二、傳統(tǒng)采光頂形式
目前傳統(tǒng)的、國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的采光頂形式主要有以下兩種，其構(gòu)造和優(yōu)缺點(diǎn)如下：
1、框架式隱(明)框玻璃采光頂
該形式采光頂主要采用橫豎型材附著于主體鋼結(jié)構(gòu)之上，采用硅酮結(jié)構(gòu)膠或鋁壓板固定玻璃，起到采光保溫的功效。其特點(diǎn)是：安裝簡(jiǎn)便，造價(jià)低廉，早期采光頂普遍采用，但具有防水性能一般，內(nèi)外視效果較差，不夠通透，采光受橫豎型材影響的缺點(diǎn)。
2、點(diǎn)式玻璃采光頂
該形式采光頂主要采用不銹鋼駁接系統(tǒng)將玻璃固接于主體鋼結(jié)構(gòu)之上。其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)形式新穎，采光效果好，目前在大量場(chǎng)館上采用，但具有無(wú)法收集冷凝水;玻璃受力均為點(diǎn)受力，受力形式不好，玻璃易碎;玻璃采用點(diǎn)式安裝，安裝精度要求較高，三維調(diào)節(jié)差，適應(yīng)變形能力小的缺點(diǎn)。
上述兩種傳統(tǒng)采光頂形式均無(wú)法滿足本工程業(yè)主的需求。
三、魚鱗型采光頂構(gòu)造設(shè)計(jì)
針對(duì)傳統(tǒng)采光頂?shù)奶攸c(diǎn)，結(jié)合合肥政務(wù)綜合樓工程的獨(dú)特需求，我們通過(guò)查閱大量的國(guó)內(nèi)外建筑，發(fā)現(xiàn)德國(guó)議會(huì)大廈屋頂?shù)牟晒忭斝问姜?dú)特，外觀新穎，球體直徑基本接近，為此，我們專門去德國(guó)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察，確定合肥政務(wù)綜合樓陽(yáng)光大廳采光頂采用魚鱗型采光頂形式。由于該形式的采光頂以前我們從來(lái)沒(méi)有接觸過(guò)，國(guó)內(nèi)外資料也沒(méi)有詳細(xì)的介紹，我們只有從功能和外形出發(fā)，研究采光頂?shù)拿恳粋�(gè)細(xì)節(jié)，經(jīng)過(guò)幾周的潛心研究，我們終于設(shè)計(jì)出了一整套完整的獨(dú)特的魚鱗型采光頂節(jié)點(diǎn)、安裝、吊運(yùn)方案。
魚鱗型采光頂外形獨(dú)特、簡(jiǎn)潔，全部安裝在外部進(jìn)行，維修方便，還具有極好的節(jié)能遮陽(yáng)效果。魚鱗型采光頂結(jié)構(gòu)，含有鋼結(jié)構(gòu)橫向檁條、中空玻璃、輔助膠墊、密封膠等。在橫向檁條的外側(cè)設(shè)置受力牛腿，在受力牛腿空腔中插接并固定有可滑動(dòng)的球頭支耳，下橫向受力龍骨安裝在球頭支耳上;在橫向檁條的下側(cè)設(shè)置鋼板支耳，上橫向受力龍骨連接在鋼板支耳上;大片玻璃插接在下橫向受力龍骨和上橫向受力龍骨之間。小片玻璃與受力牛腿相連。在大、小片玻璃的夾角部位設(shè)置有冷凝水排泄口。
五、魚鱗型采光頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理
合肥政務(wù)綜合樓陽(yáng)光大廳魚鱗型采光頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性是我們考慮的首要任務(wù)，我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)主要參考《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003、《建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范》GB50009-2012、《采光頂與金屬屋面技術(shù)規(guī)程》JGJ255-2012等規(guī)范，尤其是對(duì)主受力構(gòu)件和玻璃按照業(yè)主提供的《合肥市政務(wù)文化新區(qū)政務(wù)綜合樓陽(yáng)光大廳玻璃穹頂平均風(fēng)壓分布數(shù)值風(fēng)洞模擬》數(shù)值反復(fù)驗(yàn)算。
1、 玻璃計(jì)算
橫向主型材力學(xué)模型可簡(jiǎn)化為三等跨連續(xù)梁(最大板塊橫型材長(zhǎng)度為4400mm，支點(diǎn)距為1136mm)，橫向主型材承受的水平荷載為面材傳遞的水平線荷載，橫向主型材承受的豎向荷載為面材自重，因在4個(gè)連接耳板處分別設(shè)置了硬質(zhì)墊塊，所以面材自重荷載以集中荷載形式作用于橫型材。該處采用有限元軟件ANSYS進(jìn)行分析，分析結(jié)果如下：
a、橫梁強(qiáng)度校核
b、橫梁剛度校核
由上圖可知，橫梁的最大撓度為0.21mm，小于橫梁的最大允許撓度df,lim =1136/180=6.31mm，所選橫梁的剛度滿足設(shè)計(jì)要求。
四、魚鱗型采光頂系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
本工程中所采用的魚鱗型采光頂具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，內(nèi)視光透性好，外形獨(dú)特美觀。
2、結(jié)構(gòu)的所有結(jié)合工序均可在室外進(jìn)行，使得分格大而厚重的玻璃的吊運(yùn)和安裝都很方便，使以后的維修也相對(duì)方便。
3、在大小玻璃的夾角處設(shè)置有冷凝水排泄口，便于因溫差或其它原因而產(chǎn)生的積水能及時(shí)排走。
4、本結(jié)構(gòu)中的球頭支耳后端可在牛腿中滑動(dòng)，以便于調(diào)節(jié)進(jìn)出，其球頭又可以在橫向型材中轉(zhuǎn)動(dòng)，以適應(yīng)魚鱗型采光頂不同角度的變化。
5、本工程第一次采用了雙銀低輻射充氬氣中空玻璃，該玻璃的U值僅為1.5，遮陽(yáng)系數(shù)僅為0.30，保溫及遮陽(yáng)系數(shù)非常顯著。
6、該玻璃采光頂造型獨(dú)特，設(shè)計(jì)及施工難度很大，我們?cè)O(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)很好的解決了這些問(wèn)題，通過(guò)這個(gè)工程摸索出了一套完整的類似工程的安裝工藝，對(duì)其它工程具有很好的借鑒作用。
7、該系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)獨(dú)特新穎，已于2007年8月獲國(guó)家新型實(shí)用專利。
五、魚鱗型采光頂?shù)牡踹\(yùn)及安裝
合肥政務(wù)綜合樓二區(qū)陽(yáng)光大廳魚鱗型采光頂是為鋼結(jié)構(gòu)穹頂形式玻璃幕墻，玻璃采用12+16+10+2.65+10mm雙銀低輻射充氬氣中空鋼化玻璃，玻璃板塊分格大且超重，最大板塊尺寸達(dá)4000*2000mm，重量達(dá)700kg，玻璃厚度50mm。由于鋼結(jié)構(gòu)跨度很大且全部漏空，采光頂施工作業(yè)條件十分惡劣，既沒(méi)有施工腳手架也沒(méi)有安全防護(hù)，因此施工難度系數(shù)和危險(xiǎn)系數(shù)都很高。
1、魚鱗型采光頂安裝工藝及施工方案如下：
a) 安裝工藝流程：
測(cè)量放線——糾偏及吊裝設(shè)備的安裝——鋼結(jié)構(gòu)氟碳噴涂（詞條“氟碳噴涂”由行業(yè)大百科提供）——鋁龍骨安裝——玻璃尺寸反饋廠家——玻璃生產(chǎn)——玻璃吊裝(調(diào)整)——電動(dòng)開啟窗安裝——打膠——清洗——驗(yàn)收——交付使用
b) 測(cè)量及技術(shù)要求：
(1)用水平儀(管)復(fù)核玻璃下托架(鋼牛腿)的水平，同一水平面的玻璃托架誤差需控制在±2mm以內(nèi)，鋼牛腿角度
(2)用水平尺和鋼卷尺復(fù)核玻璃上連接鋼板的位置，每節(jié)橫向梁上連接鋼板高度需在同一水平線上，誤差控制在±2mm以內(nèi)，同時(shí)，連接鋼板傾斜角度
(3)用水平儀檢測(cè)一圈范圍內(nèi)的牛腿和鋼支座板，要求控制標(biāo)高在±3mm以內(nèi)，超過(guò)誤差范圍內(nèi)必須重新調(diào)整校正;
(4)用鋼卷尺檢查支座和牛腿分布間距，鋼支座板的間距按設(shè)計(jì)嚴(yán)格控制在±2mm以內(nèi)。
c)鋁型材安裝程序和步驟：
在屋面組裝鋁轉(zhuǎn)接軸(KM.36)——安裝玻璃下橫料(KM.37)——安裝玻璃上橫料(KM.38)——調(diào)節(jié)上、下橫料標(biāo)高和對(duì)角線誤差——緊固連接螺釘——安裝玻璃膠條和墊塊——隱蔽驗(yàn)收
d)玻璃轉(zhuǎn)運(yùn)和安裝：
(1)用吊車將玻璃卸貨至四區(qū)外環(huán)存放點(diǎn)——用叉車與吊車配合將下面六排玻璃整箱分批吊運(yùn)至二區(qū)屋面——用龍門吊和玻璃運(yùn)輸車運(yùn)至安裝部位下方——將扒桿吊安裝在第九排橫向鋼檁條上(活動(dòng)卡扣)——用大型吸吊機(jī)吸附玻璃——(通過(guò)手拉葫蘆與轉(zhuǎn)向滑輪)吊運(yùn)玻璃至相應(yīng)安裝部位——(通過(guò)手拉葫蘆)調(diào)整、固定玻璃——(挪吊)依此將一至六排玻璃安裝到位;(見圖2)
(2)第七排以上玻璃由于主拱坡度逐漸變小，玻璃只能從地面直接起吊安裝。首先，將扒桿吊按(見圖3)布置，用1.5噸卷?yè)P(yáng)機(jī)作牽引動(dòng)力設(shè)置在大廳地面，通過(guò)轉(zhuǎn)向滑輪與吸吊機(jī)連接(玻璃板塊)，直線起吊至對(duì)應(yīng)洞口安裝定位，通過(guò)手拉葫蘆進(jìn)行微調(diào)固定鏍緊，然后將扒桿往上方逐步推進(jìn)挪位，吊裝下一塊玻璃。
2、安全措施
安全生產(chǎn)是工程施工的重中之重，為此，我們?cè)诎惭b魚鱗型采光頂時(shí)制定了下列安全措施。
1、在鋼結(jié)構(gòu)逐步成型過(guò)程，請(qǐng)總包單位將雙層大眼和密目安全網(wǎng)跟進(jìn)鋪設(shè)在鋼結(jié)構(gòu)骨架上，形成一個(gè)個(gè)的兜網(wǎng)，防止施工過(guò)程中的墜落;
2、在幕墻骨架安裝過(guò)程中，在主拱和橫向檁條上布置ø18的安全保險(xiǎn)繩，施工人員順著保險(xiǎn)繩上下左右行進(jìn);
3、在玻璃安裝過(guò)程采用電動(dòng)吸吊機(jī)，在玻璃起吊和安裝過(guò)程，下方設(shè)置安全警戒線，派專職安全巡視員看護(hù)，防止他人進(jìn)入吊裝區(qū)域;
4、為防止玻璃在吊運(yùn)過(guò)程出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，采用手泵式吸盤配以攬風(fēng)繩予以牽引導(dǎo)向，防止玻璃因碰撞破損墜落。
以上是我們對(duì)于合肥政務(wù)綜合樓幕墻工程中設(shè)計(jì)和安裝的魚鱗型采光頂思路和構(gòu)想，希望能拋磚引玉，激發(fā)大家的靈感，設(shè)計(jì)出更多更好更豐富的采光頂形式。
參考文獻(xiàn)：
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中國(guó)幕墻網(wǎng) 2016年會(huì)論文集系列 未盡許可不得轉(zhuǎn)載 違者必究
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