国产钛板在造型屋面和幕墙体系中的应用施工

国产钛板在造型屋面和幕墙体系中的应用施工

李有建 王进彪 朱欢欢

中国建筑第八工程局有限公司西北公司 陕西西安 710000 摘要：作为我国的经济支柱产业，现阶段的建筑行业面临各种严峻的考验，而伴随着现代生活理念的转变，绿色环保成为社会公众的共同追求，绿色施工技术成为解决之道。传统的建筑施工总会带来许多的环境问题，脏乱差成为建筑施工之后最容易形成的现象。而将绿色的施工技术引用到现代建筑工程当中，可以有效的减少环境污染，降低施工对自然环境和人们生产生活带来的恶劣影响。 关键词： 羽状多曲 ， 无光精轧钛板， 施工技术

一、羽状多曲无光精轧钛板施工技术

1）技术概况

宝鸡大剧院项目造型屋面系统共由五片羽毛状结构组成。造型屋面分为三大部分：支撑体系钢结构、龙骨及转接系统、表皮系统。顶叶支撑体系钢结构为H型钢桁架，二、三叶及东西两侧支撑体系钢结构为管桁架。

2）施工要点

1、利用Rhino+Grasshopper软件对表皮钛板进行单元板块工业化细致分隔并进行编号。每单元板块尺寸为1000*1000mm，间隙5mm；每四块单元板组成一组，每组板块间隙30mm。

图1.4.1-3 单元板分组

2、在模型中提取30mm公分中心线，做为次龙骨中心线，将中心线与支撑体系钢结构模型整合导入到Solidworks，通过相对关系深化设计主、次龙骨加工图。主次龙骨于地面完成拼装，分段整体吊装。

图1.4.1-5 龙骨地面拼装及吊装

3、采用铝合金圆管做为次龙骨与钛板转接层，铝合金圆管与钛板分隔缝单向平行安装，同时现场可根据分隔缝弧度对铝合金圆管进行调节。次龙骨与铝合金圆管间采用方圆转换四向一转连接件连接，次龙骨与幕墙钛板可调连接件-轴面转接可调连接件。连接件与幕墙钛板采用铝角码连接，铝角码与钛板采用锚钉连接，于加工厂制作安装完成。

图1.4.1-6龙骨系统原理图

4、通过模型提取坐标信息，采用四台全站仪对方圆转化可调连接件位置及每组板块四个角点位置进行测量定位，安装过程中通过可调系统进行调整，控制安装误差在-5mm以内。过程中实时测量已安装点位坐标，将坐标点导入模型中，进行复核调整。

二、实施效果

本技术首次使用国产高强无光精轧钛板作为表皮主材，没有类似项目成熟施工经验借鉴，且项目造型复杂，板材形式多种多样，深化设计、构件加工与板材生产、安装是重难点。组成表皮的单元板块的大小、曲率等各不相同，钛材质地坚硬，无法现场裁切，工厂加工必须一次成型，且运输、吊装过程不能损坏，现场安装部位要求精准，相邻每片结构翼缘相贯线保持顺直难度大。通过课题研究组探究羽状多曲无光精轧国产钛板BIM深化设计及施工关键技术，自主研发设计成套可调龙骨体系，实现了钛板精准安装，创造了巨大经济效益和社会效益。

三、羽状多曲无光精轧钛板深化设计技术

1）技术概况

宝鸡大剧院是国产钛板首次应用在建筑造型。通过对造型屋面及外幕墙表皮系统深化设计中的板材选型及模型分析研究，解决单曲钛板、多曲钛板、钛平板的选型、放样及排产的问题。通过双曲大跨度非对称式钢结构合拢和整体卸载技术的研究，在施工过程中进行应力释放和误差消除，形成应力控制构造施工技术以及复杂节点构造施工技术，解决不均匀变形的问题。

2）施工要点

图1.4.2-1 施工工艺流程

3）将钢结构深化设计模型导入到表皮模型中，在钢结构模型基础上进一步对表皮系统模型进行深化，利用Rhino+Grasshopper软件对表皮钛板进行单元板块工业化细致分隔并进行编号。

依据表皮系统及主次龙骨模型建立铝副龙骨及转接件模型。铝副龙骨布置与钛板分隔缝平行布置。

对构建绘制好的屋面主次龙骨模型及连接节点进行有限元结构计算，选取合理的连接方式，使深化设计处理后的整体钢龙骨安全性得到验算与印证。

4）实施效果

本技术通过四维“三向一转”可调转接系统的研究，解决了多曲线造型屋面与外幕墙表皮体系调节困难等问题。提高了施工效率，节约了工期。通过此技术整体节约了幕墙系统施工工期约15天，具有很好综合经济效益，综合效益为350万元。