻線框模型下建出鋼結構的空間模型；雙曲鋼結構的下單全部是用空間線框圖加鋼結構節點坐標表達的。鋼結構施工時，先找好基準點，然后通過基準點把鋼桁架在地面的投影坐標找出，再垂直向上打標高。玻璃板塊雖為平板，但由于都為不規則四邊形且收口異形玻璃非常多，在下單時必須要考慮多種方法來對尺寸進行校核，而且還要考慮鋼結構由于受力產生的變形。通過上面準確的空間模型圖分析，設計出準確無誤的下料圖。

　　五、玻璃夾板式點支承裝置與裝飾藝術
　　目前，點支承玻璃幕墻已大量應用于現代建筑外裝飾中，它具有玻璃面板大、通透性好、支承結構簡潔，美觀等優點。但這種支承裝置也存在很多缺點和不足。首先玻璃面板需要固定的鉆頭進行鉆孔加工，精磨鉆孔后的玻璃周邊等工序，球頭連桿機構也需要進行較精細的機械加工，這樣在一定程度上就增加了幕墻的成本和加工周期，限制了點支承玻璃幕墻的應用范圍。夾板式支承裝置提供了一種新穎的幕墻玻璃面板與幕墻支承結構相連接的裝置，整個裝置的構造為兩塊夾板，中間夾玻璃，在兩塊板之間通過螺栓連接成為一體，安裝后在玻璃面板與夾板之間留有10mm左右的空隙，可以調節玻璃面板在外荷載作用下的變形。本支承裝置的主要優點為采用前后夾板的構造，玻璃無需鉆孔，進一步降低了成本。特別是應用在中空玻璃上時避免了玻璃開孔所引起的漏氣、冷橋等一系列問題。 　　另外三峽博物館是大型公共文化建筑，對玻璃幕墻的藝術性提出了很高的要求：既要有古文化的遺韻，又要有現代化的氣息；既要美觀大方，又要經濟實用。同時夾板的形狀可以變化以適應藝術上的要求。根據博物館提供大量出土的巴文化中具有代表性的紋飾圖案，夾板的形象取自虎頭（見圖九），玻璃肋接板的形象取自白鶴梁石魚（見圖十），并用現代手法詮釋古代的圖案，用直線、圓弧代替原來的隨機線條，既保持了原有的韻味，又方便了機械加工。同時在材料的選擇上我們摒棄了復古的青銅而采用了不銹鋼，玻璃和不銹鋼的經典組合使整個構造輕盈透亮，充滿現代氣息。該支承裝置和造型藝術既保留了古文化的遺韻，又充滿了現代氣息。

圖九 虎頭藝術夾板　　　　　　圖十 玻璃肋藝術接板
　　七、結語
重慶中國三峽博物館生態廊采光頂和玻璃幕墻設計應用了先進的技術和造型藝術，是現代技術和古代藝術的完美結合。生態廊的節能環保、采光頂的曲面造型、既有功能又有古典藝術的夾板裝置均為整個博物館增添了現代文明，重慶中國三峽博物館已成為重慶直轄市的城市文化標志性建筑。

　　本公司劉苑麗參與了本工程的計算。

　　參考文獻
　　1、《玻璃幕墻工程技術規范》 JGJ102—2003.北京：中國建筑工業出版，2003. 12
　　2、《建筑玻璃應用技術規程》JGJ113—2003. 北京：中國建筑工業出版，2003. 12
　　3、《鋼結構設計規范》GB50017－2003. 北京：中國建筑工業出版，2003. 10
　　4、《建筑結構荷載規范》GB50009－2001.北京：中國建筑工業出版，2002. 2

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