揚(yáng)中園博園雙曲河豚魚形展館 開(kāi)放式金屬幕墻的設(shè)計(jì)與施工

1、揚(yáng)中園博園雙曲河豚魚形展館開(kāi)放式金屬幕墻的設(shè)計(jì)與施工 丁大煒、張錦程（通州建總集團(tuán)有限公司 226300 ）【摘 要】：異形建筑在國(guó)內(nèi)大量涌現(xiàn)，挑戰(zhàn)了建筑設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，施工技術(shù)的高低決定著異形建筑的效果和質(zhì)量，適宜的測(cè)量及安裝方法和技巧，既可以大大地節(jié)省人力、時(shí)間，顯著提高工作效率，同時(shí)也能把設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)效果完美地展現(xiàn)出來(lái)。以揚(yáng)中園博園河豚魚形館的實(shí)際工程為例，對(duì)該項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過(guò)程中碰到的難點(diǎn)進(jìn)行分析。同時(shí)介紹異型金屬屋面的基本概念、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造設(shè)計(jì)原理、節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)思路和相關(guān)的施工技術(shù)。用大量的現(xiàn)場(chǎng)圖片、圖紙，針對(duì)在異型金屬屋面和幕墻的設(shè)計(jì)中碰到的難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析從屋面最外面的裝飾面板到連

2、接件、防水層、保溫層、隔熱層、隔聲層以及排水屋面構(gòu)造、除雪融冰系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)作一分析?！娟P(guān)鍵詞】：揚(yáng)中園博園河豚魚形館（主副展館）、超現(xiàn)代、異形建筑、 金屬屋面構(gòu)造、測(cè)量控制網(wǎng)、施工測(cè)量定位。1.引言現(xiàn)有建筑造型已經(jīng)呈現(xiàn)多元化的發(fā)展方向，一些新派建筑師不滿足于設(shè)計(jì)中規(guī)中矩的建筑形式，許多極富視覺(jué)沖擊力超現(xiàn)代的建筑越來(lái)越多的呈現(xiàn)在我們面前。幕墻作為建筑的外裝飾層，如何實(shí)現(xiàn)建筑創(chuàng)意甚至如何將建筑的語(yǔ)言表達(dá)的更加透徹，已經(jīng)是許多幕墻公司必須面臨的問(wèn)題。曲面異形建筑，特別是雙曲面的建筑造型越來(lái)越多的應(yīng)用在許多國(guó)內(nèi)外建筑造型中。以往只是作為建筑造型中的個(gè)別單體，現(xiàn)在已經(jīng)大范圍的應(yīng)用到整個(gè)建筑造型中。新型的

3、計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)完全可以滿足幕墻的造型設(shè)計(jì)需要。異形建筑技術(shù)水平是一個(gè)國(guó)家土木建筑業(yè)水平的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，也是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的體現(xiàn)。改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和綜合國(guó)力的提高，我國(guó)空間結(jié)構(gòu)的技術(shù)水平發(fā)展飛速。大跨度空間結(jié)構(gòu)的社會(huì)需求和工程應(yīng)用逐年增加。隨著08年奧成功的成功舉辦、2010年上海世界博覽會(huì)等國(guó)家重大社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的開(kāi)展，我國(guó)已建設(shè)了一大批高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)格、超現(xiàn)代的體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、機(jī)場(chǎng)航站樓、博物館等社會(huì)公共異形建筑。異形建筑在給人們帶來(lái)視覺(jué)沖擊享受的同時(shí)，卻給建筑施工增加了巨大難度，對(duì)施工技術(shù)提出了更高的要求，必須突破、創(chuàng)新常規(guī)施工工藝及方法，才能把設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念真

4、實(shí)的展現(xiàn)出來(lái)，而施工測(cè)量則是一項(xiàng)專業(yè)性較強(qiáng)且又非常重要的工作。 我們?cè)趽P(yáng)中園博園河豚魚形館金屬屋面及幕墻工程的施工過(guò)程中，總結(jié)了一整套針對(duì)雙曲異型金屬屋面的施工術(shù)，在本文中介紹其中的一部分。1.1 揚(yáng)中園博園河豚魚形館工程概況：揚(yáng)中園博園河豚魚形館位于揚(yáng)中市興隆港，園區(qū)用地面積137公頃，主展館建筑面積7226.7m2，副展館建筑面積7453.9m2，濱水休閑館建筑面積8307m2，主展館建筑高度30.67m，副展館建筑高度30.67m，濱水休閑館建筑高度23.5m。揚(yáng)中園博園河豚魚形館項(xiàng)目由江蘇省城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，由通州建總集團(tuán)有限公司總承懈，南通通西建筑裝璜有限公司分包外側(cè)幕墻、屋面

5、系統(tǒng)施工。揚(yáng)中園博園河豚魚形館的建筑設(shè)計(jì)，展覽陳設(shè)和科技項(xiàng)目均定位于國(guó)際水準(zhǔn)，無(wú)論是建筑空間、展區(qū)規(guī)劃、展覽主題選擇還是對(duì)展品、展項(xiàng)的具體設(shè)置，都秉承“綠色、科技、人文”的宗旨。建筑造型寓意“江魂綠島，舟情魚趣”這一具有強(qiáng)烈地域特征的主題，展現(xiàn)著揚(yáng)中開(kāi)創(chuàng)未來(lái)的創(chuàng)新精神。整體建筑效果見(jiàn)下圖示意： 整個(gè)建筑的外立面是由不規(guī)則的雙曲面鋁板、玻璃等構(gòu)成。1.2 工程基本特點(diǎn)：本工程幕墻與金屬屋面部分幾乎全部是雙曲面，而且曲面并無(wú)規(guī)律。如何控制好建筑的造型，實(shí)現(xiàn)建筑師的設(shè)計(jì)效果，是工程的關(guān)鍵。以往常規(guī)的圖紙表述方式：平面圖、立面圖、剖面圖不能準(zhǔn)確表達(dá)異型幕墻的要求。由于外部的建筑造型所致，該項(xiàng)目的金屬屋

6、面部分與建筑幕墻部分沒(méi)有一個(gè)明確的分界線。如果標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分就是與水平面大于75°的為建筑幕墻，小于75°的為屋面。幕墻與屋面從節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)到強(qiáng)度計(jì)算以及材料的使用，都有著很大的差異。為確保項(xiàng)目的安全性能和使用性能，在設(shè)計(jì)中根據(jù)本工程項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，不論是幕墻還是屋面將其有機(jī)地結(jié)合在一起，綜合考慮各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。2.異型金屬屋面的設(shè)計(jì)2.1 金屬屋面系統(tǒng)的構(gòu)造揚(yáng)中園博園河豚魚形館建筑的整體外形是由多個(gè)不規(guī)則的自由曲面體形有機(jī)順滑的集合成一個(gè)不規(guī)則的異型體。主體結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)，其表面大部分為金屬屋面和鋁裝飾板所覆蓋，整體造型非常柔順中。這種類似的建筑在國(guó)內(nèi)是極為少見(jiàn)的。

7、由于其體型和功能的要求，對(duì)金屬屋面來(lái)說(shuō)，其設(shè)計(jì)與施工的難度很大，必須結(jié)合實(shí)際工程情況采取特殊的、能夠適應(yīng)本項(xiàng)工程的結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和施工工藝方案才能順利完成本項(xiàng)工程。本工程屋面系統(tǒng)的構(gòu)造如下：（自下而上）主體支撐鋼結(jié)構(gòu)；檁托，可進(jìn)行雙向調(diào)整的連接機(jī)構(gòu)；檁條，121×5的弧形鋼管；硬防水板，底層硬質(zhì)防水鍍鋅鋼板（厚度為1.5mm）；防潮層，聚乙烯防潮隔層；隔聲層，玻璃纖維增強(qiáng)硅酸鈣板；防水板T型支座系統(tǒng)；保溫層，雙層50mm保溫棉；防水透氣膜；鋁鎂錳金屬屋面板，厚度為0.9mm，高直立鎖邊；轉(zhuǎn)接件，鋁合金材質(zhì)的連接裝置；弧形鋁支撐管，40×3的弧形鋁管；轉(zhuǎn)接件，鋁合金材質(zhì)的連接

8、裝置；面層鋁合金裝飾板，厚度為5mm鋁板，內(nèi)外表面按建筑要求的顏色進(jìn)行氟碳噴涂。從圖中可以看出，本項(xiàng)目的金屬屋面部分的支承結(jié)構(gòu)為分三層主體支撐異型鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，在此之外為鋼檁條，作為主結(jié)構(gòu)的次龍骨，屋面板等功能材料是依附在次龍骨之上的，第三層支承結(jié)構(gòu)是直立鎖邊金屬屋面板外部的弧形鋁管檁條，是最外層鋁板的支撐結(jié)構(gòu)。依附在支撐結(jié)構(gòu)上，能起到各項(xiàng)功能作用的板材、膜材共有七層-最外層為鋁合金裝飾層、鋁鎂錳金屬面板層、防水透氣膜層、保溫棉層、硅酸鈣板隔聲層，聚乙烯防潮層、底層為鍍鋅鋼板硬防水層。每一層都有著相應(yīng)的功能，同時(shí)每一層也都有它特殊的工藝特點(diǎn)，這就需要整體設(shè)計(jì)中全面綜合的考慮每一部分設(shè)計(jì)方案。2.

9、2 檁條與主體鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計(jì)揚(yáng)中園博園河豚魚形館的主體支撐鋼結(jié)構(gòu)，是一個(gè)由異型鋼管網(wǎng)殼和異型鋼管桁架共同組成的空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。其外形及為復(fù)雜，這就造成在空間網(wǎng)殼施工中很難控制其安裝精度，出現(xiàn)外形尺寸偏差較大的現(xiàn)象。為能保證屋面安裝后的外形尺寸，必須在安裝次檁條時(shí)將主體結(jié)構(gòu)偏差調(diào)整到外形尺寸允許的范圍之內(nèi)。在設(shè)計(jì)時(shí)我們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況采取了按實(shí)際尺寸調(diào)整檁托母座的張度，使檁條在安裝后的空間位置保持在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的檁托支點(diǎn)采用全站儀進(jìn)行了空間位置測(cè)量，得到空間三維數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)重新建立了三維模型，并與原三維模型進(jìn)行對(duì)照。用此辦法來(lái)確定了每一個(gè)檁托母座的長(zhǎng)度。檁托是一

10、個(gè)連接屋面檁條的連接件，由鋼材機(jī)械加工制成，在主體鋼結(jié)構(gòu)上焊接母座后，檁托旋入母座。檁托的高低尺寸可以通過(guò)旋入母座的多少進(jìn)行適量調(diào)節(jié)，這可以吸收由于主體鋼結(jié)構(gòu)引起的部分偏差。檁條為121×5的鋼管，安裝在檁托上，并且通過(guò)U型抱箍緊固件連接固定。在檁條接口位置，檁托上兩個(gè)U型抱箍分別固定兩支檁條。由于本項(xiàng)目的特殊性，所決定每一根檁條都是弧形的，而且弧形半徑的無(wú)規(guī)律的變化，半徑的大小是根據(jù)空間模型的尺寸確定的，必須在工廠加工成形后運(yùn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝 。由于在安裝過(guò)程中如果按焊接節(jié)點(diǎn)將會(huì)出現(xiàn)很大焊接應(yīng)力，使檁條的形狀改變，無(wú)法順滑的擬合外形，為避免上述的問(wèn)題我們采取了無(wú)焊接的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，用機(jī)械

11、聯(lián)接的辦法解決實(shí)際問(wèn)題。2.3 底層硬質(zhì)防水板、防潮、隔聲、保溫層的設(shè)計(jì)：2.3.1 防水板屋面底板的做法有很多 ，可以用軟防水、用壓型鋼板以及聚安脂硬泡等。但由于本工程的金屬屋面為不規(guī)則的雙曲面，這些做法都無(wú)法解決雙曲扇形面伸縮變形的問(wèn)題。采用1.5mm厚的鍍鋅鋼板不但解決了扇形排版問(wèn)題，同時(shí)也為安裝過(guò)程中施工人員提供了可靠的安全踏板，避免在施工時(shí)損壞下層底板。根據(jù)我們的多年生產(chǎn)異型雙曲金屬屋面的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本項(xiàng)目的特點(diǎn)，我們?cè)诮饘傥菝嫦到y(tǒng)的外層，選用高直立鎖邊鋁鎂錳金屬面層防水板，在底層采用1.5mm厚的鍍鋅鋼板做底層的防水層，用雙層防水的方案來(lái)確保屋面系統(tǒng)的防水性能。為了保證二次防水和提高

12、鋼板的平面外剛度，在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)確定了在左右兩塊鋼板之間折直角邊，并加蓋“”型鋼槽。上下兩塊鋼板在安裝時(shí)上板壓下板邊180mm，來(lái)保證其防水性能。2.3.2 防潮層在金屬屋面的使用過(guò)程中，為防止室內(nèi)潮氣進(jìn)入玻璃棉，在玻璃棉的下側(cè)加貼隔氣、隔潮、反射熱輻射的鋁箔隔氣層，和聚乙烯防潮隔氣層。厚度9m。為防止室外潮氣進(jìn)入玻璃棉，在玻璃棉的外側(cè)加貼防水透氣膜，起隔潮防潮作用。2.3.3 玻璃棉保溫層根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)文件的要求，在進(jìn)行屋面保溫隔熱計(jì)算后，最終確定保溫層為100mm厚超細(xì)玻璃棉，容重為24kg/m3，玻璃棉的導(dǎo)熱系數(shù)為0.036K(W/m°C)。為保證工程質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)，我

13、公司在深化設(shè)計(jì)中采用的玻璃棉制品是經(jīng)高溫熔融，由高速離心設(shè)備制成無(wú)機(jī)纖維后，再加入特制粘結(jié)劑和防塵油經(jīng)擺動(dòng)帶鋪氈并通過(guò)特殊設(shè)備改變纖維排列結(jié)構(gòu)，最后經(jīng)固化定型而成的新型輕質(zhì)保溫材料。輕質(zhì)保溫材料具有如下特點(diǎn)：1、耐腐蝕性能：此種玻璃纖維棉性能穩(wěn)定持久，且對(duì)鋼材腐蝕有抑制作用，不會(huì)與鋼板間發(fā)生任何電化學(xué)反應(yīng)，據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定測(cè)定，保溫棉等PH值為7.1。2、防火性能：根據(jù)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB50016及中國(guó)國(guó)家防火建筑材料監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心的檢測(cè)判定，保溫棉不燃性(A級(jí))合格。3、環(huán)保性能：玻璃纖維較細(xì)，不含渣球，使玻璃棉的導(dǎo)熱系數(shù)較低，對(duì)人體皮膚刺激較小。4、抗潮濕性能：保溫棉在溫度49，相對(duì)溫度

14、90%，常壓下通過(guò)ASTME84測(cè)試，吸濕量低于2%，如本產(chǎn)品被漬濕，干燥后保溫性能完全恢復(fù)。2.3.4 隔聲吸音層為保證博物館隔聲吸音效果我們?cè)阱冧\鋼板與保溫棉之間加了一層8mm厚的玻璃纖維增強(qiáng)硅酸鈣板。這樣，金屬屋面板的隔聲吸音性能的實(shí)現(xiàn)，主要是通過(guò)底層鍍鋅鋼板、玻璃纖維增強(qiáng)硅酸鈣板、保溫棉、頂層金屬板等實(shí)現(xiàn)的。隔聲和吸音性能不僅體現(xiàn)在防止建筑外的噪音進(jìn)入建筑內(nèi)，也體現(xiàn)在避免建筑聲音外傳，而且，當(dāng)雨水敲擊屋面時(shí)不能對(duì)建筑內(nèi)產(chǎn)生不利影響。2.4 鋁鎂錳金屬屋面板的設(shè)計(jì)防水是屋面系統(tǒng)最基本也是最重要的功能，它的好壞直接影響著工程的形象和聲譽(yù)。正因如此，屋面系統(tǒng)的防水性能是金屬屋面最為值得關(guān)注的

15、方面。普通壓型金屬板采用的是螺釘穿透式固定，釘孔處僅靠螺釘下的橡膠墊片密封。隨著墊片的老化及屋面板受風(fēng)壓反復(fù)作用，墊片的密封性能將大打折扣，并導(dǎo)致漏水。而且由于屋面存在成千上萬(wàn)個(gè)釘孔，其施工質(zhì)量也受工人素質(zhì)及技術(shù)水平的制約而難以保障。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，漏水點(diǎn)的查找也十分困難，不易補(bǔ)救。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，我們?cè)诮饘傥菝嫦到y(tǒng)的外層，選用高直立鎖邊鋁鎂錳金屬面層防水板，在底層采用1.5mm厚的鍍鋅鋼板做底層的防水層，用雙層防水的方案來(lái)確保屋面系統(tǒng)的防水性能。2.4.1防水性能分析本工程采用的是直立鎖邊屋面板型，板肋直立，使得其排水?dāng)嗝鎺缀醪皇馨謇哂绊?，所以有效排水截面較普通板型更大，加之板肋較高65mm

16、，更能保證屋面板在坡度平緩情況下的防水性能，同時(shí)鋁合金的彈性模量小，對(duì)雙向彎曲的屋面適應(yīng)性更強(qiáng)。本方案鋁合金屋面系統(tǒng)采用先進(jìn)的直立鎖邊固定方式，從根本上杜絕了傳統(tǒng)螺釘穿透固定方式帶來(lái)的漏水隱患。直立鎖邊屋面板的固定，首先是將鋁合金固定座用高強(qiáng)不銹鋼螺釘固定于鍍鋅檁條上翼緣，再將屋面板扣在鋁合金固定座的梅花頭上，最后用電動(dòng)鎖邊機(jī)將屋面板的搭接邊咬合在一起。由于采用了直立鎖邊固定方式，屋面沒(méi)有螺釘外露，整個(gè)屋面不但美觀、整潔，而且杜絕了成千上萬(wàn)個(gè)螺釘孔造成的漏水隱患。另外該屋面系統(tǒng)可配合獨(dú)有的鋁合金或不銹鋼配件，使得客戶可以方便地在屋面板上設(shè)置裝飾板而無(wú)需用穿透屋面板，因而不會(huì)留下任何漏水隱患。此

17、板型的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是防毛細(xì)作用，體現(xiàn)在直立鎖邊系統(tǒng)的板肋上。板肋小邊上的特制凹槽在咬邊后形成的空腔擴(kuò)大了板肋的隙縫，防止毛細(xì)現(xiàn)象的發(fā)生，阻絕水分通過(guò)毛細(xì)作用進(jìn)入室內(nèi)，以更好的達(dá)到屋面的防水功能。2.4.2 吸收熱脹冷縮性能的分析能有效吸收屋面由于熱脹冷縮而產(chǎn)生的橫向變形和由于底部結(jié)構(gòu)的不均勻沉降而產(chǎn)生的垂直變形。金屬面板的固定座和下部的保溫材料及鋼檁條跟隨主體結(jié)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)，而板面的折邊可以吸收大量的形變。在沿板肋的縱向，板更有足夠的撓度吸收可能產(chǎn)生的豎向形變。金屬屋面系統(tǒng)利用板的折邊變形和板肋空隙來(lái)制調(diào)整熱脹冷縮。對(duì)每塊400mm寬的金屬屋面板，可調(diào)節(jié)的量可達(dá)5mm，在總的可調(diào)整量?jī)?nèi)完全可以吸收

18、該方向的結(jié)構(gòu)位移。2.4.3 透氣性能的分析空氣中總是含有一定量的水份的，水份的含量即濕度在一年四季甚至每天都在變化，有時(shí)高有時(shí)低，這些水份都是以氣態(tài)方式存在，但高濕度的熱空氣在遇到冷的界面時(shí)，空氣中的水份就會(huì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，形成冷凝水。屋面板上下的空氣交換有助于使屋面板上下的空氣濕度保持一致，避免一側(cè)的濕度過(guò)高在遇溫度突變時(shí)產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象，尤其是要防止屋面板底的濕度太高。有時(shí)在翻開(kāi)一些壓型鋼板屋面時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)板的表面沒(méi)有被銹蝕，但板底已銹跡斑斑，這就是由于在板底的濕汽太多又排不出去，加速了壓型鋼板的氧化腐蝕。本方案采用的板型，其板肋的搭接既可防止雨水和毛細(xì)水的浸入，但又不妨礙空氣的自然流通，使屋

19、面板底的空氣能夠流動(dòng)，屋面系統(tǒng)就如同可以呼吸換氣一樣，不會(huì)將濕氣悶在板下部。2.4.4 板的長(zhǎng)度方向吸收熱脹冷縮性能的分析屋面板和鋁合金固定座采用機(jī)械咬合的方式來(lái)連接，屋面板通過(guò)機(jī)械咬合力扣合在鋁合金固定座的梅花頭上，但屋面板仍可以在鋁合金固定上面自由滑動(dòng)，此種連接方式可充分吸收屋面板由于熱脹冷縮在縱向產(chǎn)生的變形。在本工程中，屋面板最長(zhǎng)可達(dá)到74m，將每片板的固定點(diǎn)設(shè)在板中間，板的累計(jì)伸縮量也可達(dá)到7080mm，故只有采用這種鎖扣式咬合的連接方式，才可以使屋面板能夠自由伸縮，避免產(chǎn)生溫度應(yīng)力。2.4.5 金屬屋面板的排版設(shè)計(jì)本工程屋面外形是一個(gè)類似奇石的不規(guī)則形狀，這就給金屬屋面板的排版設(shè)計(jì)工

20、作增添了很大的難度。金屬屋面板的排版設(shè)計(jì)是否可行，屋面板對(duì)曲面的順滑覆蓋是保證屋面板能自由伸縮及防水的關(guān)鍵，因而分析屋面板鋪設(shè)在曲面上的效果，并根據(jù)分析結(jié)果制定相應(yīng)的排板方案決定著整個(gè)屋面工程的成敗。為了確保其使用功能必須對(duì)不規(guī)則的外形進(jìn)行詳細(xì)的分析，這樣才能完成合理的排版設(shè)計(jì)。根據(jù)建筑圖紙，建立精確的三維模型，并將三維模型分為兩大區(qū)域。即，項(xiàng)部區(qū)域和墻面區(qū)域。在兩個(gè)區(qū)域之間由天溝來(lái)分界。在頂部區(qū)域內(nèi)根據(jù)三維模型中所顯示出的坡度走勢(shì)，將高的部分設(shè)置成屋脊，底部的位置設(shè)為天溝，使之自然形成了不規(guī)則的12個(gè)分區(qū)。在每個(gè)分區(qū)中的板型都是根據(jù)所在位置的不同而產(chǎn)生變化的。有的分區(qū)全部都由扇形彎弧板組成。

21、有的分區(qū)是由扇形彎弧板與弧形板組合而成。有的分區(qū)是由扇板、弧板、直板相互組合成形的。但在每個(gè)分區(qū)中只能有一個(gè)坡度不同的排水走向。對(duì)雙曲形狀金屬屋面在排版設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題:1、由于屋面雙向彎曲，如使用直板,會(huì)出現(xiàn)扭曲甚至無(wú)法安裝的情況,在此情況下,使用扇形板或局部使用扇形板將是最好的解決辦法。2、由于屋面板鋪設(shè)方向不能沿著曲面的徑向，因此在沿著屋面板側(cè)向會(huì)有較大的偏移,尤其是板的中部,如果出現(xiàn)這種偏移,且偏離距離過(guò)大,將需要板有很好的柔韌型,并可能需要采用異性板。3、由于屋面雙向彎曲，在屋面板的中部會(huì)出現(xiàn)橘皮效應(yīng)(中部增寬)。直立鎖邊的壓型板由于帶肋，每片板可以在中間拉大5-10mm，

22、可以有效解決此問(wèn)題。若結(jié)合扇形板寬度變化的特點(diǎn)，能更好地解決此問(wèn)題。2.5 金屬屋面板與面層裝飾板連接系統(tǒng)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)接件在屋面板上安裝，起到轉(zhuǎn)接橫向鋁管的作用。轉(zhuǎn)接件采用鋁合金型材加工而成，轉(zhuǎn)接件為兩件，滿足其轉(zhuǎn)角要求。2.5.1 弧形鋁支撐管弧形鋁支撐管是采用擠壓的鋁合金型材，起到連接外裝飾板的作用。2.5.2 轉(zhuǎn)接件鋁合金材質(zhì)的連接裝置，用鋁合金型材加工制成。通過(guò)兩個(gè)件轉(zhuǎn)接，可以滿足不同角度要求。其目的是可以安裝面層鋁合金裝飾板。2.6 面層裝飾鋁板的設(shè)計(jì)博物館的建筑外形是建筑設(shè)計(jì)院提供的三維模型。 根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，以及建筑體本身的需要，設(shè)計(jì)上采取了開(kāi)放式幕墻做法，材料選用5.0mm厚的

23、H3003系列鋁板，結(jié)合曲率，很多自由曲面鋁板在實(shí)際加工中采用了恝彈性更高級(jí)的歐態(tài)鋁。3.功能性節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案3.1 屋脊與排水天溝3.1.1 屋脊設(shè)計(jì)方案由于揚(yáng)中園博園河豚魚形館金屬屋面的外形復(fù)雜，高低起伏曲面轉(zhuǎn)角多，建筑外形要求過(guò)度順滑，在視覺(jué)上無(wú)明確的屋脊線。但是由于功能的要求，在相鄰的兩個(gè)區(qū)域中的排水走向不一致，每一塊金屬面板的伸縮變形方向不一致。所以，必須在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置屋脊。用它來(lái)作為屋面排水方向的分界和金屬面板的可變形伸縮端。屋脊的位置是根據(jù)排版分區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)高點(diǎn)的位置線所確定的。所以在頂部形成了多條長(zhǎng)短不一的曲線形屋脊。3.1.2 排水天溝設(shè)計(jì)方案天溝槽的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮:1、排水天溝宜

24、采用防腐性能好的金屬材料，厚度不應(yīng)小于2.0mm。2、防水系統(tǒng)宜采用兩道以上的防水構(gòu)造。防水系統(tǒng)應(yīng)具備吸收溫度變化等所產(chǎn)生的位移的能力。3、排水天溝的截面尺寸應(yīng)根據(jù)排水計(jì)算確定，并在長(zhǎng)度方向上應(yīng)考慮設(shè)置伸縮縫，天溝連續(xù)長(zhǎng)度不宜大于20m。4、天溝槽的設(shè)計(jì)時(shí)，在充分考慮到其自身的排水、引水的功能外，還要考慮到排水天溝是整個(gè)采光頂系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。其功能要完整。特別是在保溫、隔熱、隔聲及裝飾性能上要根據(jù)不同的項(xiàng)目進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)。一般要求在天溝金屬槽的室內(nèi)則設(shè)置填充保溫棉，在可視部分包飾裝飾面層。在天溝金屬槽的室外則涂防水油膏加防水卷材，這樣有利于減少噪聲，提高溝槽的防腐能力，提高使用壽命。3.2

25、 虹吸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)雨水、雪水按照我們的要求匯入天溝內(nèi)就進(jìn)入了有組織的排水的過(guò)程 ，一般情況下從天溝內(nèi)向外排水的方案有兩種：一是通過(guò)水的重力和天溝的排水坡度使雨水匯聚到落水斗處，通過(guò)排水管道有組織的排出。這種方法簡(jiǎn)單易維護(hù)，大量使用在建筑上。二是近年來(lái)引進(jìn)的虹吸排水系統(tǒng)技術(shù)。 虹吸式排水系統(tǒng)的基本原理是當(dāng)天溝積水深度逐漸加大并超過(guò)雨水斗上表面高度，摻氣比值迅速下降為零，雨斗內(nèi)水流形成負(fù)壓或壓力流，瀉流量迅速增大，從而形成飽和排水狀態(tài)。其技術(shù)特點(diǎn)在于虹吸式雨水斗設(shè)計(jì)，水進(jìn)入立管的流態(tài)被雨水斗調(diào)整，消除了由于過(guò)水?dāng)嗝婵s小而形成的旋渦，從而避免了空氣進(jìn)入排水系統(tǒng)，使系統(tǒng)內(nèi)管道呈滿流狀態(tài)。利用了建筑物高

26、度賦予的勢(shì)能，在雨水的連續(xù)流轉(zhuǎn)過(guò)程中形成虹吸作用，導(dǎo)致水流速度迅速增大，實(shí)現(xiàn)大流量排水過(guò)程。由于揚(yáng)中園博園河豚魚形館屋面形狀復(fù)雜，天溝的形狀、斜度相差很大，在排水過(guò)程中容易出現(xiàn)問(wèn)題，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到使用的環(huán)境，在落水處增設(shè)防封堵構(gòu)造，和溢流裝置。防止雨水在不能及時(shí)排出的情況下向外溢出。在設(shè)計(jì)坡度較大的排水天溝時(shí)，在天溝內(nèi)設(shè)置了阻水板裝置來(lái)保證排水的順暢。3.3 除雪融冰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、天溝融雪系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求為除冰和融雪，選用恒功率電伴熱帶，鋪設(shè)范圍為不銹鋼天溝。  2、根據(jù)本工程所在地的冬季氣候條件，為保證除冰和融雪的速度和效果，伴熱帶標(biāo)稱功率為35瓦/米，天溝內(nèi)鋪設(shè)

27、方式采用1:6呈“S”型鋪設(shè)，天溝槽除冰融雪功率為210瓦/米。落水斗附近加密鋪設(shè)。3、除冰融雪控制系統(tǒng)和電源點(diǎn)的設(shè)置。4、天溝除冰融雪系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)為中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ142-2004（地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程）。4.異型金屬屋面的施工測(cè)量定位揚(yáng)中園博園河豚魚形館建筑由南北兩棟鋼結(jié)構(gòu)展館和金屬屋面所組成，外部由多個(gè)不規(guī)則的曲面體形有機(jī)順滑集合成一個(gè)不規(guī)則的三維曲面異型體。主體結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)，其表面除天窗外均為金屬屋面和鋁裝飾板所覆蓋，將兩棟展館包裹于金屬屋面系統(tǒng)之內(nèi)，整體造型相當(dāng)柔順。4.1 平面控制網(wǎng)和高程網(wǎng)的建立平面控制網(wǎng)先整體考慮，遵循先整體、后局部，高精度控制低精度的原則進(jìn)

28、行，平面控制網(wǎng)和高程的建立及布設(shè)，要因地制宜，既從前期測(cè)量需要出發(fā)，又必須考慮到后期測(cè)量需求。布設(shè)平面控制網(wǎng)首先根據(jù)設(shè)計(jì)總平面圖，現(xiàn)場(chǎng)施工平面圖，選點(diǎn)在通視條件良好、安全、不易破壞的地方，點(diǎn)位穩(wěn)固，如有必要可以用鋼管加以保護(hù)，并用油漆作好測(cè)量標(biāo)記。本工程根據(jù)給定的控制點(diǎn)和高程點(diǎn)，使用蘇州一光全站儀（測(cè)角2”,測(cè)距3+2ppm毫米），北光DZS3-1自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，在建筑物外圍建立閉合導(dǎo)線DD1DD8，再由外圍控制點(diǎn)布設(shè)室內(nèi)兩棟展館的頂層樓面控制網(wǎng)，北側(cè)展館布dd1dd5閉合導(dǎo)線,南側(cè)展館布設(shè)雙定向附合導(dǎo)線dd6dd10。dd10通視DD1、DD2，DD5通視dd1，DD6通視dd2、dd6，D

29、D4通視dd5，dd3通視dd8。然后再把高程導(dǎo)至外圍導(dǎo)線點(diǎn)（DD1DD8）和樓頂導(dǎo)線點(diǎn)（dd1dd10）上，展館頂層樓面上導(dǎo)線點(diǎn)的高程通過(guò)能通視的外圍導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)用三角高程解算而得，這樣平面和高程兩網(wǎng)就重合在一起。之所以要把兩網(wǎng)重合在一起，主要是為了測(cè)量方便，即在任何一個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)上均可進(jìn)行三維坐標(biāo)的測(cè)量。至此，展館金屬屋面及玻璃工程的平面和高程控制網(wǎng)就已建成，如圖所示?？刂凭W(wǎng)由外圍網(wǎng)閉合控制網(wǎng)D1D5，雙定向附合導(dǎo)線組成，此單網(wǎng)既相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)，在進(jìn)行平差計(jì)算和精度分析時(shí)，仍然按2個(gè)單網(wǎng)分別進(jìn)行，如果都能達(dá)到相同精度，當(dāng)然最好，若不能達(dá)到等精度，樓頂兩網(wǎng)比外圍網(wǎng)低一個(gè)級(jí)別即可。切不可出現(xiàn)2個(gè)精度級(jí)別，否則就需重新測(cè)量計(jì)算。