摘要:本文主要介绍了凹凸铝板骨架的由来，制作过程，安装的步骤，验证方法，可参考的相应规范规程。
关键词:钢桁架、优化设计、制作、安装
1.工程概述
该项目设计旨在打造一个以环保及绿化为主题，文化与科技相结合，现实与虚拟交错为特色的文化创意园区；外立面设计灵感来自于视觉艺术，以创意发展为主要方式，打造具有国际竞争力的 “粤港澳—中国文化创意城”。一期建筑主体由三幢塔楼和裙楼组成，其中三幢塔楼如三把“交椅”稳坐裙楼之后，同时利用文化环连廊与裙楼合围形成“中国心”花园露天广场。塔楼外立面主要采用框架式玻璃幕墙系统、渐变式层间铝板/格栅造型系统，裙楼则辅以蜂窝或穿孔铝板幕墙镶嵌玻璃幕墙，而屋顶幕墙为直立锁边金属屋面并辅以穿孔造型铝板。创新的幕墙系统组合使单体建筑融为一体，构成曲线轮廓极富科幻感、视觉效果极具冲击感的大型综合体建筑。项目的主要建筑单体都由裙房联系在一起，而简单、流动的曲线形态最适合表现出项目环形一体式的综合体建筑。东侧文化主题场馆的屋顶根据室内空间需求自然起伏，立面水波状的曲线暗示了横琴的海洋性格。裙房靠中心公园层层退台，并有台阶相连，为每层创造了绝佳的室外平台和景观视线，同时也为室内的防火疏散提供了有力条件，而独特的玻璃栏板彩釉图案亦为中国心花园勾勒出独特视觉景观。三栋塔楼立面简洁明快，塔楼底部的曲线与裙房融为一体，强化建筑的整体性，令人耳目一新。
项目用地总面积 93137.04 ㎡，总建筑面积341260.94㎡，其中地上建筑面积259478.50㎡，地下建筑面积85987.00㎡。包括BCD区三大区组成，其中B区主要由2栋建筑高度 102m的塔楼及4层裙楼组成，建筑层数为24层，其地下2层。C区主要由1栋建筑高度 99m的塔楼及5层裙楼组成；建筑层数为24层，地下2层； D区建筑由建筑高度 38.3m类波浪造型的大商业裙楼组成；建筑层数均为4层，地下2层。工程外装饰主要包括玻璃幕墙、石材幕墙、铝板幕墙、采光顶、金属屋面及钢结构幕墙等幕墙系统分项，总面积约115529平方米。其中凹凸铝板主要应用D区立面，总面积约36365平方米。
2.设计优化思路的由来
D区建筑整体为类波浪造型，为达到更完美的效果；在立面竖向分格上进行凹凸、进出的曲线变化，暗含沿海城市波浪的造型，体现地方特色。原设计为框架式幕墙系统，采用钢型材作为骨架，现场进行焊接施工，基于外立面的特殊性，如现场焊接每个点需要进行三向定位，将非常困难及工作量巨大；所有焊接都交给现场，工作量也过大，工期亦将难以估计。可以想象，施工人员需要在空中进行这种三向定位的焊接安装，难度、质量、效率可想而知。如何在限定工期内，保质保量，安全高效的、完美的将此建筑给穿上漂亮、美丽的“外衣”。势必需要进行相关优化、安装思路调整，鉴于工程项目的特殊性，材料属性的调整肯定不能算是重点，重点应该是如何让现场安装更加简易、定位更加简单，效率更高。而如何将这种特殊立面骨架让现场更加简易安装、定位方便简单、提高效率呢？经过多方调查、论证及考量，钢桁架成为一个很好的思路；在工厂将钢骨架以钢桁架的形式焊接完成后（将造型用骨架先焊接于主副骨架上），直接运往工地安装（工地只需定位标高点及控制进出位置）；而因横向分格大部分仅为400mm~700mm,钢立柱即采用主副立柱相结合的形式。大大减少现场焊接工作量及相关放线等。加工安装顺序如下：
（1）按照要求将造型用副骨架焊接与主立柱上；（具体位置可由计算机根据实际外形得出；大大减小现场工作量，亦可实现成批量生产加工，亦可提高焊接质量；完成后并应贴上标签，标签内容须包括编号及大概使用位置）
（2）在主立柱上焊接一小段角钢；（此角钢为上墙时次龙骨上的横向骨架定位点；此种做法使现场施工简单方便、减少现场反复的测量量，提高施工效率，有利于施工工期保证）
（3）在副立柱上焊接造型用骨架及横向骨架；（具体位置可由计算机根据实际外形得出；大大减小现场工作量，可实现成批量生产加工，亦可提高焊接质量；完成后并应贴上标签，标签内容须包括编号及大概使用位置）
（4）埋设预埋件；依据施工图要求，与结构同步埋设预埋件，不应出现漏埋或埋件型号出现错误使用情况。
（5）安装钢连接件；依据设计要求在骨架吊装前预先将钢连接件安装到符合要求位置（以保证钢架吊装到符合要求位置后，能直接进行与钢连接件的连接操作）
（6）依据施工进度、顺序等要求将对应钢架从仓库等储存地运往施工区域；
（7）现场吊装主立柱（将对应立柱吊装于对应位置，利用螺栓、焊接等连接方式将立柱连接于钢连接件上；施工中需要注意控制标高及进出位置）；
（8）吊装副立柱（将对应横向骨架搭接于对应主立柱上原预留角钢处，利用螺栓、焊接等连接方式将其固定于主立柱上并注意控制进出位置、标高位置）；
（9）复测、微调、检查；（进行必要的检查；以保证施工质量、外形要求等，以避免在进行后续工序时方才发现前期工序的缺陷，造成整改、调整、拆除等一切不利于现场施工及影响工程进度的因素）
(10)完成上述工作后，在保证满足相关要求及相关规范的前提下；方可进行后续工作（如面板、防火材料、保温材料等的安装）
以上顺序步骤并非一成不变，亦可依据现场施工要求、顺序等情况进行适当、必要的调整，从而更好的保证质量、工期等相关要求。
当然，如果条件允许的情况，钢桁架的加工，也可以在材料未上墙现场进行加工制作；以减小成品钢桁架的运输压力；但必须保质保量，严格按照国家规范、技术要求等相关内容进行加工制作。
3.计算验证
依据工程实际，选择某一典型位置对立柱进行计算验证。
3.1荷载计算
基本风压：W0=0.85 kN/m2
场地类型：
抗震设防烈度：
气候条件：
结构类型：
建筑类别：
基本标高：A类
7度（0.1g）
珠海市属夏热冬暖地区；
钢筋混凝土框架
商业建筑
H=18.85 m
18.85 m高处阵风系数：βgz=1+0.6×(Z/10)-0.12=1.556
18.85m高处风压高度变化系数：μz=1.284×(Z/10)0.24=1.495
风荷载体型系数：-1.6
风荷载标准值：Wk=3.164 kN/m2
幕墙分格宽度：B=1392 mm
幕墙立柱风荷载线值标准值qwk’=4.404kN/m
面板总厚度：t=20 mm
自重荷载标准值：Gak=20x25.6/1000=0.512 kN/m2，取0.6 kN/m2
自重荷载线值标准值：qG=1.392x0.6=0.835 kN/m
地震荷载线值标准值：qe=0.334 kN/m
蜂窝铝板重力标准值：Gak=0.07 kN/m2
自重荷载线值标准值：qG=0.07x1.392=0.1 kN/m
地震荷载线值标准值：qe=5x0.08x0.1=0.04 kN/m
基本组合：1.2自重+1.4风荷载+0.65地震荷载
标准组合：1.0自重+1.0风荷载
3.2 荷载施加（因外形较复杂，直接建模后采用SAP2000软件进行相关计算）
模型建立及相关荷载施加：
3.3 骨架强度校核
基本设计组合的作用下，入口门骨架钢结构基于中国《钢结构设计规范》GB50017-2003进行校核，SAP2000软件得到的应力比如下图所示：
由软件计算可知，取中间部分骨架最大应力大小为：0.913< 0.95，即骨架强度及稳定性满足要求！
3.4 骨架挠度校核
在荷载标准组合作用下，骨架变形图如下图所示：
4.结论
通过上述分析，通过合理的设计，科学的试验和严格的质量控制，所述的钢桁架的做法连接可靠，使用安全，安装方便，有效的解决现场安装难度大、费时、费力问题。
设计的魅力在于永远无法被定义。其作为社会文化的外显成就，必定承载着时代精神与群体信仰的高度精中表现，这不仅仅是一种群体认同的结果，更是基于实用功能的精神寄托产物。在每一次宏观整体与微观细节的交融碰撞中，衍生的是思维模式的灵动，也是对自身内在学识与职业精神的挑战。建筑师更精于此道；如何给这些建筑穿上完美无瑕的“外衣”，亦是我们幕墙人的职责所在。人类的思路是无穷的，自然风光无限；现今的建筑设计更加重视人文、环境、实用相结合，导致出现许多形态各异的建筑。这些建筑如果按照传统的思路去解决问题，那么必将苦不堪言，亦无法达到我们的预期。打破思路，放开禁锢的思维方式，多想、多看、多做、多实践，多尝试，必将得到我们期待的结果。
参考文献:
[1]《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001.
[2]《建筑抗震设计规范》GB50011-2001.
[3]《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003.
[4]《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001.
[5]《钢结构设计规范》GB50017-2003.
[6]《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002.
[7]《建筑幕墙》GB/T 21086-2007.
论文作者:杨兴忠
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/13
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