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1 工程概況
三亞絲路之塔項(xiàng)目位于三亞市崖州灣新區(qū)中心漁港寧遠(yuǎn)河出海口處。整個(gè)項(xiàng)目的建筑設(shè)計(jì)由中國(guó)工程院孟建民院士親自把關(guān)，整個(gè)建筑造型引入“鼎、樽、八角塔、天圓地方、五龍傳說(shuō)”的中國(guó)元素，主塔高度為95m，寓意九五之尊，塔身的表面肌理采用中國(guó)傳統(tǒng)的饕餮紋鏤空以及表面云紋元素，來(lái)體現(xiàn)一種治身治國(guó)、威嚴(yán)有序的傳統(tǒng)文化(詳見(jiàn)圖1)。本文就此部分如何由設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)變?yōu)檠b飾幕墻，如何采用綠色、高效的裝配施工技術(shù)來(lái)安裝施工，做詳細(xì)的介紹。
圖1 三亞絲路之塔項(xiàng)目效果圖
2 饕餮紋幕墻系統(tǒng)的演化過(guò)程
每個(gè)建筑師腦海中都有一個(gè)色彩斑斕的夢(mèng)，實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢(mèng)需要我們集合各行各業(yè)的智慧，集大成者方能圓夢(mèng)成真。對(duì)于本工程塔樓-4.5m至78m塔身的紋理，建筑師想要一種鏤空、有厚度、遠(yuǎn)看是饕餮紋，近看是云紋的外觀效果，而且每個(gè)單元圖案中間無(wú)明顯拼縫，同時(shí)需要考慮后期整個(gè)塔身的燈光效果，留有足夠的位置安裝燈珠。如果僅僅制作這樣的一塊材料，那可以有很多的選擇，但是就整個(gè)工程而言就比較困難了，作為一種近百米高度的幕墻裝飾材料其本身必須有足夠的強(qiáng)度，能夠可靠的連接，以滿足像三亞海邊這種惡劣天氣的受力要求，而且還要綜合考慮施工成本和生產(chǎn)周期，就是一件比較棘手的事情。
憑借EPC項(xiàng)目的便利性，我們施工設(shè)計(jì)單位能夠及時(shí)參與到前期的方案設(shè)計(jì)中，配合深圳市建筑設(shè)計(jì)總院嘗試著各種不同的方案，材料從鐵板、鋁單板到鋁鑄件（詞條“鑄件”由行業(yè)大百科提供）以及新型材料，加工技術(shù)從線切割、焊接、壓鑄（詞條“壓鑄”由行業(yè)大百科提供）、鑄造到3D打印，整個(gè)饕餮紋的花紋方案也隨著材料的不同，一直在調(diào)整優(yōu)化(詳見(jiàn)圖2、圖3、圖4、圖5)。為了達(dá)到視覺(jué)效果的質(zhì)感要求，面板的厚度要到達(dá)30-40mm，而且整個(gè)項(xiàng)目5000平方米的生產(chǎn)加工周期不能超過(guò)兩個(gè)月，這就否定了其中幾個(gè)方案，鐵板線切割的重量太重，而且造價(jià)太高，鋁板與穿孔板焊接的質(zhì)量和外觀都存在隱患，而且加工周期也不滿足要求，3D打印技術(shù)市面上暫時(shí)還沒(méi)有這么大尺寸的機(jī)器，而且成本和材料的材質(zhì)都會(huì)收到影響，鑄鋁之后再鉆孔的效果已很接近，但還是有缺陷。我們?cè)诖嘶A(chǔ)進(jìn)一步調(diào)整了加工工藝，并聯(lián)合精確開(kāi)模技術(shù)，將泛光需要的鑰匙孔型燈孔一起開(kāi)模，最終通過(guò)壓鑄技術(shù)，制成了整體厚度30mm，局部厚度5mm，全鏤空饕餮紋，表面布置云紋的鋁鑄件(詳見(jiàn)圖6)。
圖2 鐵板線切割類似效果
圖3 鋁板焊接實(shí)體效果
圖4 3D打印類似效果
圖5鑄鋁后鉆孔實(shí)體效果
圖6 饕餮板鏤空鋁鑄件實(shí)物照片
3 饕餮紋鋁鑄件幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及安裝過(guò)程
1. 幕墻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路
三亞絲路之塔的主體結(jié)構(gòu)為純鋼結(jié)構(gòu)（詞條“鋼結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供），只有-4.5m至16.8m和67.2m至95m的空間為使用空間，中間大片的空間只是電梯井道，所以饕餮紋鋁鑄件幕墻可以實(shí)現(xiàn)大面積的鏤空形式，而不用考慮幕墻的防水。但是考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工條件的限制，室外只能使用吊籃安裝，而室內(nèi)空間狹小，只能臨時(shí)操作，不能作為材料運(yùn)輸通道，而且工期緊張，交叉作業(yè)頻繁。為此打算將幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)為裝配式小單元幕墻系統(tǒng)，將絕大多數(shù)的工作留在加工廠，現(xiàn)場(chǎng)只進(jìn)行掛碼掛接和少量的螺栓調(diào)節(jié)。
通過(guò)圖紙分析得出，塔樓的標(biāo)準(zhǔn)層高為2.8m高，每層都有工字鋼梁作為幕墻生根點(diǎn)，而饕餮紋板的豎向分格是1.4m，橫向分格為1.5m，正好是每層兩塊板的關(guān)系，同時(shí)為了保持饕餮紋鏤空效果，盡可能的減少龍骨的數(shù)量，所以最終選擇每?jī)蓧K饕餮板作為一個(gè)安裝單元，龍骨選用10#槽鋼做一個(gè)日字型的簡(jiǎn)單骨架，背面用螺栓將鋁鑄件與鋼框架連接起來(lái)(詳見(jiàn)圖7、圖8)。
圖7 饕餮板與鋼架組裝圖
圖8 饕餮板與鋼架組裝實(shí)物照片
其實(shí)對(duì)于連接點(diǎn)的強(qiáng)度我們并不擔(dān)心，我們擔(dān)心的是在30%的不規(guī)則穿孔率下，是不是存在薄弱的局部位置，局部的連接強(qiáng)度夠不夠，所以對(duì)此專門(mén)（詞條“門(mén)”由行業(yè)大百科提供）進(jìn)行了整個(gè)板面的強(qiáng)度和變形計(jì)算，計(jì)算結(jié)果滿足受力要求(詳見(jiàn)圖9)。
圖9 饕餮板變形計(jì)算模型以及結(jié)果
2. 鋁鑄件的裝配式組裝與安裝
A. 整個(gè)饕餮紋板的尺寸為1500*1400mm，在現(xiàn)有的加工工藝下，很難實(shí)現(xiàn)整體一塊的開(kāi)模和鑄造，所以根據(jù)實(shí)際圖案和加工周期，將整個(gè)圖案分成8塊開(kāi)模，在連接點(diǎn)處預(yù)制連接耳板(詳見(jiàn)圖10)。在經(jīng)過(guò)專業(yè)的壓鑄、成型、組裝、噴涂（詞條“噴涂”由行業(yè)大百科提供）等工藝后，使8塊鑄件形成一個(gè)有機(jī)的整體(詳見(jiàn)圖11、12、13、14)。而在工廠組裝的過(guò)程中，使用了45顆M10的沉頭螺釘進(jìn)行機(jī)械連接，這樣既保證了整體的強(qiáng)度，又保證了密拼的視覺(jué)美觀效果。
圖10整板分塊示意圖
圖11 壓鑄
圖12 成型
圖13 組裝
圖14 噴涂
B. 饕餮紋板與單元鋼架的連接也是通過(guò)螺栓連接的，鋼架在工廠加工、焊接、噴涂完成后，與饕餮紋鑄件通過(guò)32顆M10的不銹鋼螺栓可靠連接，然后再將每塊板上的108顆燈珠卡扣在饕餮板預(yù)留的鑰匙孔型槽口中(詳見(jiàn)圖15)，最后整體吊裝掛接(詳見(jiàn)圖16)。
圖15 饕餮板與燈珠的配合安裝
圖16單元掛接圖紙
4 裝配式幕墻施工的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施條件
裝配式的工藝貫穿了整個(gè)幕墻系統(tǒng)的各個(gè)階段，從生產(chǎn)、加工、安裝到與其他專業(yè)的配合，當(dāng)然萬(wàn)物都有其雙面性。
優(yōu)點(diǎn)：1.可以大大提高加工、安裝的效率，降低安裝成本，并且便于質(zhì)量控制，提高了整個(gè)幕墻工程的使用壽命;2.減少現(xiàn)場(chǎng)的切割、焊接作業(yè)，特別是高空作業(yè)，降低幕墻施工的危險(xiǎn)性;3.減少幕墻工程施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境污染，提高對(duì)噪音、廢氣、廢液的控制和回收，以及邊角料的回收再利用;4.幕墻結(jié)構(gòu)受力分界明顯，便于分析受力情況，幕墻的結(jié)構(gòu)安全更容易控制;
實(shí)施條件：1.政府和行業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)加大對(duì)裝配式幕墻施工的支持和引導(dǎo);2.項(xiàng)目管理核心應(yīng)從現(xiàn)場(chǎng)管理向施工深化設(shè)計(jì)和材料精加工轉(zhuǎn)變;3.需要設(shè)計(jì)工作提前，設(shè)計(jì)大量的預(yù)留孔洞、安裝絲孔;4.需要提高加工、測(cè)量設(shè)備的精度，特別是現(xiàn)場(chǎng)三維測(cè)量放線的應(yīng)用;5.加大對(duì)BIM等計(jì)算機(jī)技術(shù)的推廣和應(yīng)用，包括設(shè)計(jì)、加工、施工等各個(gè)階段，促進(jìn)信息共享;6.對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的原始結(jié)構(gòu)的精度要求提高;
圖18 饕餮紋鑄件幕墻近觀照片
圖18 三亞絲路之塔遠(yuǎn)觀照片
5 結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)4個(gè)月的緊張施工，整個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)基本完工，饕餮板幕墻作為整個(gè)項(xiàng)目外立面效果的一個(gè)亮點(diǎn)，充分實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)看磅礴大氣、近看精致內(nèi)涵的設(shè)計(jì)要求(詳見(jiàn)圖17、18)。建成后的絲路之塔將作為三亞市“一帶一路”戰(zhàn)略的標(biāo)志性建設(shè)工程項(xiàng)目，集成船只航行指引、旅游觀光、應(yīng)急和商業(yè)發(fā)射塔等功能于一體，是三亞市參與打造21世紀(jì)海上絲綢之路，加快推進(jìn)南海資源開(kāi)發(fā)服務(wù)保障基地建設(shè)，為海上絲綢之路創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)服務(wù)平臺(tái)的重點(diǎn)工程，能夠有效提升“海上絲綢之路”前沿基地的城市綜合服務(wù)水平。
