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首都图书馆二期暨北京市方志馆施工纪实

作者:  来源:中国建筑新闻网   更新时间:2014-03-01  阅读数:1917

中建二局三公司首都图书馆二期暨北京市方志馆施工纪实
首都图书馆实景图

  在去年底公布的2012—2013年度中国建设工程鲁班奖(国家优质工程)200项获奖工程名单中,中建二局三公司承建的首都图书馆二期暨北京市方志馆工程榜上有名。

  对于任何一个能获得鲁班奖的工程而言,其铸造过程的艰难可想而知,该工程也不例外。别致的设计、复杂的结构、种类繁多的材料,然而这一切都没有难倒项目经理孟令川和总工沈凤云及全体工作人员。

  在几十年的工作中,沈凤云不断迎接着新的挑战,而这次最具挑战性且对项目获得鲁班奖起到决定性作用的是大跨度单索网拉索幕墙的使用。

  技术领先引绿色节能

  玻璃幕墙作为现代建筑的“外衣”是现代建筑的重要符号,而光、薄、透也是不少建筑所追求的发展趋势,因此玻璃幕墙的形式和样式也不断创新,光电幕墙、呼吸式幕墙等幕墙的应用便是最好的佐证。

  据悉,该工程在施工过程中积极推广应用了建筑业10项新技术中的39个子项、创新技术3项,其中就包括了拉索幕墙施工技术,以及中庭钢结构安装施工技术和绿色施工技术。

  “拉索幕墙以其大空间、高通透性备受建筑师和业主的青睐,目前已逐步开始在大型公共建筑中应用。该项目是本公司首次接触拉索幕墙,况且还是单索网拉索幕墙。” 孟令川介绍,“该工程中庭外立面设计为拉索玻璃幕墙,面积 2100平方米,跨度长达67米,为北京市目前跨度最大的拉索幕墙。”

  同时,首图二层大堂为三角形,属高大空间,装修大气美观。为了达到采光通透的效果,屋顶设计为钢结构屋架和全玻璃屋顶构成,采光效果好,节约了能源;顶棚采用遮阳设计,有效的阻挡阳光的直射。

  幕墙结构由横向水平钢索与竖向垂直钢索交叉组合形成承受幕墙荷载的单索网结构,单层索网结构可靠固定在幕墙四周的主体钢结构上,幕墙立面形式非常整齐,只由钢索、玻璃不锈钢夹具、玻璃面板组成。通过预张拉索网结构,幕墙结构将风荷载及玻璃自重有效地传递给建筑主体结构和地面。

  为达到采光通透效果,外立面仅设计了四根梭形摇摆柱作为支撑结构,外边梁需承受拉索幕墙荷载1500吨。

  技术创新为安全护航

  “当然其技术含量和施工难度非常高,安全性能也不容忽视。” 沈凤云如是说。

  据她介绍,拉索幕墙的结构体系为索网结构,边缘条件比较复杂,而且使用的跨度越来越大,拉索直径选用的也越来越大。屋盖钢结构及两侧钢结构柱对拉索幕墙影响比较大,特别是屋盖钢结构的变形对钢索影响非常大。在施工过程中,如何施加预紧力是一个难点。受荷后,拉索对主体会产生很大的拉力,尤其是单索幕墙对主体的拉力更大,这就要求周边结构要有足够的强度和刚度来支撑拉索幕墙系统。

  同时,屋面钢结构采光顶及两侧钢格构柱的焊接应力对钢索影响也是一个难点。屋面采光顶施工和女儿墙钢结构施工是在拉索幕墙施工之后施工,此后面的焊接施工产生焊接应力控制也是重点。

  她提到,钢索长期处于高应力状态等因素造成幕墙索网结构拉索的应力松弛,将对玻璃幕墙的安全性产生严重威胁。该工程采取对幕墙索网结构拉索在施工前进行超张拉的技术措施,保证了拉索的安全使用。

  由于横索长达67米之多,也是目前所有工程中较少见的拉索幕墙。幕墙横纵索之比约为3:1,横索对网索结构的贡献率不大。“横索主要解决玻璃板块之间渐变位移,使玻璃板块之间变形为同步变形,这样就出现如何实现玻璃安装完后,横索在一条水平线上,这是一个难点。”沈凤云讲到。

  此外,她还介绍,索张拉稳定后,随着玻璃板块安装,索的内力随之变化,同时也影响屋盖钢结构变形。拉索幕墙中间设有一个大门,给拉索幕墙的张拉增加了难度。在极限荷载作用下,整个幕墙的挠度变化大,而玻璃属于脆性材料,玻璃的长度不会增加,靠玻璃间的密封胶缝来适应拉索的变形,是不能解决此项问题。采用新型拉索专用专利产品——大偏转驳接头,既可吸收玻璃间的夹角,又可适应玻璃受荷后,因为变形产生的玻璃缝隙的加大,确保了玻璃的安全使用。

  科技至上争创优质

  一个小小的单索专用驳接头只是首图二期项目部“科技至上”理念的一个缩影。在施工过程中,项目部积极推广应用了建筑业10项新技术中的10项、25个小项,创新技术5项,取得经济效益704.22万元,取得技术进步效益为1.85%,项目一次性通过总公司的科技示范验收,专家一致认为项目整体科技水平达到了国内领先。

  为确保创优目标的实现,在项目初期即编制了详细的分部、分项工程施工方案和技术交底。其中,施工方案47份、方案交底47份、土建技术交底124份、水电技术交底40份,还编制了高架支模、拉索幕墙、大钢模板、钢结构安装等专家论证方案4份。

  同时,该工程采用了多项环保、节能的建筑材料、设备,体现了“绿色建筑”的设计理念。比如建筑外墙采用玻璃和实体墙结合的做法,保证在满足建筑采光通透的前提下满足国家节能规范,开窗面积占外墙的比例小于70%,外墙导热系数≥1.5。外墙采光遮阳设计采用半透明铝制微孔板,即可以有效遮挡射光,又不影响采光调试。外墙玻璃采用(LOW-E)双层中空玻璃,断桥铝合金框料,有效地起到保温节能作用。

  单层索网幕墙结构是近年来在国内外应用较为广泛一种新型的幕墙结构,在建筑上营造一种轻盈通透、内外交融、高视觉效果,结构上具有很强的变形适应能力,尤其适应于大空间的公共建筑,未来具有广泛的发展潜力和应用前景。

 

 
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