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蚌埠幻彩铝复合板在体育场屋面的应用

    1  大地盘龙，双龙戏珠   蚌埠奥体中心体育场是安徽省重点工程，位于蚌埠市陶山路以东、解放路以西、燕山路以南、货场八路以北，占地面积546亩。项目以中国传统文化中的神兽——“龙”作为设计理念，屋面及侧面为铝复合板板，以矩形和菱形为主，红白相间、相互叠加，呈鳞片状，鸟瞰犹如巨龙身披鳞甲盘桓在大地之上。           

 项目主场馆分南北两大区域：南面体育场身躯张扬、居高临下；北面多功能馆和体育馆相互盘桓、蓄势待发。两大区域之间是1座约50m高的火炬景观塔，塔顶为红色圆球状玻璃景观台，呈现被南北两条巨龙争抢的明珠之态  

 2  蚌埠幻彩铝复合板 构造层次       

 根据业主和建筑设计院的要求，体育馆和多功能馆的龙鳞板安装在屋面防水层以上，而连桥仅为装饰构造，使用拉索的结构形式安装。      

  2.1  屋面防水层构造层次       屋面防水层构造层次如下：       

 （1） 0.9mm厚直立锁边铝镁锰合金屋面板（S65/400，PVDF涂层）       （2） 0.49mm厚防水透气膜       （3） 50mm厚玻璃丝棉保温层（容重：24kg/m3）       （4） 1.2mm厚TPO防水卷材       （5） 2层12mm厚水泥纤维板隔声层       （6） 50mm厚保温岩棉（容重：80kg/m3）       （7） 0.8mm厚HV-900型压型钢底板       

 2.2  龙鳞板构造层次           

龙鳞板构造层次如下：       

 （1） 0.9mm厚直立锁边铝镁锰合金屋面板（S65/400，PVDF涂层）       （2） 直立锁边夹具（304不锈钢材质）       （3） 龙鳞板骨架支撑腿（60mm×60mm×3mm镀锌钢方管）       （4） 龙鳞板骨架（60mm×60mm×3mm镀锌钢方管）       （5） 4.0mm铝复合板       

 2.3  飘带拉索构造层次          

 飘带拉索构造层次如下：       （1） 10mm不锈钢拉索（304不锈钢材质）       （2） 不锈钢夹具（304不锈钢材质）       （3） 4.0mm铝复合板（带穿孔）         

3   幻彩铝复合板 实施过程       

 越是复杂的项目，实施的过程就越多荆棘和坎坷，不但需要凝聚项目上各岗位人员的智慧，同时还必需借助前沿的施工工艺和设计软件来实现。       

 3.1  龙鳞板设计流程       作为设计负责人，既非设计原创，也不负责安装，既没有权利拍板方案调整，也没法指挥现场工人。但是他却可以引导建筑师作出正确的判断，让下达的指令付诸实践，这就是在履行穿针引线、上情下达的职责。设计除了要完成自己的画图任务以外，从初设开始就要与建筑师沟通方案，到中期建施图阶段要与设计院沟通做法，到最后指导现场工人干活，几乎要与工作线上的每一个部门打交道，是贯穿整个项目的粘结剂，项目能否更快、更好地完成，设计在其中起到至关重要的作用。本项目的特色——龙鳞板从设计到最终完成就做了一系列的设计工作，流程如下：       

 （1） 招标阶段以前，与建筑师讨论龙鳞板施工的可行性并提出龙鳞板开缝式插接型材的设计方案，提供初步龙鳞板的节点图。       

 （2） 招标阶段向预算部门提供招标图纸，计算工程成本。       

 （3） 招标完成后，向建筑师及甲方汇报龙鳞板设计方案，为节约成本将多功能屋面板的尺寸加大、叠加程度减小，并征得设计院同意（见图6）。       

 （4） 配合设计院完成建筑施工图并反提屋面安装所需的结构条件。       

 （5） 施工图设计阶段，根据新讨论的方案设计施工图，向结构计算组提交准确的龙骨图纸和构造节点以便设计计算书。       

 （6） 向设计院汇报方案，提交终版施工图纸并签图。       

 （7） 施工图完成后，陆续向采购部提交龙骨、龙鳞板及各种配件的下料单。       

 （8） 全过程向玻璃、五金、铝板、型材等厂家索取技术支持，同时向对方做技术要求的交底。       

 （9） 向BIM组提供施工图，协助做犀牛模型。       

 （10）向项目公司做现场技术交底，包括整套的龙骨到板材的安装过程及注意事项（见图7）。       

 （11）根据BIM组模型提供的数据绘制龙鳞板加工图，整理龙骨坐标数据，向施工现场交底。       

 （12）向龙鳞板加工厂提供套裁数据并时时关注工厂用料情况以避免出现材料不够用、用错或浪费材料的情况。       

 （13）施工过程中整理现场发生的变更，例如本项目中体育馆吊顶铝板的变更。       

 （14）施工完成后做竣工图，提交总包（见图8）。       

 3.2  Rhinoceros 5建模       

 现如今，正是有了各种三维建模工具，建筑大师们无限的想象才能得以实现，越来越多复杂而不可思议的建筑才能一座座呈现在我们眼前。蚌埠奥体项目的龙鳞板，本身就是层层叠叠的构造设计，再加上屋面的圆滑曲折，致使二维CAD图纸不可能将其尽数呈现，因此，必须用到BIM的建模技术才能实现。本项目使用Rhinoceros 5建模后下料，使得下料尺寸更为精准。下面介绍Rhinoceros 5在本项目各阶段中的应用。       

 a.  前期       建立效果模型，与设计院、甲方讨论方案，直观反映实际完成效果和尺寸，方便甲方做出判断，节约沟通方案的时间。飘带板就是很好的案例，飘带板原设计为满铺，后修改为嵌入到结构洞口内安装的方案。通过建模、讨论，得到了设计院、甲方和总包的认同，节省了近1万㎡复合板（见图9~10）。通过模型可以导出施工图所需要的平面、立面、龙骨布置图、三维轴侧图等，方便、快捷、准确（见图11）。            

 b.  中期       根据确定方案实际尺寸建模及确定龙骨坐标，为后续加工图和现场安装龙骨做准备；根据现场提供的误差和反映的尺寸，灵活调整模型尺寸；调出各种现场及加工图所需要的数据，例如龙骨坐标及铝板尺寸（见图12~13）。          

  c.  后期       现场根据模型查找铝板编号并安排加工顺序，准确地查找项目完成情况，如有漏洞及时进行弥补（见图14）。           

 以上各阶段如没有Rhinoceros 5模型支持，从设计到施工都将困难重重。 

 3.3   幻彩铝复合板施工安装       

 龙鳞板的安装是本项目的重要环节，按惯例如为确保安装精度而去一一测量每个点，那么施工进度将无法保证。如果一味抓进度而忽略了精准度，那么完成的作品会有较大误差，效果上将大打折扣。因此，如何高效、准确地完成龙鳞板安装是本项目施工现场的重中之重。

后经与项目公司反复试验、沟通，制定了“1定2随3校核”的的施工原则：1定指定坐标，龙鳞板的安装位置主要靠两个坐标——基座顶点坐标和龙鳞板龙骨4角的顶点坐标；2随指在龙骨完成后龙鳞板跟随龙骨的安装位置进行安装，不再单独打点测量，同时也指在龙骨的安装过程中龙鳞板跟随龙骨之间的位置关系进行安装，不用每个龙骨都打点；

3校核主要是对前一阶段跟随安装所造成的误差进行校核并及时纠正，避免造成误差累计。总结起来就是第一步确定精准的坐标保证安装精度，第二步跟随安装保证施工进度，第三步边做边动态校核减少安装误差。       

 4  细节处理       在保证项目远观效果大气磅礴的同时，小细节同样不能放松，毕竟细节才是决定成败的关键。本项目着重在于3处细节设计，虽只是小小的细节设计，却是整个项目加分的关键。       

 4.1 龙鳞板开缝式插接型材设计       

 在以往的项目中，无论是玻璃还是铝板，缝隙的处理往往只是简单的打胶（见图18）。想要打出漂亮的胶缝，不但要控制胶的颜色和宽度，还常常要仰仗打胶师傅的个人功力。而本项目另辟蹊径，既然不好控制就不控制，改密封方式为干法密封。使用一组公母料插接型材，将传统的L型角码固定改为插接式固定，将板缝控制在4mm以内，从而无需打胶（见图19）。效果上由于是用型材来控制板缝宽度，所以缝隙精准度很高，缝隙宽均匀，两板之间的高度也能保持一致。施工上只需要将母料打一排钉，另一块板完全不需要打钉，靠型材的槽口来限制位移。       

 4.2  飘带板拉索设计      

  在本项目中首次使用张拉锁设计来固定铝板。众所周知拉索设计往往用于玻璃幕墙，主要是为了省掉笨重的龙骨，让外立面看起来简洁明了，增加透光率。但同样的做法用在铝板上也可以有相同的效果。本工程连接体育馆和体育场的连桥顶部一片片的飘带造型，效果上给人以轻便飘逸的感觉，所以绝不能带有笨重的龙骨，因此不锈钢拉索的设计有了用武之地。在受力上铝板较玻璃轻便、张拉小、柔性大，可以通过自身变形释放荷载，所以使用张拉索固定铝板用在此处是再合适不过了。           

 4.3  屋面板不锈钢夹具设计      

  随着建筑行业的竞争日益激烈，建筑师们的想象力也越来越丰富，光突突的屋面成为建筑师们发挥想象的最后一片净土。对金属屋面行业来说，简简单单铺设一层屋面板的项目已经越来越鲜见，每个屋面工程上或多或少都要留下建筑大师们的痕迹。

本项目的龙鳞板设计便很好地印证了这一点。但是对于屋面设计来说，防水才是首要需考量的问题，毕竟屋面设计先是防水设计，在防水的同时还要进一步确保结构安全。原本屋面系统自身是一套完整的防水体系，在不漏水的同时还要确保水流能够顺利流走，所以需要保证板面平整、线条平顺，更不能有任何的破损和漏洞。

而大师们的设计经常要打破这一常规，天马行空的想象和盘根错节的构造势必要固定于屋面之上。以往设计需穿透屋面板从内部龙骨上伸出钢支座，固定屋面上的装饰，这样的做法需要将伸出龙骨的部位做详细的防水处理，用焊接铝扣板、烤防水胶带、打密封胶，总之能防水的部件全部都用上，但是往往还是有漏水的地方。因为设计打破了屋面原本完整的系统，而防水能力全靠后补，存在很大的不确定性。

带着这一难题，屋面不锈钢夹具孕育而生。不锈钢夹具靠夹紧力与屋面板立边固定，不需要破坏屋面系统。在结构受力方面，不锈钢夹具作用在屋面板立边上，沿立边方向可以任意控制夹具的数量，以数量来均摊屋面装饰板给屋面带来的反作用力。本项目每组龙鳞板有4个固定点，每个固定点设两套夹具，因此，每组龙鳞板的反作用力均摊给8个不锈钢夹具来承担，受力极稳。