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北京首都国际机场三号航站楼适应超大型复杂曲面网架变形的天花体系设计 免费猫

发布时间:2020-02-17 13:49:20 阅读: 来源:冷冻机厂家

北京首都国际机场三号航站楼适应超大型复杂曲面网架变形的天花体系设计

广东省建筑装饰工程有限公司 曾思成 蓝建勋 冯秉和 许艺晖 罗维雄 【摘 要】北京首都国际机场T3B新航站楼超大型双曲面网架屋面下弦铝条板吊顶的设计在国内无规范及先例可循,通过一系列研究、设计、试验,设计出具有三维可调的六角球面法兰组件及骨架单元组件,创造性解决了天花体系结构适应双曲面的空间变化、协调网架变形和施工误差等关键技术,设计成果达到了国内领先水平,对同类工程有借鉴意义。【关键词】适应 复杂曲面 网架 变形 天花体系 设计Adapt for the changes of super-hyperbole roof space and the movement of ceiling system designZeng si cheng Lan Jian xun Feng bing he Xu yi hui Qi xiaojian Luo wei xiong(Guangdong Construction Decoration Engineering Co.Ltd,510080,Guangzhou,China)Abstract: Aluminum slats integrated ceiling of ultra-large hyperboloid net brace lower boom ball is not quite often in China now. So there is not too much experience for the design of keel, aluminum slats become hyperboloid with net brace shape and the installation technology. During the integrated ceiling construction work located in the lower boom of ultra-large hyperboloid net brace for Beijing Capital International Airport T3B, we create a new design and construction technology for aluminum slats integrated ceiling of ultra-large hyperboloid net brace lower boom ball. Also it gives reference to other big ceiling construction with ultra-large curved surface. Key words: Adapt, ultra-large, super-hyperbole, roof , changes ,space ,movement, ceiling system ,design 一、工程概况1.北京首都国际机场3号航站楼工程(图1)是我国现规模最大的具有世界一流功能和特色的国际航空港,工程总投资250亿元,是国家重点工程,首都标志性建筑,也是2008年奥运会最重要的配套工程,其规模宏大、举世瞩目。该工程是装修行业的一个罕见、特大型工程,其中仅T3B吊顶面积10万㎡,造价就达1亿多元。 图1 3号楼效果图 2.T3航站楼分为T3A、T3B和T3C三部分,其中T3B工程(图2)主楼建筑面积约38.7万m2,南北方向长约958m,东西方向宽约775m,平面布置呈“Y”字形,呈飞行体状,建筑造型新颖、独特。屋顶为大面积、大跨度双曲面钢网架结构,核心区双曲穹拱形屋顶高42m。 图2 T3B鸟瞰图 图3 T3B天花3.首都机场3号航站楼T3B国际港面积10万㎡的巨型双曲面钢网架之下是铝条板吊顶系统,造价达1亿元,吊顶采用半开放的金属条形板,所有条板均为南北方向,支撑框架需按照屋面钢网架颜色渐变,分区做C1~C16等十六种不同的颜色,抬头看屋顶就知道自己位于哪个区域了,屋顶的白色条纹永远都是南北向,所以永远不用担心迷失方向。中央大厅顶部局部做吸音吊顶。吊顶要保证拼图的线条直线度,即要可作单、双曲面变化营造宏大气势,又要保证吊顶系统的绝对安全可靠(图3)。二、需解决的关键技术问题超大型双曲面网架下弦铝条板吊顶龙骨、铝条面板吸收网架运动和成双曲面变化的设计无现成的规范和先例可遵循(图4)。设计上需要解决以下关键技术: 图4 T3B网架图 1.天花体系要满足以屋面网架下弦球为固定点和适应双曲面的空间变化。 2.天花构造要适应网架雪荷载作用下沉、热胀冷缩等变形运动。 3.该系统要简单可靠,施工工艺先进。构件工厂加工,现场装配作业,能产生明显的经济效益。 传统天花系统无法满足上述要求,需设计创新。三、吊顶系统设计 总体设计思路:网架主屋面下弦吊顶主要由工厂预制的 三角形单元板块组成,单元框架通过六角球面法兰连接构件与网架下部球节点吊挂固定,六角法兰连接构件可以三维调节,适用双曲面屋面上不同的固定条件。 图5 设计构思天花图 龙骨框架通过六角球面法兰,实现随着房顶的曲率旋转而体现天花吊顶的双曲面变化。天花铝条形板通过支架与单元龙骨框架固定在一起。在平面投影图上,天花铝条形板被设置成整齐间距,它与结构布置网格和柱位置一致,该平面图上的位置应投影到吊顶的设计曲面表面上。每条吊顶板能从吊顶安装单元上方便地拆卸,每个吊顶三角形单元能整体拆卸,以便进行维护和更换。 1.整个吊顶系统是由三角形吊顶单元组装而成(图6)。 2.每个三角形吊顶单元之间通过六角球面法兰相连接成六边型安装单元(图7)。与屋面网架的布置规律一致。 图6 三角形吊顶单元 图7 六边型安装单元 3.六角球面法兰及吊轴组件(图8、9)及作用 六角球面法兰可通过吊轴组件上下调节至合适,水平可360。度旋转,左右可作60度倾斜,其三维可调满足了三角形吊顶单元的曲面变化。六角球面法兰的球面螺栓采用奥氏体不锈钢件,铸造工艺满足GB2100-80要求。 图8 六角球面法兰及吊轴组件 图9 六角球面法兰与三角型龙骨连结作用示意 4.吊杆与网架球节点的连接 4.1当单元交点上没有下弦球结点时,此时通过三根长度可调节的吊杆上端与网架球上弦节点连接,下端与六角球面法兰螺纹吊杆连接。中心吊件具体构造(图10)。吊顶不应以网架的杆件做连接条件。 4.2吊杆与网架下弦球节点的连接采用螺纹式吊杆。螺纹吊杆与网架下弦球节点的连接根据网架球的不同有两种不同方式: 图10 杆件组件 (1)网架下弦球为焊接球时,直接在网架球上焊接一个焊接支座,螺纹吊杆直接通过螺栓螺纹拧紧在焊接支座上(图11)。 图11 连接件直接与网架球焊接 (2)当网架下弦球为螺栓球时,时由于不能在网架球上直接焊接,螺纹吊杆焊接在一个转接钢板上,转接钢板中心通过φ20×40螺栓与螺栓球底面的螺栓孔连接(如图12、13),转接钢板为φ350×12可消除球节点位置不准造成的施工误差(球节点位置误差≤150mm),保证拼图的线条直线度。 图12 连接件与螺栓球螺栓连接 图13 吊杆与网架下弦球节点的连接 5.天花骨架。安装系统框架结构位于吊顶面板的上部,主龙骨截面为三角形,截面形式对顶棚的整体外观的视觉影响最小,加设截面为菱形的副龙骨以防止三角形在大跨度时的挠度变形(图14)。它们之间通过Y形连接件(如图15)组装成三角形单元,三角形单元水平方向的安装误差通过可调Y形连接件与主龙骨上的调节孔作水平移动调节水平误差和运动。 图14 主副龙骨拼接 图15 Y形连接件组装完成后,将三角形龙骨架体安装在球面六角法兰上,三角形龙骨每一个角与六角法兰相应的角连接,三角形单元随曲面的变化和适应网架的下沉等运动,通过该六角球面法兰球面螺杆的三维转动实现。(如图16),通过可调连接叉作水平移动调节水平运动和统一区域三角形龙骨尺寸。龙骨安装完后,必须调平,使龙骨表面平整度、接缝宽度和起拱符合设计要求。安装误差10m长度内不超过1.5mm。龙骨采用挤压成型铝合金,型号为AA6063T5,壁厚不小于3mm。 图16 六角球面法兰实现三维转动 6.天花吊顶面板安装设计。铝条型天花面板截面呈U型,它通过特制的弹簧安装扣紧固(如图17、18、19)定在主副龙骨上。天花吊顶面板安装先将条板的单侧安装边卡入安装扣的一侧内,用手向内捏另一侧安装边,上推限位弹簧,松手后另侧安装边因回弹卡入安装扣的另一侧内。面板调平是整个天花吊顶一道关键工序,它的施工质量决定了整个天花外观效果。铝条形面板选用铝锰合金,合金牌号:AA3005或AA3105。厚度不小于0.8mm。 图17 天花面板 图18 连接件图 图19 弹簧安装扣 7.收边处理。 7.1与中柱的可移动连接。矩形钢管与钢柱直接焊接,矩形插芯钢管可适应沿柱的径向的调整要求,双挂耳件采用M16×10螺栓连接,使其可绕中心转动,适应倾斜角的需要(如图20)。 图20 中柱的可移动连接7.2与外玻璃幕墙的收边处理(图21)。8.伸缩缝的处理。钢屋网架受温度影响很大,为保证天花吊顶整体效果,当金属条形面板分缝与伸缩缝方向一致时,适当加大该处的分缝宽度,满足温度伸缩要求,避免金属条板在网架伸缩时相碰;当金属条形面板分缝与伸缩缝方 图21 收边处理向不同时,设置一条假缝,即在该伸缩缝处增加一段长度约为50cm~60cm的外廊尺寸略小的条板,将该条板插入伸缩缝两边的面板内,一端固定,一端放松,该条板就可以随着网架的变化而变化,不影响天花整体观感效果。 9.检查口设计。吊顶设有向下翻转的带铰链的检查口和紧急下降逃生口,以便进入或逃出屋面网架间的维修马道(图22、23)。 图22 检查口平面位置图 图23 检查口剖面图 10.表面涂面处理。所有铝板要求采用双面预滚涂珐搪瓷烤漆工艺处理。 11.吊顶系统的抗振防松处理。考虑到北京地区为8度抗震设防及航站楼内轻轨的影响等因素,故对所有的构件连接加弹簧垫圈或作点焊处理。 12.整个吊顶系统的重量为12kg/m2小于最大允许重量18kg/m2,面板与龙骨安装后,面板能承受160N/㎡的静载荷,最大弹性变形量不大于10mm,塑性变形量不大于2mm。安装面板所需的吊挂件能承受150N的静拉力,无明显塑性变形。四、经济、社会效益 通过具有三维可调的六角球面法兰组件及骨架单元组件的创造性设计,解决了超大型双曲面网架屋面天花体系结构适应双曲面的空间变化、协调网架变形和施工误差等问题,创造了与传统天花体系不同的适应双曲面网架变形和运动的新天花体系,经专家鉴定达到国内领先水平。设计成果在国家重点工程、北京首都国际机场T3B新航站楼工程施工中成功应用,确保了该工程的质量、安全和工期,达到了省材、环保、高效、工厂化加工的要求,设计达到了国内领先水平,实现了预期效果(图24、25),受到业主及各方好评,产生了明显的经济、社会和环境效益。 图24 指廊天花 图25 核心区双曲面天花 目前,全国各地相继兴建了许多规模宏大的公共建筑,如机场、会展中心、体育馆、科学中心等,这些大空间公共建筑大都采用了复杂曲面网架屋面结构形式和装配化施工技术,该设计成果对同类工程有较大的借鉴意义和指导作用,有较高的应用推广价值。

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