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青岛新机场航站楼建筑幕墙技术介绍

来源:《建筑幕墙创新与发展》  作者:杨俊 花定兴  日期:2017-4-24
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  提要:本文对青岛新机场T1航站楼大板块幕墙设计进行了详细介绍,对重难点技术进行了分析,并提出了切合实际的施工工艺和解决办法。
  关键词:铝合金T型件 向心关节轴承电动开启

本文摘自:《建筑幕墙创新与发展》未经许可不得转载

  1 工程概况

  青岛新机场建设项目T1航站楼位于青岛市胶州市中心东北11公里,大沽河西岸地区,北侧紧邻胶济客运专线,南侧紧邻胶济铁路,为新机场提供了良好的交通条件,新机场建成后将成为区域性枢纽机场,可满足年旅客吞吐量3500万人次,货邮吞吐量50万吨,飞机起降30万架次。

  机场方案设计构型以“海星”为造型基础,关联青岛地域文化。既兼具集中式与单元式航站楼优点的构型,又充分体现青岛作为海港城市的独特海洋文化特征。主航站楼建筑外部造型以流畅的曲线为基调,从来自两侧指廊的曲面向中央汇聚,若五洋汇流,气势非凡。五指状的对称布局设计不片面追求外形的视觉效果,内在联系也极其讲究,采用连续曲面指廊与大厅融为整体。五个指廊夹角较小,符合机场运作要求,旅客登机和转机便捷,机场运作集约高效(见图1)。

  航站楼分区以指廊和大厅的结构缝为边界划分,分为指廊A、B、C、D、E,大厅F。T1航站楼楼层分为6层,地上4层,分别为L4,L3,L2,L1,地下1层。总建筑面积47.7万m2,幕墙总面积25.3万平米,建筑高度42.150米,幕墙顶标高25.000米,幕墙结构使用年限为25年。

  本工程由玻璃幕墙石材幕墙铝板幕墙等几种类型幕墙所组成,本文则主要介绍体量大、难度高的大板块幕墙系统。

图1青岛新机场平面

  2 大板块幕墙设计介绍

  2.1大板块幕墙-铝合金系统

  大板块玻璃幕墙是本工程的设计重点,系统设计的是否合理,对现场的安装,后期的使用及维护都有很大的影响。设计的原则是保证建筑效果的前提下,玻璃幕墙系统在室外完成玻璃的安装及后期的破损更换,施工机械的使用和对玻璃幕墙的维护尽量不对室内产生影响。(见图2)

  机场作为大型交通设施,为实现人视线的流畅通透、简洁,上部旅客到达的公共区域采用大分格的玻璃幕墙,分格尺寸:宽3000mmX高2250mm,幕墙总高度8米~14米变化。

 

图2大板块幕墙系统局部大样

  为达到效果且受力体系明确,分为两部分来实现:第一部分是负责与主体结构连接的钢结构,位于最内侧;第二部分是合金框架系统,正风压由竖向立柱横梁承受,负压由横向压板承受,压板外侧安装装饰条满足建筑效果(见图3、图4)。

  幕墙水平荷载传递路线:

  玻璃面板→铝合金横梁→铝合金立柱→钢结构系统→主体结构

  幕墙自重荷载(词条“荷载”由行业大百科提供)传递路线:

  玻璃面板→铝合金T型件→铝合金立柱→钢结构系统→主体结构

 

图3 横剖节点

 

图4 竖剖节点

  玻璃幕墙标准板块基本构造体系,立面以9米左右为一个基本单元,每个基准单元再均分为三等分。(见图5)

图5幕墙基本板块构造体系

  本工程大板块幕墙采用玻璃为12(超白)Low_E(双银)+12Ar+10+2.28pvb+8mm钢化夹胶中空玻璃,单块标准玻璃重量达到500多公斤。如果采用常规受力体系,仅支撑玻璃重量就需要较大截面的铝合金横梁,这与原建筑设计的要求相差较大。为解决这一问题,引入了点式玻璃幕墙夹板承受玻璃自重的思路,幕墙设计采用了6061-T6铝合金T型件,直接承受玻璃传来的重力荷载,同时,铝合金T型件用来固定铝合金横梁,承受铝合金横梁传来的水平荷载。(见图6~图9)

 

图6 T型件安装

图7横梁安装

图8装玻璃后安装水平压板

图9安装装饰条后效果

  2.2大板块幕墙-钢结构系统

  2.2.1本工程玻璃幕墙后侧钢构,根据不同位置的风压取值、不同的跨度,采用不同的截面。抗风柱采用600x200x25x20(Q345B)(600的高度根据不同位置变化),标准钢横梁规格320x150x12(Q345B),顶横梁规格320x200x16(Q345B)(厚度根据不同位置取值变化),钢横梁之间通过直径20mm的550级钢拉杆连接(见图10),钢拉杆(词条“拉杆”由行业大百科提供)承受外侧玻璃幕墙及钢横梁重量,最终将自重荷载传至顶部钢梁。

图10 幕墙钢结构横梁与抗风柱连接节点

  2.2.2本工大厅区大板块玻璃幕墙为弧线段(见图11),在风荷载的作用下,幕墙顶部支座会承受一定的侧向力,幕墙钢结构与主体结构之间采用常规耳板+销轴的连接节点已不太适用。节点设计必须满足具有良好的强度刚度(词条“刚度”由行业大百科提供)、较强的耐磨性可靠性(词条“可靠性”由行业大百科提供)等,并有一定的水平角度的转动,这样才能保证结构的安全使用。

图11弯弧位置示意图

  为解决这一问题,幕墙设计采用了能实现平面内双向受力和自由转动的向心关节轴承节点,该节点可以避免传递力矩使销轴产生永久变形,延长杆件的使用寿命(见图12、图13)。

图12钢构与网架连接球连接图

图13连接示意图

  向心关节轴承由一组具有外球面的内圈和内球面的外圈两部分偶合而成,其外圈内球面与内圈外球面紧密贴合,可实现空间任意角度转动与摆动。其结构组成为:向心关节轴承及轴承外圈压盖、轴承内圈定位套、销轴、销轴压盖和高强螺栓等附件。

  向心关节轴承节点轴向力传递路线:

  连杆→轴承外圈端盖(嵌固板)→轴承外圈→轴承内圈→耳板→主体结构

  向心关节轴承节点径向力传递路线:

  连杆→轴承外圈端盖(嵌固板)→轴承外圈→轴承内圈→销轴→耳板→主体结构

  2.3大板块幕墙-电动开启系统

  根据《青岛新机场航站楼消防安全性能评估报告》对大空间排烟的要求,在屋面大厅侧天窗,指廊顶天以及大板块玻璃幕墙设置消防联动的电动开启扇,总量约2100余扇,规格:宽1500x高1150,玻璃同样采用12(超白)Low_E(双银)+12Ar+10+2.28pvb+8mm钢化夹胶中空玻璃,单扇重量约150公斤,最大开启角度45°;开启扇配置多点锁驱动器,结合电动开启装置实现消防联动的要求(见图14)。

图14大板块幕墙电动开启示意图

  2.4大板块幕墙-顶部封修系统

  大板块幕墙顶部封修,原方案为安装龙骨后,内、外两层12mm水泥压力板+150mm厚岩棉。因屋面网架为空间结构,网架连杆不规律穿过封修层,且水泥压力板板材较重,易破损,施工难度较大。后经过方案优化,选用成品岩棉复合板作封修材料(见图15),网架穿管位置采用镀锌铁皮封堵。岩棉复合板具有:模块化、质量轻、隔热(词条“隔热”由行业大百科提供)效果好,运输、施工效率高、安全等特点。

图15大板块幕墙顶部封修示意图

  3 结语

  青岛新机场T1航站楼幕墙的设计中,针对目前机场幕墙设计同质化的情况,采用了不同的构造方式,预期能达到较好的建筑效果。在大板块幕墙的构造设计中,明框幕墙点式幕墙的结合考虑,脱离固有的思维,不再按原有的幕墙分类单一使用,而是采用结合的方式综合运用,取得了较好的效果。

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专家介绍

 花定兴

铝门窗幕墙委员会专家组

工作单位:深圳市三鑫幕墙工程有限公司

技术职称:教授级高级工程师

专业:建筑幕墙、建筑结构

专长:  大型空间建筑幕墙复杂钢结构、索结构的方案设计、复杂的幕墙结构与主体建筑结构的力学关系原理分析。

原文地址:http://www.52mqw.com/info/2017-4-24/42910-1.htm
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