二、傳統采光頂形式

　　目前傳統的、國內現有的采光頂形式主要有以下兩種，其構造和優缺點如下：

　　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構之上，采用硅酮結構膠或鋁壓板固定玻璃，起到采光保溫的功效。其特點是：安裝簡便，造價低廉，早期采光頂普遍采用，但具有防水性能一般，內外視效果較差，不夠通透，采光受橫豎型材影響的缺點。

　　2、點式玻璃采光頂

　　該形式采光頂主要采用不銹鋼駁接系統將玻璃固接于主體鋼結構之上。其特點是：結構形式新穎，采光效果好，目前在大量場館上采用，但具有無法收集冷凝水;玻璃受力均為點受力，受力形式不好，玻璃易碎;玻璃采用點式安裝，安裝精度要求較高，三維調節差，適應變形能力小的缺點。

　　上述兩種傳統采光頂形式均無法滿足本工程業主的需求。

　　三、魚鱗型采光頂構造設計

　　針對傳統采光頂的特點，結合合肥政務綜合樓工程的獨特需求，我們通過查閱大量的國內外建筑，發現德國議會大廈屋頂的采光頂形式獨特，外觀新穎，球體直徑基本接近，為此，我們專門去德國進行現場考察，確定合肥政務綜合樓陽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沒有接觸過，國內外資料也沒有詳細的介紹，我們只有從功能和外形出發，研究采光頂的每一個細節，經過幾周的潛心研究，我們終于設計出了一整套完整的獨特的魚鱗型采光頂節點、安裝、吊運方案。

　　魚鱗型采光頂外形獨特、簡潔，全部安裝在外部進行，維修方便，還具有極好的節能遮陽效果。魚鱗型采光頂結構，含有鋼結構橫向檁條、中空玻璃、輔助膠墊、密封膠等。在橫向檁條的外側設置受力牛腿，在受力牛腿空腔中插接并固定有可滑動的球頭支耳，下橫向受力龍骨安裝在球頭支耳上;在橫向檁條的下側設置鋼板支耳，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置有冷凝水排泄口。

　　五、魚鱗型采光頂結構設計原理

　　合肥政務綜合樓陽光大廳魚鱗型采光頂結構設計的安全性是我們考慮的首要任務，我們在結構設計時主要參考《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ102-2003、《建筑結構載荷規范》GB50009-2012、《采光頂與金屬屋面技術規程》JGJ255-2012等規范，尤其是對主受力構件和玻璃按照業主提供的《合肥市政務文化新區政務綜合樓陽光大廳玻璃穹頂平均風壓分布數值風洞模擬》數值反復驗算。

　　1、 玻璃計算

　　橫向主型材力學模型可簡化為三等跨連續梁(最大板塊橫型材長度為4400mm，支點距為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個連接耳板處分別設置了硬質墊塊，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進行分析，分析結果如下：

　　a、橫梁強度校核

　　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計要求。

　　四、魚鱗型采光頂系統的優點

　　本工程中所采用的魚鱗型采光頂具有以下優點：

　　1、結構簡潔，內視光透性好，外形獨特美觀。

　　2、結構的所有結合工序均可在室外進行，使得分格大而厚重的玻璃的吊運和安裝都很方便，使以后的維修也相對方便。

　　3、在大小玻璃的夾角處設置有冷凝水排泄口，便于因溫差或其它原因而產生的積水能及時排走。

　　4、本結構中的球頭支耳后端可在牛腿中滑動，以便于調節進出，其球頭又可以在橫向型材中轉動，以適應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，遮陽系數僅為0.30，保溫及遮陽系數非常顯著。

　　6、該玻璃采光頂造型獨特，設計及施工難度很大，我們設計的節點很好的解決了這些問題，通過這個工程摸索出了一套完整的類似工程的安裝工藝，對其它工程具有很好的借鑒作用。

　　7、該系統由于設計獨特新穎，已于2007年8月獲國家新型實用專利。

　　五、魚鱗型采光頂的吊運及安裝

　　合肥政務綜合樓二區陽光大廳魚鱗型采光頂是為鋼結構穹頂形式玻璃幕墻，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4000*2000mm，重量達700kg，玻璃厚度50mm。由于鋼結構跨度很大且全部漏空，采光頂施工作業條件十分惡劣，既沒有施工腳手架也沒有安全防護，因此施工難度系數和危險系數都很高。

　　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：

　　測量放線——糾偏及吊裝設備的安裝——鋼結構氟碳噴涂（詞條“氟碳噴涂”由行業大百科提供）——鋁龍骨安裝——玻璃尺寸反饋廠家——玻璃生產——玻璃吊裝(調整)——電動開啟窗安裝——打膠——清洗——驗收——交付使用

　　b) 測量及技術要求：

　　(1)用水平儀(管)復核玻璃下托架(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，鋼牛腿角度

　　(2)用水平尺和鋼卷尺復核玻璃上連接鋼板的位置，每節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，同時，連接鋼板傾斜角度

　　(3)用水平儀檢測一圈范圍內的牛腿和鋼支座板，要求控制標高在±3mm以內，超過誤差范圍內必須重新調整校正;

　　(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計嚴格控制在±2mm以內。

　　c)鋁型材安裝程序和步驟：

　　在屋面組裝鋁轉接軸(KM.36)——安裝玻璃下橫料(KM.37)——安裝玻璃上橫料(KM.38)——調節上、下橫料標高和對角線誤差——緊固連接螺釘——安裝玻璃膠條和墊塊——隱蔽驗收

　　d)玻璃轉運和安裝：

　　(1)用吊車將玻璃卸貨至四區外環存放點——用叉車與吊車配合將下面六排玻璃整箱分批吊運至二區屋面——用龍門吊和玻璃運輸車運至安裝部位下方——將扒桿吊安裝在第九排橫向鋼檁條上(活動卡扣)——用大型吸吊機吸附玻璃——(通過手拉葫蘆與轉向滑輪)吊運玻璃至相應安裝部位——(通過手拉葫蘆)調整、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噸卷揚機作牽引動力設置在大廳地面，通過轉向滑輪與吸吊機連接(玻璃板塊)，直線起吊至對應洞口安裝定位，通過手拉葫蘆進行微調固定鏍緊，然后將扒桿往上方逐步推進挪位，吊裝下一塊玻璃。

　　2、安全措施

　　安全生產是工程施工的重中之重，為此，我們在安裝魚鱗型采光頂時制定了下列安全措施。

　　1、在鋼結構逐步成型過程，請總包單位將雙層大眼和密目安全網跟進鋪設在鋼結構骨架上，形成一個個的兜網，防止施工過程中的墜落;

　　2、在幕墻骨架安裝過程中，在主拱和橫向檁條上布置ø18的安全保險繩，施工人員順著保險繩上下左右行進;

　　3、在玻璃安裝過程采用電動吸吊機，在玻璃起吊和安裝過程，下方設置安全警戒線，派專職安全巡視員看護，防止他人進入吊裝區域;

　　4、為防止玻璃在吊運過程出現翻轉，采用手泵式吸盤配以攬風繩予以牽引導向，防止玻璃因碰撞破損墜落。

　　以上是我們對于合肥政務綜合樓幕墻工程中設計和安裝的魚鱗型采光頂思路和構想，希望能拋磚引玉，激發大家的靈感，設計出更多更好更豐富的采光頂形式。

　　參考文獻：

　　1、《建筑結構荷載規范》 GB50009-2012

　　2、Norman Foster，“The Master Architect Series11-Selected and Current Works of Foster and Partners”，The images Publishing Group Pty Ltd， 1997。

　　3、David Jenkins，“On Foster……Foster On”，Prestel， 2000。

　　4、Martin Pawley，“Norman Foster- A Global Architecture”， Thames & Hudson， 1999。

　　5、Norman Foster“GA DOCUMENT EXTRA 12”， 1999。

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