1 引言

　　當(dāng)今的建筑在造型上已經(jīng)呈現(xiàn)多元化的發(fā)展，一些新派建筑師不滿足于設(shè)計(jì)中規(guī)中矩的建筑形式，許多極富視覺沖擊力的建筑越來越多的呈現(xiàn)在我們面前。曲面建筑，特別是雙曲面的建筑造型越來越多的應(yīng)用在劇院、場館等大型公共建筑造型中。以往只是作為建筑造型中的個(gè)別單體，現(xiàn)在已經(jīng)大范圍的應(yīng)用到整個(gè)建筑造型中。山東臨沂大劇院就又是一個(gè)有特色、有代表性的曲面異形建筑。整體建筑效果見下圖示意。(如圖1.1.1-1.1.2)

　　1.1、工程概況

　　臨沂大劇院位于臨沂北城新區(qū)城市中軸線上，是集劇院、多功能廳、音樂廳、電影院以及商業(yè)與一體的綜合文化娛樂設(shè)施。是臨沂最重要的文化陣地。總建筑面積約71080平方米。主要功能包括：1400座劇院，600座音樂廳，800座電影院及部分商業(yè)。

　　大劇院立面的局部實(shí)墻則與飄逸的屋面相呼應(yīng)，和諧統(tǒng)一。音樂廳電影院一側(cè)則通過立面的竹簡意向，形成富于韻律感的建筑節(jié)奏，同時(shí)竹簡意向更具臨沂地方特色。建筑細(xì)節(jié)和裝飾語言注意挖掘臨沂歷史文化中的寶貴財(cái)富，臨沂大劇院是臨沂市重要的文化設(shè)施，也是弘揚(yáng)地方文化，豐富群眾文化生活，提高全民文藝欣賞水平，建構(gòu)和諧社會(huì)的一項(xiàng)重要建設(shè)項(xiàng)目。

　　1.2 、工程特點(diǎn)

　　幕墻作為建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是整個(gè)建筑外立面視覺效果的最直接表達(dá)形式。幕墻的表現(xiàn)效果直接關(guān)系到建筑師設(shè)計(jì)理念的表達(dá)，所以幕墻的設(shè)計(jì)及施工至關(guān)重要。本幕墻工程的幕墻形式包括：疊級(jí)式玻璃幕墻、全玻璃幕墻（詞條“全玻璃幕墻”由行業(yè)大百科提供）、開放式石材幕墻、鋁板幕墻和具有裝飾性的曲面直立鎖邊鋁鎂錳金屬屋面。為了能讓幕墻將設(shè)計(jì)理念表達(dá)的更加淋漓盡致，我們從以下幾個(gè)方面入手：

　　a、作為人流量非常大的公共建筑，安全可靠性是首要考慮的因素。為了確保在安全上的萬無一失，我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了嚴(yán)格的計(jì)算，所有重要部位均用sap2000和3d3s進(jìn)行了對(duì)比復(fù)核。

　　b、 在充分理解和尊重建筑師設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上，根據(jù)幕墻形式的特點(diǎn)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)、精心施工，使這座建筑能充分體現(xiàn)出美觀大氣、雄偉壯觀，富有內(nèi)涵的視覺沖擊效果。

　　c、在經(jīng)濟(jì)性方面，在充分滿足安全和建筑效果的情況下，充分挖掘優(yōu)化空間，最大限度的提高材料的綜合利用率。同時(shí)考慮到施工工藝方面應(yīng)注意的事項(xiàng)，盡量實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化型材，工廠化加工，盡量減少施工現(xiàn)場的工作，最終達(dá)到了降低成本提高效益的目的。

　　2、異型金屬（詞條“金屬”由行業(yè)大百科提供）屋面和幕墻的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)

　　2.1、扇形斜面金屬屋面系統(tǒng)的構(gòu)造

　　臨沂大劇院的屋面系統(tǒng)，是由大劇院和音樂廳兩棟相對(duì)獨(dú)立的扇形斜面螺旋狀大型金屬屋面組成。建筑外觀均為異型曲面，金屬屋面和幕墻系統(tǒng)造型復(fù)雜。主體結(jié)構(gòu)（詞條“主體結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）為鋼結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)，其頂部是扇形分布的金屬屋面板，鋁鎂錳金屬屋面板的厚度為0.9mm，采用了高直立鎖邊，在屋面的邊部檐口處設(shè)置了排水天溝和弧形曲線鋁收口板。(如圖2.1.1-2.1.2)

　　由于其體型和功能的要求，對(duì)金屬屋面來說，其設(shè)計(jì)與施工的難度很大，必須結(jié)合實(shí)際工程情況采取特殊的、能夠適應(yīng)本項(xiàng)工程的結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)（詞條“節(jié)點(diǎn)”由行業(yè)大百科提供）設(shè)計(jì)和施工工藝方案，才能順利完成本項(xiàng)工程。本工程屋面系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造如下：

　　主體支撐結(jié)構(gòu);支撐龍骨，可進(jìn)行雙向調(diào)整的連接機(jī)構(gòu);鋼底板，厚度0.8mm的鍍鋅鋼板; 隔聲層，用50mm的玻璃棉壓實(shí)至25mm;防水板T型支座系統(tǒng);保溫層（詞條“保溫層”由行業(yè)大百科提供），100mm保溫棉;防水隔氣層;鋁鎂錳金屬屋面板，厚度為0.9mm，高直立鎖邊;板的表面按建筑要求的顏色進(jìn)行氟碳噴涂。(如圖2.1.3)

　　本工程金屬屋面C區(qū)屋面是一個(gè)坡度較緩斜度較小的過度段，實(shí)際坡度只在2%左右(小于規(guī)范最小坡度3%的要求)，由于造型的要求和構(gòu)件自身撓度的影響，對(duì)屋面排水有著較大的影響，這一問題就成為本項(xiàng)目的重要難點(diǎn)。

　　由于本項(xiàng)目的鋁鎂錳直立鎖邊金屬屋面板除要保證其自身物理性能外，還要起到外裝飾面的作用，所以面板的連續(xù)性不能破壞。我們經(jīng)過了多次方案比較和論證，最終確定了通過設(shè)置多條隱形天溝的方法，使屋面的匯水面積減少并能夠迅速排出屋面板內(nèi)的積水，在不影響建筑效果的前提下解決這一難題。這種方法和技術(shù)已經(jīng)申報(bào)了國家專利。(如圖2.1.4)

　　另一方面存在的難題是該建筑的屋面為斜面扇形螺旋面，這對(duì)金屬屋面板的找形、定位、放樣、加工、施工等各方面提出了很高的要求。針對(duì)以上問題，我們通過犀牛軟件來建模找形，然后確定出每個(gè)支座的坐標(biāo)。然后利用cad三維立體模型對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行線性建模，在整個(gè)模型中可以很清楚的表現(xiàn)出每個(gè)龍骨和面板的位置和大小，特別是復(fù)雜造型和收口位置，為后期的施工和提料奠定了基礎(chǔ)。而且對(duì)龍骨的定位和結(jié)構(gòu)的安裝也起到了指導(dǎo)作用。(如圖2.1.5-2.1.6)

　　2.2、鋁鎂錳高直立鎖邊金屬屋面板的性能分析安裝要點(diǎn)

　　防水性能的保證和屋面板熱變形性能的分析：本工程采用的是直立鎖邊屋面板型，板肋直立，使得其排水斷面幾乎不受板肋影響，所以有效排水截面較普通板型更大，加之板肋較高65mm，更能保證屋面板在坡度平緩情況下的防水性能，同時(shí)使屋面的適應(yīng)性更強(qiáng)。

　　金屬屋面系統(tǒng)利用板的折邊變形和板肋空隙來制調(diào)整熱脹冷縮。對(duì)每塊400mm寬的金屬屋面板，可調(diào)節(jié)的量可達(dá)5mm，在總的可調(diào)整量內(nèi)完全可以吸收該方向的結(jié)構(gòu)位移。

　　能有效吸收屋面由于熱脹冷縮而產(chǎn)生的橫向變形和由于底部結(jié)構(gòu)的不均勻沉降而產(chǎn)生的垂直變形。金屬面板的固定座和下部的保溫材料及鋼檁條跟隨主體結(jié)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)，而板面的折邊可以吸收大量的形變。在沿板肋的縱向，板更有足夠的撓度吸收可能產(chǎn)生的豎向形變。

　　在板的長度方向 屋面板和鋁合金固定座采用機(jī)械咬合的方式來連接，屋面板通過機(jī)械咬合力扣合在鋁合金（詞條“合金”由行業(yè)大百科提供）固定座的梅花頭上，但屋面板仍可以在鋁合金T碼固定座上自由滑移，固定座自帶橡膠隔熱墊以消除冷橋的影響，固定座與面板咬合處應(yīng)在應(yīng)安裝前倒角，以減少面板自由伸縮時(shí)與固定座頂端的磨擦影響面板使用功能和耐久性。此種連接方式可充分吸收屋面板由于熱脹冷縮在縱向產(chǎn)生的變形。

　　在金屬屋面系統(tǒng)安裝前，支撐結(jié)構(gòu)的精確定位安裝十分重要。施工現(xiàn)場根據(jù)三維模型中的空間尺寸坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)龍骨進(jìn)行安裝。其安裝精度（詞條“精度”由行業(yè)大百科提供）將直接影響著最外層的鋁鎂錳直立鎖邊板的安裝精度。(如圖2.2.1~2.2.4)

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