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【论文原创精选1009】 哈尔滨太平国际机场T2航站楼幕墙工程解析(上)

 su4380 2019-10-09

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作者:中建深圳装饰有限公司   刘杰、杨英、刘铖、陈翰宇

摘   要:哈尔滨太平国际机场T2航站楼是国内首座欧式风格大型机场,建筑立面为彩石混凝土幕墙及明框玻璃幕墙,装饰造型独特,线条优美。本文主要由以下三个方面介绍了其幕墙工程的设计方案:一是彩石混凝土干挂艺术板系统,重点介绍了该系统的保温设计;二是明框玻璃幕墙系统的大跨度钢结构的设计与施工;三是彩石混凝土干挂艺术板的加工工艺。

关键词:彩石混凝土干挂艺术板、保温、钢结构、加工工艺

文章目录(红色部分为本次刊发内容):

工程概况
第一部分项目建筑方案介绍
第二部分项目幕墙系统方案介绍
第三部分 项目主要施工工艺介绍

  工程概况

  本工程为改扩建的大型空港建筑,工程名称为哈尔滨太平国际机场扩建工程-新建T2航站楼,建设地点位于黑龙江省哈尔滨市道里区太平镇,建设单位为黑龙江省机场管理集团有限公司。

项目鸟瞰效果图

  新扩建的T2航站楼位于现有T1航站楼西北侧,扩建完成后将与现有T1航站楼合为一体,形成一个完整的建筑。现有T1航站楼建筑面积67000平方米,新建T2航站楼162513.55平方米,新建T2航站楼高架桥雨篷建筑面积8734.77平方米,总建筑面积238248.32平方米。改扩建后旅客年吞吐量预计为1800万人次。

  本工程B区主楼局部地下一层,地上两层,局部设到港夹层。C区指廊地上两层,局部设到港夹层。B区建筑高度:22.55~34.05米,C区建筑高度:20.50米(建筑高度为室外地面至女儿墙顶)。

  第一部分项目建筑方案介绍

  哈尔滨T2航站楼为考虑了哈尔滨气候条件及文化历史特点,外观设计融入了哈尔滨地域性建筑文化特点,即采取欧式建筑风格,从而与哈尔滨城市建筑风格遥相呼应,色调统一,为美丽的“冰城”开启一扇充满设计美感和异域风情的开放之窗。

  哈尔滨T2航站楼新建功能面积16万平方米,一层为进港层,二层为出发层,一、二层中间局部空间设立夹层,作为到达层。T2航站楼同期建设一个8车道设计、与二层出发层相连的高架桥,方便车辆直接到达出发层。

  高架桥立面雨棚长319.10米,宽50.00米,厚度为6.77米,顶部标高为32.60米,由40根欧式爱奥尼克罗马柱支撑。罗马柱柱身高达17米,上细下粗,下端直径2.2米,并带有24条凹槽,柱头有一对向下的涡卷装饰,整体效果气势恢宏,端庄典雅。

  航站楼外观宏伟,局部对称。玻璃幕墙间做有欧式扶壁柱,柱身高19米,宽2.3米,柱基高9米,宽3米,顶部做有柱帽,整体高度29米。檐口与扶壁柱相接,高5米,悬挑1.5米。玻璃幕墙周圈做有窗套线,与檐口间及层间做有装饰造型。

  航站楼B区立面采用大跨度钢结构,钢立柱间距18米,外镶明框玻璃幕墙。结构轻巧,视觉通透,分格线条均匀笔直。立面平均分布有5个门斗,门斗高5.6米,与大面幕墙色调统一,门斗之间设置有采光井,以辅助桥底采光。

  第二部分项目幕墙系统方案介绍

  本项目建筑立面主要由彩石混凝土干挂艺术板幕墙及明框玻璃幕墙构成,其中前者实现了机场独有的欧式分格,而后者为航站楼正立面带来了通透的建筑效果。高架桥雨篷及立面装饰柱均为彩石混凝土干挂艺术板幕墙,桥底为外墙漆,桥底与桥面接航站楼处各分布有5个供旅客出入的门斗,门斗与玻璃幕墙比例协调一致,色调统一。在C区路侧设置有贵宾厅,贵宾厅为欧式门斗,线条更加细腻,与整体欧式分格融为一体。其余工作人员出入口均为普通地弹门,门上端设置有雨篷。

  1、彩石混凝土干挂艺术板系统介绍

  1.1、面材选用

  本工程高架桥及航站楼非透明部位均为欧式分格。立面线条较多,板块分格较大,常规石材幕墙无法实现。而彩石混凝土干挂艺术板可模塑为任意造型,且质量轻,强度高,无色差,耐久性能好,可以实现大分格立面,能够满足使用及装饰效果需求,因此此处幕墙面板最终选用了彩石混凝土干挂艺术板。

  1.2、保温设计

  航站楼处彩石混凝土干挂艺术板幕墙生根于钢桁架,桁架外侧满布160mm厚保温复合板。保温复合板由内外两层12mm厚CCA板及140mm厚保温岩棉复合而成,做法如下图:

  1.3、支座设计

  哈尔滨属于严寒A区,幕墙系统方案需重点考虑保温设计。我方采用如下方案,有效的解决了贯穿保温层的钢构件转接件的保温问题:

  在横向钢梁上焊接安装带6颗螺栓的预埋板底板,底板上装有10mm厚橡胶垫片。

  转接件附带预埋板,预埋板与底板通过6颗螺栓固定,橡胶垫片阻断热流,使其无法传递至室内钢桁架。

  室内侧埋件底板处安置热镀锌铁皮保温盒,保温盒内填充保温岩棉。

  转接件穿透复合保温板处开160mm的圆孔,圆孔内侧采用结构胶安装2mm厚的PVC套管,转接件在PVC套管中穿出与室外钢桁架连接。转接件与套筒之间的缝隙采用发泡剂+密封胶进行密封。

  安装所使用的隔热垫块需采用硬质垫块,PVC套管外端向外倾斜,防止结露水流向室内。  

  1.4、彩石混凝土干挂艺术板节点设计

  1、面板采用25mm及30mm厚彩石混凝土干挂艺术板,大面横梁采用50*5角钢(表面热镀锌处理),钢桁架采用120*60*6钢方管、60*60*5钢方管(表面热镀锌处理)。

  2、干挂艺术板挂件与钢龙骨螺栓连接,四周采用硅酮建筑密封胶密封,胶缝宽度5mm,可有效的保证幕墙的防水密封性能。

  3、所有硬性接触处,均采用弹性连接,提高了幕墙的抗震性能,消除了伸缩噪声。

  4、标准节点

  本项目建筑高度仅30余米,但建筑外围长度达1100米,因此板块横缝突显效果最为美观。在节点设计时,我方横向增设有30mm宽,10mm深的凹槽,凹槽不打胶,横竖向胶缝均为5mm,弱化了打胶的效果,使建筑立面更加简洁精致。

  板块采用双挂件式连接形式,L形挂件一侧与板块背栓连接,另一侧开长圆孔与异形挂件螺栓连接,可实现内外微调,调节到位后将垫片焊接固定;板块上端的异形挂件设置有调节螺丝钉,可实现板块的上下微调;异形挂件内衬垫片,挂接于横龙骨,左右平移到位后打钉限位,整体方案可实现三维调节,如下图所示。

标准横剖节点图

标准竖剖节点图

  1.5、彩石混凝土干挂艺术板结构校核

  本工程选取规格为2000x800mm的板块进行校核。该艺术板为点支承体系,面板六点固定,可将其简化为六点简支的面板计算模型。

  采用sap2000有限元软件计算,结果如下:

  艺术板最大应力设计值σ=2.597N/mm2 < f=3.721N/mm2,艺术板强度满足要求! 

  1.6、现场效果

  2、明框玻璃幕墙系统介绍

  本工程玻璃幕墙主要用于航站楼立面,其中B区二层为值机大厅,外幕墙需通透大方,因此此处采用了大跨度钢结构玻璃幕墙;而B区一层及C区玻璃幕墙为到港或候机厅,设计采用普通构件式幕墙。

  2.1、幕墙系统原设计方案

  航站楼原设计大面分格为3000mm*2100mm,结构为钢桁架。桁架主立柱规格为500*300*20钢方通,高25米,最大间距18米,大横梁为350*150*12钢方通,最大间距3米。幕墙采用全隐框式系统,玻璃采用8+12A+8+12A+8mm中空钢化玻璃,玻璃与铝合金副框粘接,副框由压块固定于铝合金连接件,铝合金连接件再由铝合金压件固定于钢龙骨,节点如下图所示:

原隐框设计方案横剖节点图

原隐框设计方案竖剖节点图

  2.2、幕墙系统现设计方案

  我方在施工图深化阶段,建委先后发布了《GJG 113-2015建筑玻璃应用技术规程》及《住房城乡建设部 国家安全监管总局关于进一步加强玻璃幕墙安全防护工作的通知》{建标〔2015〕38号}的文件。参考以上文件,我方针对原设计方案进行了变更。

  《GJG 113-2015建筑玻璃应用技术规程》规定:8mm厚钢化玻璃最大许用面积为4㎡,而原方案大面分格为3000*2100,面积为6.3㎡远超此规范的要求。因此我方将立面大面分格进行了调整(如下图),调整后的分格为2170*1550,面积为3.985㎡,小于4㎡,满足新规范要求。

  《住房城乡建设部 国家安全监管总局关于进一步加强玻璃幕墙安全防护工作的通知》{建标〔2015〕38号}中规定:人员密集、流动性大的商业中心,交通枢纽,公共文化体育设施等场所,临近道路、广场及下部为出入口、人员通道的建筑,严禁采用全隐框玻璃幕墙。因此我方将原隐框设计方案改为了全明框设计方案,明框扣盖带有凹槽,凹糟打胶处理,极大限度地还原了原隐框胶缝的装饰效果,如下图:

现明框设计方案横剖节点图(主立柱)

现明框设计方案横剖节点图(小立柱)

现明框设计方案竖剖节点图

现明框设计方案效果图

  2.3、幕墙钢桁架结构设计

  1、幕墙钢桁架布置

  幕墙钢桁架布置如下图所示,桁架主立柱规格为500*300*20钢方通,跨度为25米,间距18米;桁架大横梁规格为350*150*12钢方通,跨度18米,间距1.55米;小立柱规格为80*80*5钢方通,布置于大横梁间,间距为2.571米。主立柱侧向通过5个连接件与钢管混凝土柱连接,底部通过销轴支座生根于混凝土梁。钢桁架材质均为Q355NHB,连接件材质为Q345B,销轴为45#钢。

  2、主立柱构造设计

  桁架主立柱腔内与大横梁焊接处设置有16mm厚肋板,外侧设置有12mm厚加强肋板,节点连接增强,保证弯矩的可靠传递,使钢桁架安全可靠。

  3、主立柱连接件设计

  主立柱连接件为100mm厚Q345B钢板,连接件首尾端通过销轴与分别焊接与钢管柱及主立柱的双层连接板固定,长度为1000mm,做法如下图。

大面区域连接件节点图

现场连接件照片

  4、主立柱支座设计

  主立柱支座焊接固定于500*500*20的热镀锌埋件,埋件由6颗M20*260的化学锚栓固定于混凝土梁顶。主立柱支座位为铰接设计,中间布置有直径150mm的销轴。做法如下图。

 

现场支座照片

  5、钢桁架结构校核

  钢桁架由sap2000有限元结构设计软件进行结构校核。

  通过以上对钢结构的有限元静力分析可知,主钢柱500*300*20钢方通的最大应力比0.707< 0.95,明框玻璃幕墙处横向主钢梁350*150*12钢方通的最大应力比0.742< 0.95,明框玻璃幕墙处小立柱80*80*5钢方通的最大应力比0.567< 0.95,满足强度要求;

  横向主钢梁350×150×12钢方通水平方向最大挠度f=11.54mm<18000/250=72 mm

  横向主钢梁350×150×12钢方通竖直方向最大挠度f=9.52mm<18000/250=72 mm

  满足设计要求。

  3、贵宾厅门斗吊顶系统介绍

  贵宾厅位于C区路侧,门斗同样为欧式设计风格,但其体积小,较其他位置的大面欧式造型,其线条显得更加细腻,效果更加精致。

  贵宾厅吊顶的原设计方案为欧式浮雕(如下图),但此处虽为贵宾出入口,但略显雍容华贵,且若后期浮雕发生脱落,后果不堪设想。

  针对此问题,我方集思广益,采用了独特的花纹蜂窝铝板,花纹仿欧式浮雕,颜色及线条比例与贵宾厅立面建筑效果统一,整体效果略显尊贵而不奢华,下图为完成后的现场照片。

  3.1、花纹吊顶蜂窝铝板设计方案

  为了保证吊顶面的平整,我方采用了20mm厚的蜂窝铝板,蜂窝铝板表面喷涂欧式浮雕花纹。考虑到分格缝对板面花纹的影响,我方将板缝留至3mm,板缝胶同板面颜色,安装方式为插接,如下图。

  蜂窝铝板吊顶的浮雕花纹1:1还原原浮雕设计方案,整体图案如下图所示:

  4、入口门斗系统介绍

  航站楼入口门斗位于B区路侧二层高架桥桥面处,门斗整体风格与大跨度明框幕墙统一。门斗采用3mm厚铝单板包封,门上端设计有带背衬板的中空玻璃,玻璃反射效果与大面幕墙协调统一,造型美观。

  主钢柱及主钢梁均选用200*200*8钢方通(红色),次梁选用140*80*5钢方通(黄色),以上材质均为Q345B。

  通过以上对钢结构的有限元静力分析可知,200×200×8钢方通的最大应力比0.613< 0.95,次钢梁140×80×5钢方通的最大应力比0.841< 0.95,满足要求;

  钢柱200×200×8钢方通x水平方向最大挠度f=5.22mm<5550/250=22.2 mm

  钢柱200×200×8钢方通y水平方向最大挠度f=6.18mm<5550/250=22.2 mm

  满足设计要求 。

  5、雨篷系统介绍

  航站楼一层路侧设置有商业出入口,门口上端需增设雨篷。由于大面为明框幕墙系统,为了保证立面效果统一协调,我方将雨篷设计带有铝板包边。

  雨篷宽2500mm,悬挑距离为1500mm。主龙骨采用 150*150*9*6.5T型钢(氟碳喷涂),生根于幕墙钢立柱横梁交接部位,次龙骨为60*60*5钢方通(氟碳喷涂),表面包封3mm厚铝单板,雨篷玻璃采用6+1.52PVB+6钢化夹胶玻璃。T型主龙骨的翼缘与腹板位于幕墙铝合金基座中心线,此做法能够保留完整的幕墙立面,效果美观。此外T型钢给人以轻盈的感觉,使整个雨篷轻巧活泼。

  6、桥底外墙漆介绍

  外墙漆装饰面位于高架桥底部,施工工艺流程:原抹灰基层污尘清扫处理→刮第一遍外墙弹性腻子并打磨找平→涂刷界面剂→喷涂底漆→喷涂面漆。

  1、基层要求:

  基层必须平整坚固,不得有粉脂、起砂、空鼓、脱落等现象,桥底基层平整度使用靠尺进行检测,应控制在±4mm以内。将表面凸出部位剔凿平整,墙面坑凹不平处及剔凿的设备管线槽、洞处应用灰整修密实、平顺。

  2、基层处理:

  对基层不平整处及麻面部位用铲刀进行清理并用砂轮片进行初步打磨,重点部位如模板接缝处等部位应着重进行打磨处理,对模板缝缝部位的混凝土沟槽通过打磨仍不能达到要求的需进行腻子修补,修补厚度不大于3mm,修补完成再进行打磨处理,打磨完成后底面平整度使用靠尺进行检测应控制在±4mm以内。

  初磨完成后使用280目砂纸进行二次处理,以保证基层表面的平整、打磨的痕迹做到更小,喷涂面漆后达到平整、光滑的效果。

  3、涂刷界面剂:

  施工环境须干燥,相对湿度应小70%,通风良好。基面及环境的温度不应低于+5℃。

  搅拌:每袋粉料(20公斤)加10升的水(水:粉=0.5:1),须用电动设备进行搅拌,搅拌成均匀的稀浆状。

  涂刷与干燥:用滚筒或毛刷把浆料涂刷到基面上,不能漏刷,然后让涂面干燥(约12小时)。

  养护与成品保护:必须加强通风,自然养护即可,待浆料实干(表面变灰黑色)并确认完全封闭基面后组织验收,验收通过后方可开展后续的工序。

  4、涂刷底漆

  涂装前保证墙体充分干燥,混凝土、抹灰墙面应有足够的养护期。

  墙体湿度—砖石、砂浆墙面的湿度应在10%以下。

  水泥墙面的碱性—混凝土、水泥沙浆墙面的碱性应保证PH值小于10。

  施工时无需稀释,施工不易时可加清水1%--5%搅拌均匀,施工工艺可采用滚、喷、刷的方法施工,要求滚刷均匀、无漏刷、无堆积、涂层表干30min(25℃),实干24h(25℃),涂刷时间间隔≥12h。

  5、涂刷面漆两道

  面漆涂刷要求:

  a. 保证墙体充分干燥,混凝土、抹灰墙面应有足够的养护期。

  b. 墙体湿度应在10%以下。

  c. 水泥墙面的碱性—混凝土、水泥沙浆墙面的碱性应保证PH值小于10。

  d. 用适当工具除去墙体表面的灰浆渣及突起部位。

  e. 细小油脂污物及粉尘使用中性清洁剂或溶剂清洗,或用湿布擦洗,以清除所有污迹。

  外墙漆在常规情况下不加水稀释,施工不易时可加2%-4%清水稀释,并要充分搅拌均匀,但不要高速搅拌。在涂漆之前,要求基面达到平整、光滑,线条平直,然后喷涂面漆。涂漆时要求:喷涂应均匀,无漏涂、无堆积、无透底现象。涂层表干50min(25℃),实干48h(25℃),第二遍喷涂需与第一遍喷涂时间间隔24h。养护10天后完全成膜并达到最佳状态。

(文章版权归作者所有)

本文刊发在《幕墙设计》杂志2018年第六期



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