摘要：随着我国国民经济的发展，人民生活水平的不断提高，人们在注重建筑质量的同时也开始约来越多的关注建筑的美观程度。尤其在现代建筑物的顶部，为了出彩，建筑师做了很多设计创新，集多种功能于一身的建筑艺术。本文结合宁夏银川建发现代城屋顶斜锥体玻璃幕墙设计进行探讨。
关键词：现代建筑；高耸避雷针；斜锥体玻璃幕墙；设计要点
一、前言
在现代建筑设计中，建筑师追求建筑外观的新、奇、特艺术效果。斜锥体玻璃幕墙与高耸避雷针一体，与整个建筑物玻璃幕墙相映生辉，产生产生了强烈的视觉效果，尤其是与LED光相结合应用，使玻璃幕墙与蓝色的天空浑然一体，使建筑物形似两顶金银两色的“皇冠帽”。其于其构造独特，本身与建筑的关系，构造体系的受力形式，材料的应用及功能设计都具有特殊性，其相应的结构形式和设计应紧紧围绕这些特性来进行。基于此，本文结合工程实例，对带高耸避雷针的斜锥体玻璃幕墙设计要点进行探讨，以供同仁参考。
二、工程实例分析
建发现代城位于宁夏银川市，该工程为双子塔，分别命名为“金座和银座”。标高99.550m以下为塔楼及裙楼，标高99.550m至129.550m为塔帽，塔帽四周为四角“耳状”造型，中间为四菱柱及斜锥体玻璃幕墙，129.550m以上为塔尖，塔尖18m高。
斜锥体玻璃幕墙底边长24.2米、斜面高度26.967米，铅垂高度为24.1米，斜锥体玻璃幕墙外观如下图所示（见图1、2）
图1：
根据工程概况，可知本工程特点难点是，建筑物位置标高比较高，构造复杂，结构为锥形，顶部有避雷针连接。玻璃面板是异形玻璃，运输及安装难，自爆或损坏后维修更换难；避雷针构造高耸，突出斜锥体玻璃幕墙顶尖18米高，要考虑防腐、加工及安装困难；避雷针构下端与斜锥体玻璃幕墙连接要求高，结构稳定性要求非常高。
根据工程特点难点，设计要点探讨如下：
三、带高耸避雷针的斜锥体玻璃幕墙设计要点探讨
1、整体设计要点
该部位建筑属于外围结构，从主要功能上来看，是承受幕墙自身的重力以及作用在幕墙上的地震作用和风荷载，幕墙结构并不承担建筑主体受承受的地震和风荷载，从以上功能上来看，在设计上必须达到以下要求：
斜锥体玻璃幕墙必须要有一定的刚性，能够承受自身的重力以及幕墙上避雷针物体的重力及风荷载，结构要有一定的稳定性，并且相对建筑主体应该能有一定量的位移。设计时应该考虑到幕墙的防水、防腐、防雷功能，尤其是斜锥体玻璃幕墙与避雷针连接处，应该特别注意密封性和材料的防腐性能，如果密封性和材料的性能不达标，必须对材料进行及时的更换。由于幕墙造型锥形的，后期维护维修麻烦，设计时要考虑重新维修时材料运输、安装等。
2、结构设计要点
幕墙结构要与建筑主体之间留有一定的位移量，防止主体建筑因为水平位移导致幕墙构件损坏，为了方便幕墙立柱和横梁，在幕墙结构与建筑主体之间应该保留一定的空间。幕墙的自身在平面上应该有一定的变形能力，保证幕墙立柱有上下移动的空间。为了满足施工过程中生产生的误差，幕墙的上下柱之间应该留有一定量的空间，空间的距离不应该小于15mm。
考虑避雷针比较高，自身稳定性比较差，设计时避雷针底部插入装饰金字塔4.820米，起到重量平衡作用。
3、斜锥体玻璃幕墙分格设计要点
由于斜锥体玻璃幕墙四个面均为等腰三角形，故玻璃分格采取沿三角形腰线进行分格，把玻璃分为菱形和三角形，菱形玻璃边长为1196mm，对角线长短边长分别为2080mm和1180mm，玻璃夹角锐角为59度，斜锥体玻璃面与水平面成60度角，收口玻璃为三角形玻璃，玻璃边长为1196m。见图2
4、斜锥体玻璃幕墙构件设计要点
斜锥体玻璃幕墙依附主体结构为球形钢网架，斜锥体玻璃幕墙自身结构形式为铝合金框架形式，主副龙骨均为135mm隐框系列，玻璃面板采用8mm+1.14（胶片）+8mm钢化夹胶镀膜玻璃。主副龙骨与主体结构的连接构件采用“X”型钢码件和φ150mm圆钢板焊接而成的圆盘，还有与圆盘和球形网架连接的构件是带螺栓孔的φ48mm钢管件。见图3
见图3
5、斜锥体玻璃幕墙构件连接设计
玻璃通过玻璃结构胶、双面胶与玻璃托副框组成玻璃组件，玻璃组件通过玻璃组件安装码和螺丝把玻璃组件连接固定在主副铝龙骨上；主副龙骨通过“X”型钢码件焊接φ150mm钢圆托盘上，钢圆盘另一面与钢管φ48mm钢管件焊接固定，φ48mm钢管件与网架球预先加工好螺栓孔，两构件螺栓孔通过一颗螺丝把他们固定，至此所有构件已连接好，最后玻璃组与玻璃组建之间通过灌注玻璃胶密封防水，构件安装完毕。
6、避雷针设计要点
在长24米、宽24米、高24.1米装饰金字塔钢架顶部安装避雷针，塔底部标高104.600米，塔尖标高128.699米，避雷针最顶部标高146.000米，避雷针底部插入装饰金字塔4.820米，避雷针总长为22.82米，避雷针构件（如图4）所示，分段变截面进行设计。
（图4）
7、避雷针与锥体幕墙结构连接设计要点
避雷针底部插入装饰金字塔4.820，插入利用网架结构四周抱住避雷针底部，焊接完成后，底部相当于避雷针基础，避雷针与网架互相平衡，对建筑物安全性非常有利。
8、防雷设计要点
斜锥体幕墙与避雷针均处于建筑为屋面最高位置，其更容易成为雷击目标，所以设计应重视防雷系统的设计，在投入成本较小的情况下，可以起到很好的防雷保护效果。该项目的防雷措施比较简单，首先应利用采光顶的金属骨架，并保证其贯通，之后将幕墙金属杆件采用∮12镀锌圆钢与防雷引下线相连接，并控制其连接间距不超过15m。
9、防腐、防火要点
本项目位于建筑物顶部，尤其是避雷针处于最顶部，完成处于室外，其防腐、防火是非常关键的。锥体玻璃幕墙主体结构是采用钢结构网架形式，其防腐防火也同样重要。本项目杆件防腐是采用热镀锌，镀锌层不低于80μM。防火设计是在镀锌层基础上中间涂环氧树脂中间漆，表面涂防火漆，根据建筑防火等级涂上相应厚度。
四.结束语
综上所述，带高耸避雷针的斜锥体玻璃幕墙外观有较强时代感及艺术感，在建筑体型上产生丰富的变化，能够充分体现设计师的想象力和创造力。我们在银川建发现代城带高耸避雷针的斜锥体玻璃幕墙设计过程中，总结了一套针对类似项目设计施工实例，该施工实例在其他类似过程设计施工具有参考意义。
参考文献：
[1].《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ102-2003
[2].《钢结构工程施工验收规范》 GB50205-2001
[3].《玻璃幕墙工程验收标准》 JGJ/T139-2001
[4]．张芹 《新编建筑幕墙技术手册》 山东科技技术出版社
[3].《建筑物防雷设计规范》 GB 50057-2010
论文作者:杜达新
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/14
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