巨型伞柱采光顶及异形格栅设计与施工解析

杨 英 纪晓鹏 汪 涛

（中建深圳装饰有限公司 广东省深圳市 518000）

滨海文化中心是一座文化综合体，是一项城市文化性地标建筑。它是以步行街长廊空间为架构，集合多元文化元素为主题的一座文化综合体。它体现了节能、节地、节材又便民的空间整合，文化长廊贯穿文化中心的东西和南北，将各个单体建筑连接成整体。包含钢结构伞顶的玻璃采光顶、天沟、铝板、伞侧面与其他单体建筑的立面收口，以及伞底部的立面大跨度钢结构玻璃幕墙等。文化长廊作为整个项目的核心空间，统筹衔接五个文化场馆，实现功能的有效互补，形成多元复合的文化综合体。

1 主要幕墙系统技术要点解析

文化长廊由28个独立钢结构“伞柱”组成，其中中央大厅上部为10个边长为30m的大伞，其他部位共分布18个边长为27m的小伞，横贯整个文化中心。五栋独立的文化建筑，通过文化长廊连接，形成一个文化综合体。每一个单独的伞柱均有玻璃幕墙系统，铝合金圆管格栅，排水天沟，铝板系统等，另外包含功能性系统排烟窗系统、融雪系统和擦窗机系统等。

文化长廊创造既统一又不失多样性的空间形象，同时塑造四季宜人、舒适的空间环境。不仅是活动的展演地、城市会客厅，更是整个文化中心的生命带。整条文化长廊宛若一条丝带，将五座风格迥异的文化场馆进行有机串联，如图1所示。

1.1 系统设计

1.1.1 采光顶玻璃幕墙

钢伞上方用玻璃罩面，玻璃分格1500×1500mm，系统采用半隐框玻璃采光顶系统。玻璃采用TP6+12A+TP5+1.52pvb+TP5超白三银LOW-E钢化中空夹胶玻璃。本系统采用铝合金压板型材与密封胶带共同组成采光顶明隐结合的可靠密封防水系统，铝型材和PA66GF25隔热条与高隔热性能的Low-E中空玻璃配合地组成了性能优异的铝合金隔热玻璃采光顶体系，侧边和收口均设计铝合金披水板，最大程度上保持立面玻璃的清洁和排水的通畅。

图1 文化长廊实景

1.1.2 伞形钢结构铝合金格栅系统

钢结构伞身周边布满φ150mm铝格栅，为圆管造型隔热铝合金型材，可视面采用氟碳喷涂，不可见面为阳极氧化，从23.2～33.1m，遍布44根格栅。格栅跟随主体钢结构的曲线轨迹，按照间距300mm布置。由于弧形的不断变化，圆管格栅与钢结构弯梁之间的拼角不断变化。通过格栅背后的几个转接钢件的拼接来保证格栅的安装的准确。格栅的加工采用整体三维建模的方式，通过加工厂直接导入数控切割机中，直接完成切割工作。极大的降低现场工作量。

1.2 施工技术

1.2.1 特点、难点技术分析

（1）伞柱结构设计新颖，顶部与四周主体结构均为钢结构，采用玻璃幕墙进行封闭，增强室内透光率。

（2）采光顶由2个中国典型的双坡屋面采光顶以及中间布置的矩形长条采光天窗构成，三部分中间贯穿不锈钢排水槽，保证雨水的顺畅排下。

（3）采光顶展开面积大，施工危险性较大。

（4）在伞柱顶部以及侧面与各单体结构交接部位均设置电动开启扇，并满足消防联动功能。开启扇设置温度、风雨、CO2感应装置，当温度达到一定高度时开启扇自动开启，当下雨时开启扇自动关闭。

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（5）圆管格栅的两端安装在主体钢结构的钢梁上，尺寸不断的变化，与钢梁的夹角也不断的变化，并且为保证外观效果，圆管格栅不能现场切割加工。

1.2.2 解决的方法及措施

安装采光顶龙骨时采用双层安全网兜底，铺设马道，拉钢丝绳等安全措施，在整个采光顶部位形成一个安全的作业平台。

在伞底部设置擦窗机，通过工字钢轨道作为运行轨道，解决了大面积采光顶玻璃清洁的问题。同时，擦窗机吊篮采用可伸缩吊篮，使擦窗机在结构复杂的伞底部自由通行。

格栅下料之前采用全站仪在每根龙骨上打8个点进行定位，运用BIM建模软件，将点位导入，建立犀牛模型，利用模型的可视化和数据信息，协助加工设计下料，确保加工尺寸，见图2、图3。

图3 犀牛模型

安装格栅的转接件上开一个弧形长圆孔，使格栅安装时达到三维可调的目的。

格栅施工采用高空车进行施工，方便快捷，又不影响长廊内部车辆通行和材料堆放、运输。

1.2.3 伞柱幕墙施工工艺

施工工艺流程：安全防护措施搭设→测量放线→钢立柱安装→铝合金龙骨安装→钢梁氟碳漆喷涂→钢立柱外铝合金型材安装→避雷安装-玻璃安装→电动开启扇安装→不锈钢水槽底部铝板安装→不锈钢水槽龙骨安装→水槽岩棉安装→不锈钢水槽安装-擦窗机轨道支架安装→擦窗机轨道安装。

安全防护要点：在伞柱钢结构梁上采用直径8mm钢丝绳，作为安全带的悬挂点和安全防护。根据幕墙安装的路线需要，在伞钢结构顶靠外边缘设置闭合的一圈钢丝绳，沿垂直于美术馆墙面方向设置纵向10道钢丝绳，确保施工人员在伞顶所有部位施工安全带挂钩都能挂到钢丝绳上。

顶部玻璃幕墙施工要点：龙骨屋脊位置通过箭头形钢支撑构件连接，此钢件为加工厂加工成型后，现场定位焊接。龙骨安装时在插接钢架底皮需要铣缺，长度为45mm，可以满足主龙骨在此位置的插接，拼装后在龙骨两侧通过M6沉头螺钉间距80mm固定连接。龙骨间留2mm缝隙用于局部调整。

顶部开启窗施工要点：

（1）人形双坡开启窗只分布于大厅两侧小伞顶部，采用传统断桥隔热型材，通过不锈钢合页支撑电动开启的方式，保证顶部开启45°以上。开启扇玻璃本着分格统一的原则，设计成日形窗，开启尺寸达到两块玻璃，保证了通风排烟的可靠性。

（2）屋脊位置开启窗通过构造形成一条排水槽，宽77mm，深68mm，此排水槽与纵向窗间排水槽贯通，形成连贯的排水体系，保证到排水顺利。此处形成排水槽需要用2mm铝板通过沉头螺钉将两开启窗连接，转角部位打胶封闭，并于上部粘贴一层三元乙丙防水胶皮。

排水槽施工要点：

（1）不锈钢水槽分布于整个玻璃采光顶间，材质为2mm，S304不锈钢板。水槽宽度680mm，深度低点420mm，高点510mm。每把伞顶部的不锈钢水槽均独立，不连续贯通。连接位置设置端口封堵。

（2）顶部排水方式分为：重力排水及虹吸排水，通过合理设置结构找坡1%，便于将雨水集中于排水槽，落水点位于顶部平面图标示清楚，焊接紧密。虹吸底盘与不锈钢水槽连接位置垫防水胶皮，紧固自攻钉时钉身涂胶，打钉后顶头涂满密封胶，保证结合部位防水严密。

（3）完成一个施工段水槽后，就在现场做储水试验，保证不存在跑冒滴漏现场，发现问题及时标记位置及时处理。

擦窗机施工要点：擦窗机轨道在伞柱钢结构顶棚的底部，用于悬挂擦窗机升降和移动作业。擦窗机的轨道为2条工字钢，采用高强螺栓连接固定到在伞柱下方焊接的转接件上。

格栅钢件安装：首先由各班组配合测量人员在每个弧形梁上测出八个点位作为基础，然后利用前期做好的磨具在弧形梁上画出钢件的位置，如果磨具到每个点位有偏差，以点位为基准继续往下画出钢件的位置，直至最顶部，根据画出的点位进行钢件焊接，钢件要保证三面围焊，满焊完后敲掉焊渣，并刷好防锈漆，最后移交氟碳喷涂施工。

2 结束语

作为滨海新区最新的地标性建筑，滨海新区文化、艺术与科技的集结地，她集结了太多人辛勤劳动的汗水，承载着太多人的希望与梦想，传承着太多的文化与艺术信息，见证了低碳节能、绿色环保的理念和人性化、智能化的高科技含量，唯有人们仰视她时心中激起的惊叹声才能诠释这座建筑的宏伟和文化传承的力量。