超复杂双曲面玻璃幕墙设分享

该建筑由五层钢筋混泥土结构、钢结构玻璃幕墙及采光顶、马鞍形玻璃通道和四个各具象征意义的玻璃旋体组合而成。在建筑物中部设置了一个由异形玻璃拼接的马鞍形玻璃通道贯穿整个建筑，将北立面的玻璃幕墙和南立面的石材幕墙连接。




工程名称：北京天文馆


幕墙形式：双曲面玻璃幕墙


幕墙结构设计师：张涛


幕墙面积：1-3万平方米


支持体系：混凝土结构


面固定体系：明框幕墙


施工方式：单元式幕墙施工


设计单位：中国航天建筑设计研究院


建筑师：吕琢


北京天文馆北立面效果图






T型钢横梁作为细部脉络在这里被设计加工成一道道婉转绵延的曲线，由北向南贯通主体建筑，每根T 型龙骨除平面弯曲外，主惯性轴还要与双曲面玻璃的表面成正交，使之被设计成横截面绕平面弯曲轴线连续旋转的杆件。





南北入口拱门以外的双曲面玻璃由于在室外，因此设计成6+1.52（PVB）+6+9A+8 中空夹胶玻璃。室内中间通道顶部为6+1.52（PVB）+6 热弯夹胶玻璃，水平横向胶缝仍以1m 为模数形成等高线，玻璃加工与定位也以此为准，所有胶缝与南北的玻璃和石材连通，使得在整个建筑表面形成一个广义的连续光滑的空间曲线，玻璃幕墙与石材幕墙过渡自然，最终通过天文馆的建筑形体构造了宇宙时空的完整概念


马鞍型玻璃幕墙结构轴侧图


1.钢管主立柱?800×16mm


2.T型钢管横梁75mm×75mm×5mm


3.方通钢管立柱130mm×75mm×5mm


4.钢结构弧型拱梁?273×10mm


5.钢结构弧型拱梁方通130mm×75mm×5mm


6.钢结构弧型大梁?273×10mm


7.钢结构弧型拱梁?273×10mm


8.混凝土结构柱


9.钢结构弧型落地大梁?450×10mm


马鞍通道北门平面图

1.电动平滑玻璃门12mm

2.氟炭喷涂铝板THK.2.0mm

3.钢结构弧型拱梁?273×10mm

4.中空夹胶玻璃6+1.52+6+8mm

5.钢化玻璃门12mm


6.氟炭喷涂铝板THK.2.0mm




马鞍形玻璃幕墙立面钢结构安装图

1.130mm×75mm×5mm钢方通
2.钢结构弧型大梁?273×10mm
3.钢结构弧型拱梁?273×10mm
4.T型钢75mm×75mm×5mm





马鞍形入口结构平面分格图

1.钢管主立柱?800×16mm

2.钢化夹胶玻璃肋10(FT)＋1.52PVB＋10(FT)

3.钢索及玻璃肋连接件

4.钢结构弧型拱梁?273×10mm

5.混凝土结构柱

6.夹胶玻璃6＋1.52PVB＋6

7.钢结构弧型拱梁方通130mm×75mm×5mm

8.钢结构弧型大梁?273×10mm

9.钢结构弧型落地大梁?450×10mm



马鞍通道北门入口立面图

1.钢化面玻璃12mm




马鞍型玻璃幕墙剖面图

1.采光顶结构I36a工字钢

2.不锈钢吊索

3.钢化夹胶玻璃肋10(FT)+1.52PVB+10(FT)

4.中空化夹胶玻璃6+1.52PVB+6+9A+8

5.钢结构弧型立柱,方管130mm×75mm×5mm

6.混凝土结构柱

7.混凝土结构楼板

8.钢结构弧型大梁?273×10mm

9.夹胶玻璃6+1.52PVB+6

10.缺口不锈钢护拦?75×5mm

11.铯钾放火夹胶玻璃6+1.52PVB+6

12.钢结构拱门弧型立柱桁架?130×75mm×5mm




幕墙T型梁标准节点图

1.中空玻璃

2.内扣压板K-01

3.外扣帽K-02

4.绝热橡胶垫（通长）

5.T型钢龙骨




由于该结构体系为空间变化，形体复杂，一方面要保证龙骨结构视觉造型上的艺术性，另一方面还要控制钢结构加工、安装的误差。

在结构设计中采用专用3D建模软件，准确确定弦体曲面位置和结构的空间参数，以保证施工图设计和加工工艺的精确度；工厂加工时采用了三维刚性胎模控制、检测几何尺寸保证每根钢管的空间弯曲度；现场安装时将每根钢管的电脑定位座标用全站仪三维空间定位，再用激光经纬仪配合跟踪测量，以确保玻璃安装时准确无误。

在北京天文馆新馆玻璃幕墙和玻璃旋体施工中采用了多项新工艺、新材料、新技术，其难度之大精度之高为国内钢结构和幕墙的设计、安装所不多见的，其中许多地方都打破了常规，为国内幕墙特殊异型钢结构的安装，积累了丰富的经验。