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幕墙第一线 | 重庆太阳座——亚厦幕墙成功挑战世界最大角度立面旋转冷弯玻璃幕墙



编者按

　　如城市极光般舞动的大楼，璀璨壮美，魔幻而灵动；独特的造型让重庆太阳座项目在众多楼宇项目中脱颖而出。为了实现大楼扭动的“霓裳”，亚厦幕墙在太阳座项目中应用了多达1709块扭面单元式玻璃幕墙，单层扭拧角度最高达到了8.8度/层，远超全球现有高层建筑单层最大扭拧量的1.5倍，完美呈现建筑细节符号乃至整体效果。

　　2021年7月16日，山城重庆沐浴在清凉的夏雨中。《幕墙设计》编辑部在亚厦幕墙同仁许勇江和李祖洪的陪同下，360度零距离观摩了太阳座的幕墙工程。雨水给“火炉”重庆降了暑热，但也给我们的拍摄带来了些许不便。






　　重庆高科太阳座项目位于重庆两江数字经济产业园照母山片区，由重庆高科集团有限公司投资建设，是照母山科技创新城星系列大楼的收官之作。总建筑面积10万余平方米，总高度201.5米，包含39层超高层塔楼、3层商业裙房和2层地下车库。
　　亚厦幕墙承建了重庆太阳座（塔楼）外装饰幕墙工程，负责项目超高层塔楼外立面的玻璃幕墙安装，主要采用竖明横隐单元式幕墙、竖明横隐框架式幕墙、铝板幕墙、玻璃雨棚；整个项目总幕墙面积达35400㎡，以竖明横隐的单元式幕墙为主要系统，单元板块4463块，其中扭曲单元板块1709件（南立面733件、北立面976件）。





　　本项目由国际知名建筑设计公司Aedas负责建筑设计，中国建筑西南设计研究院有限公司负责幕墙设计、浙江亚厦幕墙有限公司负责幕墙施工。从极光这一绚丽而少见的发光现象中汲取灵感，将办公塔楼南侧与东侧立面顶底相连，以独特的双曲面模拟极光弧幕状优美的姿态，上演一场“光之舞”，从不同角度可以欣赏到不断变化的曲面形态。当艳阳高照，曲面被渡上亮眼的金色，塔楼变作光的化身。而夜幕降临，塔楼立面映射着白光，曲面如同少女翩翩起舞时柔美的腰肢。同时，裙楼的屋顶平面由竖直方向连续扭转至近似水平方向，以几何形式语言与塔楼形成呼应，保持了建筑风格的统一。



　　大楼的最大特点在于其扭动的身躯，像一个在两江幸福广场上翩翩起舞的舞者，身材婀娜多姿，让人眼前一亮。而项目塔楼南北立面的弧形扭曲造型，正是整个建筑最具标志性的特点和最具挑战性的技术难点。要使塔楼南北立面的“直线与曲线”达到完美咬合错叠的效果，需要玻璃幕墙也随之弯转变化，即每一块幕墙板块都做到精准安装。

　　本工程楼体从三楼往上东面向南扭转90度，北面向西扭转90度。从远处看就像扭动的小蛮腰，因为这个楼体在扭转中造成了部分楼层向内凹约6.5米的距离。且单层扭曲角度最大的约8.8度，约为目前全球单层扭拧角最大的巴拿马F&F大厦（5.9度/层）的1.5倍，建成后将成为“世界第一扭”。


△ “世界最高扭转塔楼”的图表（CTBUH）



　　单层大角度扭曲，造成了从主体结构到幕墙设计及施工难度大大增加。特别是玻璃幕墙因为是扭曲的，如果玻璃采用双曲面玻璃将成倍增加造价。怎么样才能达到既要保证建筑效果，又能节省造价的一种方案呢？
　　为保证扭面位置完成面的平顺，需要在每2.5度开一套型材模以保障扭面位的平滑过渡。倾斜面单元板块挂接，挂件须与单元幕墙角度一致，利于安装、调节。扭面单元的平滑过渡设计，是本项目设计的重难点。







　　与主体结构的连接由精度较差的钢加工件优化为开模一体成型的铝型材转接件。其材质为6061-T6，既保证了精度同时强度也完全达到设计要求。



　　采用BIM建模进行辅助设计，并与现场三维扫描及点位实测实量相结合，确保设计、加工、安装全程可控。

扭面幕墙测量放线重难点分析

　　一、太阳座（塔楼）外装饰幕墙工程项目建筑高度达201.5米，超高层建筑的平面水平位移大，高程传递引测难度较大。
　　二、单元式幕墙主要依靠挂件系统挂装到支座上，这就决定了单元式幕墙安装对支座的定位要准确无误。
　　三、幕墙构件与混凝土结构通过预埋件连接，预埋件必须在主体结构混凝土施工时埋入。埋件作为单元板块与主体连接的连接支撑点，其对施工精度要求非常高。
　　四、楼空间结构复杂，塔楼东南角、西北角大面呈扭曲造型，随着高度的上升，各点空间坐标均发生变化，定位及计算难度高、工作量大。
　　五、本工程属于超高层建筑，在风力作用下会引起高处结构的晃动，随着主体结构的高度不断增加，这种晃动偏移效应会越明显，主体结构的这种不稳定性会直接导致测量结果的准确性。
　　六、由于建筑体形超大，受温度变化而引起的结构热胀冷缩现象会明显的反映至主体结构上，须对重庆的气候做详细的有针对性的分析，采取有效的措施将这种对幕墙施工测量准确度的影响将至最低。



扭面幕墙测量放线具体措施

　　一、塔楼以单元式幕墙为主线，采用高精度的全站仪进行三维坐标测量，前期对首段测量结果进行分析总结，从而观测出三维变形规律,进而预测出结构的后期变形值，作为幕墙放样的预偏值。并结合计算机仿真系统控制外观效果。
　　二、为了保证工程质量，防止因测量放线的差错造成损失，必须在整个施工的各阶段和各主要部位做好复检（验线）工作，由专门设立的复检测量组承担，具体工作事项包括：
A、验线的依据要原始、正确、有效，主要是设计图纸、变更洽商和起测点位、已知数据（如坐标、标高）应为原始资料；
B、验线使用的仪器和钢尺，要按计量法有关规定进行检定；验线精度要符合规范要求。
C、独立验线。
　　三、 BIM模拟：电脑三维模拟全站仪在建筑内的测站点位，放置主控制网，每5层进行高层传递，通过3D扫描复核现场实际偏差。



复杂曲面幕墙设计和BIM技术

　　独创的幕墙系统使之能适应单元板块多角度，多尺寸变化的要求，并保证幕墙性能。

　　由于立柱的倾斜角的变化，导致立柱和横梁相对对位的角度和位置关系变化。这个数值决定了系统横框的种类。上横梁的上部分采用分体设计，每2.5度开一套模具，并根据倾角前后错动，与立柱内腔壁（气密线、水密线）对位。

　　BIM几何分析图

　　垂直节点

　　在本项目中，真正做到了从整体几何优化分析，幕墙模型建模，LOD400加工图深度构建建模，到加工图数据自动生成和检查的全过程幕墙BIM流程，保证效果要求和设计思路的完整贯彻。BIM系统在方案初期模拟真实构件的效果，达到对设计呈现的效果最大把控。



节点爆炸图



BIM建模过程图

大比例的三维打印模型在帮助幕墙设计单位，施工单位与业主沟通与理解这一复杂三维单元系统起到了重要作用。



三维模型打印

建成效果与模拟效果高度一致，完美的呈现了建筑师在概念设计中的“极光”立意。


△ 模型和实际对比图

　　采用BIM从大楼的主体结构到幕墙的构造进行建模，从模型中来发现问题及解决问题。玻璃幕墙采用BIM模型验证不使用热弯双曲面玻璃扭曲最大的位置单层对角线翘曲值达到86mm，经过反复核算理论上可以达到玻璃冷弯的条件。


△  BIM模型

　　冷弯玻璃单元体设计理论上已经满足，怎么样才能转化为实际的产品呢？首先铝型材骨架加工把模型加工图导入五轴数控加工中心才能完成复合角度等复杂加工，因采用数字化技术能确保加工精度。


△  扭曲单元的区域模型




△  加工图片

　　为了实现模型理论数据，需要对现场实际结构进行复核测量。但是传统测量方式显然不能满足既要快又要准确的要求，施工单位运用数字化技术利用3D激光扫描技术准确获取现场土建结构信息，为后续土建数据偏差分析提供依据。利用软件点云处理软件对扫描数据进行一系列的处理，最终生成点云模型，并由点云模型生成每一楼层的土建精准轮廓图，为后续深化设计BIM模型提供准确现场数据。同时将土建设计图纸与现场轮廓图进行对比，核查偏差问题，积极寻求在幕墙可控范围内的解决方案。


△  采用国外进口3D激光扫描仪，测量原理是利用激光测距的数据，在电脑用专用软件形成点云状图案测量误差毫米级。


△  现场三维扫描图片

　　为保障三维坐标测量的准确性，我们对主要部位做好复检（验线）工作，包括标高、进出、左右位置的数据测量。



　　扭转曲面造型使得每块玻璃弧度，大小，弦长和拱高在各个位置均有所不同，平板玻璃难以达到效果，对生产加工曲面玻璃的厂家、工人的安装技术、整个外立面玻璃色差控制等综合因素将会对造型效果产生非常大的影响。如何才能保证冷弯玻璃扭曲板块达到设计要求？



　　1、在正式实施前进行试验验证，按照1:1比例选取扭曲最大的玻璃进行一系列试验


△  应力仪测试玻璃应力


△  用夹具对玻璃进行冷弯并施打结构胶


△  视频：重庆太阳座扭面单元板块冷弯测试（时长：10″）


△  对最大冷弯玻璃在夏天进行高温、暴雨及撞击测试


△  对最大冷弯玻璃用在夏天进行高温、暴雨及撞击玻璃完好无损


△  视频：重庆太阳座扭面单元板块暴雨及撞击测试（时长：9″）

　　2、在正式施工前按照图纸选取扭曲最大部位进行幕墙五性试验并一次性通过。






△  重庆太阳座完工照片

（责任编辑/唐  琦）