異形雙曲面玻璃的加工采取每片玻璃對應一個鋼模具的辦法。用網格式空間模形確定玻璃下料尺寸。在模具制作時按網格橫線條的曲度將鋼管彎曲成形。每隔100mm一根曲形鋼管并按網格的豎向線條曲度拼接成空間雙曲面模具，并預留出玻璃在燒制過程中回彈尺寸余量，保證玻璃的曲面偏差在±2.5mm之內，外形尺寸偏差在±3mm之內。
經過嚴格的對加工制作、現(xiàn)場安裝每道工序控制，解決了一個又一個的技術難題，一個由360個鋼模具加工出來的尺寸各異、形狀不同的玻璃馬鞍體通道如期建成，完美的達到了建筑效果的要求。
2.2、玻璃旋體 異形幕墻
四個各具特色空間玻璃旋體的共同特點是，在豎向坐標的一系列圓心隨著高度的變化在空間不斷飄移，每一層玻璃水平分割線的圓心坐標位置各不一樣，最大相差3670mm,并由半徑不斷變化的圓弧在空間組合形成空間弧面。旋體最高為38.5m并高出屋面8.5m,異形玻璃的基本分割為1000mmx1000mm。四個空間玻璃旋體的的玻璃面板組合，都采用了上下玻璃板塊對接，左右片錯位搭接的方案來實現(xiàn)獨特的建筑藝術效果。(如圖2.2-a、b、c、d)
1號玻璃旋體的最大直徑為24m，最小直徑為15.8m，總高度34m。玻璃為上下兩點支承，玻璃之間為開縫式，上下玻璃板塊對接，左右玻璃板塊錯位搭接的連接方式，玻璃安裝在旋體空間鋼結構的外側。(如圖2.2-a、)
2號玻璃旋體的最大直徑為25m，最小直徑為19.5m，總高度為34m，玻璃為上下兩點支承，玻璃之間為開縫式，上下玻璃板塊對接，左右玻璃板塊錯位搭接的連接方式。玻璃板塊安裝在旋體空間鋼結構的內側。(如圖2.2-b)
3號玻璃旋體的截面為大、小兩個圓相交，并分為室內、室外兩個部分。大圓最大直徑18m，小圓最小直徑13m，總高度為38.5m;玻璃板塊均為四點支承。玻璃板塊之間采用了上下玻璃板塊對接，左右玻璃板塊錯位搭接的連接方式，在板塊之間打膠處理使之形成閉縫式連接。在室內的玻璃采用鋼化夾膠玻璃，室外為中空鋼化玻璃。在3號旋體的頂部也就是在屋面的上面設置了點支式斜面玻璃采光頂。(如圖2.2-c)
4號旋體的截面隨圓形，豎向支承結構和豎向玻璃縫均為螺旋式，旋體總高度為32.8m，玻璃為上下兩點支承，玻璃之間為開縫式，上下玻璃板塊對接，左右玻璃板塊錯位搭接的連接方式，玻璃安裝在旋體空間鋼結構的外側。(如圖2.2-d)
空間玻璃旋體鋼結構的設計、施工難點在于結構空間組合的任意性. 共計320根體形各異的鋼管需要進行空間三維加工,其中主管為φ159X6mm，次管為120X60X5mm矩形管，結構與玻璃板面是通過不銹鋼爪（詞條“鋼爪”由行業(yè)大百科提供）件連接，安裝精度要求極高。在6200個玻璃安裝點上，每個點的尺寸誤差都必須控制在±2mm之內。
在3號旋體玻璃與結構連接節(jié)點設計過程中，經過設計人員對多個方案的反復論證，并經多次實驗解決了玻璃板塊之間采用上下玻璃板塊對接，左右玻璃板塊錯位搭接的連接方式，在板塊之間打膠處理使之形成閉縫式連接的特殊雙層玻璃點駁接節(jié)點也叫“雙頭連接駁接頭”。解決了這一難題，該節(jié)點還申請了國家實用新型專利，為這類連接形式找出了路子。(如圖2.2-e、f)
為解決技術難題，在設計中根據(jù)工程特點發(fā)明了新的節(jié)點并使用在本工程上：“雙頭連接駁接頭”、“可調式轉角支承爪件”、“雙層玻璃定位夾”等，都是針對本工程設計的特殊節(jié)點。既解決了設計于施工難題又滿足了建筑造型的要求。 在結構設計上充分利用先進的結構計算軟件建立四個旋體的空間模型，對旋體的每一條桿件（詞條“桿件”由行業(yè)大百科提供）都進行靜力學和動力學的分析.確保結構的安全性。
由于造型的需要在1號、2號、4號玻璃旋體上玻璃板塊為上下兩點支承，玻璃之間為開縫式，上下玻璃板塊對接，左右玻璃板塊錯位搭接的連接方式來實現(xiàn)整個玻璃旋體的雙曲面造型。由于玻璃板塊與旋體的空間鋼結構的連接是采用在玻璃板塊的中部固定的,用玻璃板塊的上、下兩點來支承板塊所受的荷載。這種連接方式雖然能解決了玻璃板塊自重和水平荷載的傳遞。(如圖2.2-h、i)
但同時又出現(xiàn)了板塊平面外不穩(wěn)定的問題。為了能在不增加結構連接件的情況下，解決玻璃板塊平面外固定的問題，我們專門為該項目設計了玻璃面板卡扣式連接節(jié)點，也叫“雙層玻璃定位夾”。 (如圖2.2-g)
由于該結構體系為空間變化，形體復雜，一方面要保證龍骨結構視覺造型上的藝術性，另一方面還要控制鋼結構加工、安裝的誤差。在結構設計中采用專用3D建模軟件，準確確定弦體曲面位置和結構的空間參數(shù)，以保證施工圖設計和加工工藝的精確度;工廠加工時采用了三維剛性胎�？刂啤z測幾何尺寸保證每根鋼管的空間彎曲度;現(xiàn)場安裝時將每根鋼管的電腦定位座標用全站儀三維空間定位，再用激光經緯儀配合跟蹤測量，以確保玻璃安裝時準確無誤。
在北京天文館新館玻璃幕墻和玻璃旋體施工中采用了多項新工藝、新材料、新技術，其難度之大精度之高為國內鋼結構和幕墻的設計、安裝所不多見的，其中許多地方都打破了常規(guī)，為國內幕墻特殊異型鋼結構的安裝，積累了豐富的經驗。
3、結束語
近年來，異形建筑和異形幕墻在國內有了快速的發(fā)展，這就為這些特殊幕墻節(jié)點的使用提供了一個更大的空間，對幕墻工程師們在幕墻節(jié)點設計上提供了一個又一個的新的富有挑戰(zhàn)的課題。總結和介紹經過十年考驗北京天文新館項目的節(jié)點設計和使用情況，目的在于為今天的幕墻工程師們在異形幕墻的節(jié)點設計中提出一個借鑒的方案。
參 考 文 獻
[1] 《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》，中華人民共和行業(yè)規(guī)范, JGJ102-2003
[2] 王德勤，《北京天文館新館幕墻結構相關技術》，鋁門窗幕墻論文集，2005
[3] 王德勤，《北京天文館設計與施工技術》，建筑技術，2005-9期
[4] 王德勤，《異型玻璃幕墻工程施工測量技術探討》，中國建筑裝飾裝修，2005
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建設單位：北京天文館新館建設工程業(yè)主委員會
設計單位：中國航天建筑設計研究院
建 筑 師：呂琢
幕墻形式：雙曲面玻璃幕墻
工程概況：位于北京西外大街，采用輕鋼結構半
