[案例]双曲面玻璃幕墙的“极限挑战”!

双曲面玻璃建筑

“北京水朝阳公园广场”项目“山水市”是由马彦松及其MAD建筑师在六年内完成的。

双曲面玻璃建筑

十多座建筑物高低错落亚博电子竞技 ,高143米的不对称双塔高耸入湖的天际线。外墙玻璃幕墙所定义的垂直线就像是自然气候造成的山脊和山谷。未来感与中国山水意境的结合给人们带来了极大的震撼。 “山水市”具有自由灵活的双曲面形状,可以说是中国最复杂的超高层幕墙工程。

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由于表面结构异常复杂,当时的顾问提出了一个相对保守的设计计划。 RFR认为,塑造平滑灵活的曲线对于展现建筑物的“景观”魅力至关重要,因此不能轻易放弃。本文将从表面优化,复杂的3D幕墙系统设计,生产实施和质量控制三个方面揭示挑战和解决方案。

01

表面优化

几何优化

表面优化是指对原始不规则皮肤表面的重建,以表达建筑师的意图,并进行面板分割河北快三 ,以使其尽可能地适合原始表面,保持光滑的外观,并可以进行设计以适合现有工艺并考虑到经济性。性幕墙系统。表面优化的过程分为两个步骤:整体和局部。

首先,以几何方式合理化整个曲面。我们将原始参考表面与垂直表面和水平地板表面相交,以获得不规则的初始参考网格。

在所有接近该曲面的幕墙系统策略中,鳞片式交错平板玻璃系统在防水方面存在缺陷。对于冷弯接头难以达到理想的光滑度,并且冷弯量相对较大。最后,采用了“半离散曲面优化方法”。

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半离散的整体表面优化和外观效果验证

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半离散表面优化

具体方法是将代表地板线的每层地板的水平分离曲线重构为圆弧,并在两层不同半径的圆弧之间绽放(通过这种整体优化方法逐层构造的新蒙皮表面)。在水平方向上平滑而在垂直方向上多边形的双曲圆形台面。通过建模和渲染模拟,可以确认这种在水平方向上的平滑效果,层之间的垂直角较小。这种半离散的整体曲面优化策略可最大程度地保留光滑的外观,从而可以将幕墙系统的玻璃表面和单个面板配合在一起。

每层的视锥表面为直纹表面。通过垂直表面和截锥体表面的相交而获得的垂直网格线距直线的距离小于5 mm,可以将其近似为一条直线。因此,可以将每个玻璃板优化为四边形的双曲线圆台,在其上下水平侧均具有圆弧,而在左右垂直侧均具有直线。双曲线玻璃没有有效的工业批量生产方法,也不能有效地回火。它不是安全玻璃,应尽可能避免。在选择用于模拟双曲线圆形台面的玻璃时,斜轴圆柱是理想的玻璃类型。在生产方面,现代CNC弯曲炉生产的钢化圆柱玻璃可以通过调整半径,圆柱的轴向放置方向和切割形状来适应非重复玻璃面板的批量生产要求。平整度好,成本可控。

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斜轴圆柱板的实践

双曲拟合圆柱算法

我们对每个板应用“双曲拟合圆柱体算法”,以寻找与每个双曲截顶锥板最接近的斜轴圆柱面。使用整体优化策略,上下弧的半径相似,并且圆柱拟合算法的结果非常理想。最后将所有玻璃板安装到斜轴圆柱体中,并且不使用一块双曲面玻璃。

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RFR使用一种自动算法来得出7257网格玻璃板的加工图,包括圆柱扩展面的形状,半径和倾斜轴的方向。其中,展开表面的包围矩形的大小可用于评估加工玻璃板的可行性。当时,NorthGlass最大的圆柱形回火炉长18米,宽6米。超过它意味着更大的困难。在设计阶段,需要预先锁定成本计算以帮助决策。

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倾斜轴圆柱的方向和几何优化原理

02

三维组框单元幕墙系统

3DFAÇADE系统设计

整体曲面优化策略为幕墙系统的设计创造了可能性。众所周知,幕墙框架是通过铝型材的线性挤压工艺制造的。 “山水市”的双塔式幕墙面积大,要求很高的加工精度。使用没有弯曲和变形的笔直框架可以最大程度地确保精度。因为它是一栋超高层建筑,所以很难找到现场建筑。建议使用工厂预制并在现场集成的统一系统(Unitized System)。单元幕墙的三维框架系统是通过在不同的三维角度切割和拼接线性框架来实现曲面双曲幕墙单元的类型。

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玻璃板加工图及参数

对于竖框,由于竖框的角度和竖框所在的曲面的角度变化很大,因此竖框在南北方向上的均匀定位将在竖框的尺寸和结构设计上造成很大的困难。竖框的定位方向必须尽可能靠近曲面的法线方向,并且垂直于曲面成90°。线性竖框是分层放置的,法线方向是在竖框的点处曲面的方向。上下竖框在方向上是不连续的,装饰条的横截面是圆形的,不同的扭曲方向的外观是相同的。每个单元的竖框与上下水平框架之间也略有扭曲。竖框的扭转角度为95%双曲面玻璃建筑,小于5°,橡胶条可以吸收偏差。

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直M方位定位

如前所述,水平框架的几何形状是弧形。为了避免水平框架弯曲弧造成的精度损失,采用直的水平框架,框架的前端采用数控弧切,小料弯曲弧的前框架相匹配。这样可以确保水平框架的圆弧半径绝对准确凤凰彩票官网 ,并且玻璃冷弯的偏差不会与框架的偏差相同。弧线引起的偏差被叠加。

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主梁工厂的CNC弧形切割与弧形转换的前框架相匹配。

幕墙上部和屋顶的倾斜度较大双曲面玻璃建筑,接近日光天花板,这给防水带来了更多挑战。解决方案是在单元幕墙的内腔和外腔的等压排水的基础上增加一层框架防水,即在现场组装好单元后,在装饰扣盖后面添加密封剂。减少雨水在倾斜表面上的浸入。

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斜坡管道

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脊柱通气系统

在双子塔外立面的纵向突出的山脊线中,建立了通向每个楼层的通风过滤系统,该系统可以将经过过滤的自然通风引入每个楼层空间。该项目获得了美国绿色建筑委员会的LEED金牌认证。

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视觉模板检查

03

生产实施和质量控制

生产实施和质量控制

对质量和性能的持续关注也反映在整个生产和加工过程的质量控制以及对施工效果的分析和反馈中。生产实施阶段包括施工图加深和加工精度BIM模型制作青海快3 ,视觉模型(VMU),性能实验(PMU),幕墙单元工厂加工,建造和安装,现场喷水实验,完工和竣工等几个阶段。成就评估。

承包商使用Pro-E生成的BIM模型的参数定制,更详细地定义幕墙系统的每个处理参数,并通过该模型直接导出生产处理图。

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在入口雨棚处收集光的分析

最后,完成后跟踪和分析使用问题也是重要的环节。凹形幕墙将具有反射性的集热效果。伦敦的“对讲大楼”是著名的极端案例之一。 RFR对塔的凹形幕墙上的反射光路进行定量分析,可以预测一年中聚光效果的时间和影响范围,并且可以解决地面上的聚光问题。池定界。

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项目照片主要由MAD提供

老王
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