某主题乐园城堡塔的深化设计.pdf

某主题乐园城堡塔的深化设计 茹国和 蔡斌 李静 1 上海市建工设计研究院有限公司 上海 2 0 0 2 3 5 ； 2 上海市建筑装饰工程集团有限公司 上海 2 0 0 0 7 2 摘要：某主题乐园城堡作为标志性建筑，其上设有多个造型独特的细高塔，为追求最佳立面效果，外立面均由GF R C 材 料包裹，由于G F R C 安装及构造的特殊性、设计立面复杂、细节处理特殊等原因，造成了原设计无法满足指导施工的要 求。为了能够满足复杂外形的要求，运用三维技术对塔外表面及内部构造进行了核对 ，完成了最终的深化设计，为后 续施工提供了解决方案。 关t词：城堡塔式建筑；G F R C( 玻璃纤维增强复合材料 ) ；三维技术；深化设计；复杂外形 中圈分类号：T U 2 4 2 7 文献标志码：B D OI ：1 0 1 4 1 4 4 c n k i j z s g 2 0 1 6 0 4 0 4 5 De t a i l e d De s ig n o f Ca s t l e T o we r f o r On e T h e me P a r k RU Gu o h e CAI Bi n L I J i n g 1 S h a n g h a i C o n s t r u c t i o n D e s ig h& R e s e a r c h C o L t d S h a n g h a i 2 0 0 2 3 5 ； 2 S h a n g h a i B u i d i n g D e c o r a t i o n E n g i n e e r i n g Gr o u p C o ， L t d S h a n g h a i 2 0 0 0 7 2 1 工程概况 、 某主题乐园在其中心位置有一个标志性的城堡，城堡 上设有多个造型各异的细高塔，塔错落有致、极具异域特 色。由于立面凹凸有型，设计要求在塔身外均采用G F R C ( 玻璃纤维增强复合材料 ) 包裹。塔身受力主体为主钢结 构，在塔身造型不规则位置及G F R C 支撑点均设置大量次钢 结构，由于构件较多、造型复杂，若仅采用二维核对原设 计，将无法进行细致的深化设计，反而会造成大量的工作 及错误。因此本工程以G F R C 的深化设计为主线，运用三维 技术实现了塔的整体深化设计。 2 对塔身进行深化设计的原因 本工程塔身布置各异 ，每个塔都有其 自身的外型特 点，为了工程的品质，业主对于每个塔身立面的效果要求 苛刻，设计效果均由美方设计控制。在设计阶段，原设计 对塔身比例构造虽给出了要求，但图纸并不能够直接用于 施工，原因有以下几点【 1 。 l 。 1 ) 原设计图立面、剖面、细节图纸太少，对于如此复 杂的塔身，不足以反映立面上所有G F R C 的构件信息。 2 )O F R C 材料工艺制造要求，在安装G F R C 时，需要 对构件进行分件、对产品挂点位置进行考虑、对安装空间 进行控制，还需要考虑施工误差等，这些问题在原图中都 不曾考虑，然而这些往往都是影响立面效果、内部构造的 因素。 3 ) G F R C 需要分件加工 ，对于分件分缝处的细节处理 也是业主相当关心的问题之一。 4) G F R C 在挂点位置更是需要增加次钢与主钢进行连 接，次钢布置的合理性和安全性也是深化设计的重点。 5 ) 在塔身设计时，还需要综合考虑落水管、天沟、主 体抹灰分割细节、G F R C 机理、门窗构造、主题灯节点等综 合信息，这样才能完成一个较为完整的塔的设计并用于指 导施工。 因此对塔身的深化设计是必不可少的，5 个要素中的每 一 个都决定了设计的完整性 ，前期的深化设计规避 了许多 在施工时的风险。 3 塔身GF R C自身深化设计 面对上述原设计图纸中的问题，为了能够满足施工现 场、产品加工、业主美观等要求，我们就需要对G F R C 本身 进行深化，深化的步骤如下。 3 1 确定深化流程，确定塔的深化设计方向 确定建筑外观效果的首要因素就是立面细节刻画。原 设计对于立面、剖面的图纸太少，无法全面反映立面整体 信息。为此，我们需要对建筑立面进行整体效果规划。采 取方法为：先根据二维图纸对应三维进行建模 ( 采用R e v i t 三维软件 )， 、 通过三维模型反映建筑整体外形造型，再与 业主、设计进行沟通。对不确定 、不完美的部分进行修 改、补充。通过不断的沟通及交流，解决立面凹凸变化位 置、形状、弧弦变化位置调整等，最终确定复杂建筑整体 的立面效果。 2 0 16 4 B uiI帅 g C o n slru cti。 n 田 茹国和蔡斌李静：某主题 乐园城堡塔的深化设计 当整体立面效果确认后，根据三维模型剖切二维C A D 图纸 ，对剖面细节进行刻画 。根据产品特性 、厂家要求 ， 对产品挂点肋进行定位， 对G F R C 的产品厚度进行确定，并 考虑安装施工时相对误差等信息，对二维图纸进行补充， 对二维图纸 中发现的错误及碰撞进行修正。 当二维图纸完善结束后，再次转化为三维模型，并加 入主钢 、次钢结构 ，内部各专业合并后，对三维模型进行 再次核对，因为在二次检查碰撞过程中，所有的信息 ( 包 括产品的厚度 ，挂点的位置，加强肋的位置，主钢 、次 钢 )已全部合并在一个三维模型内，所以很容易地就可以 找出哪些位置G F R C 、次钢 、主钢之间产生了碰撞问题 ，这 样就可以进行最后的修正，最后形成完整的塔外饰面造型 和内部结构的深化设计工作。 通过流程来确定塔身设计，通过三维模型来解决塔外 立面造型、内部构造是否碰撞等技术难题，深化设计流程 如图1 所示。 图1 深化设计流程 3 2 根据GF RC 工艺要求，考虑GF R C自身深化设计 就G F R C 本身来说，主要由分件大小 、产品挂点设 置、安装施工误差、分缝处理4 部分组成。虽然其他工程也 有这些需要，但是就城堡塔身来说，各方面的设置要求更 高。 由于塔身完全由主钢结构支撑，周围无外墙，塔身外 完全由G F R C 包裹 ，因此在处理分件大小 、分缝处理上除了 需要考虑G F R C 的安装要求外 ，还需要考虑造型 、防风 、防 水的建筑需要。 综上所述，当造型有凹凸不平时，会在凸出最大位置 设缝，把G F R C 分件，并在接缝位置后期打聚氨酯混合密封 胶处理 ( 塞泡沫条，打胶内嵌式，撒石英砂，最后与G F R C 同步上色 )，保证水不会渗入建筑物内部，且表面贴合紧 密，外观浑然一体 ( 图2 )。 由于G F R C 板块面积较大，当在风荷载、检修等力的 作用下时，板件需要考虑强度影响，因此在设计时，会根 据计算对G F R C 板件进行加肋处理。在本工程中，通过计 算，当G F R C 板块跨度超过9 0 0 n l m时需设置肋条，G F R C 肋 的高度往往都是板件的2 5 倍以上；当肋条跨度超过8 0 0 m m 时需设置挂点与次钢或主钢连接口 。 衄 建 筑 施 工 第 3 8 眷 gg 4 l ( a) 上下板块垂直接缝节点 ( b) 左右板块水平接缝节点 图2 G F R C 板块在接缝位置特殊处理 3 3 借助三维模型，解决GF RC 构件与主钢的碰撞 当完全确定G F RC自身的深化设计之后 ，就需要把 G F R C 设置挂点连接主钢及次钢 。当G F R C自身的节点及构 造确定后 ，导入三维模型 中，结合主、次钢模型 ，进行核 对 ，主钢与G F R C 肋之间的矛盾就会显而易见。 我们对主钢与G F R C 的矛盾原因进行了如下分析。 1 ) G F R C 产品有一定的厚度 ，本工程厚度更厚 ，达到 了1 9mm。 2 ) G F R C 通过计算确定 了背面加强肋的设置要求及截 面大小，致使主钢与表皮间的空间无法满足背面加强肋的 设置要求。 3 ) G F R C 建筑外表皮存在弧形造型 ，主钢柱梁一般都 是直线设置的，致使上下2 点表皮与主钢之间虽也是间距满 足要求 ，但中间内凹处无法满足G F R C 的安装要求，为保证 立面效果 ，因此深化设计时 ，根据实际需要预 留的安装空 间，适当地缩进主钢 ，并对主钢进行核算 ( 图3 )。 图3 主钢与G F R C 表面距离太近 从图3 中可以看出 ，通过三维模型 ，当G F R C 产品厚度 不正确 ，背面加强肋等信息不足时 ，碰撞问题无法检查出 来。只有通过深化，完善三维模型，才能进行碰撞的检查 工作 ，避免施工中的错误及返工。解决了主次钢与G F R C 之 间的矛盾，塔的大部分设计基本趋于合理。 3 4 布置次钢 ，满足G F R C 挂点需求 在解决 了主钢与G F R C 之间的安装空间的矛盾后 ，则 需要布置次钢以满足G F R C 挂 点的需求 ，次钢布置的合理 性、经济性及安全性成为了深化设计主要考虑的问题，塔 上的次钢型号一般选取7 5 m m X 5 mm角钢与5 0 m m X 5 m m 角钢2 种，以1 2 0 0 m m l N度为界限进行选取，悬挑杆件控制 在5 0 0 m m以内，对于大部分情况可进行系统布置，然后由 于G F R C 的造型独特，有些地方需要通过组合杆件来达到结 茹国和蔡斌李静：某主题 乐园城堡塔的深化设计 构的安全性。 最后 ，对于 塔来说 ，除 了主钢 、次钢 、装饰外表面 G F R C 等深化设计之外，还有些零星构件。这些零星构件 需要在深化设计过程中协同控制，如主题灯、频闪灯、节 日挂点等节点加固、天沟的安装、栏杆的布置、防水的要 求、避雷系统的设置。由于这些零星的构件往往会影响整 个装饰的效果 ，因此在设计过程中需要融入到深化过程 中，且需要各个专业相互配合 ( 机电安装、土建设计、专 业厂家设计等 )，这样才能完成完整的深化设计，且不造 成施工遗漏和错误。 以主题灯深化设计为例，城堡的每个塔尖都会有一 个漂亮的主题灯，为了使灯与结构连接牢固，在深化设计 时需要考虑灯周边的情况及装饰美观的要求，因此在设计 时，需要注意主钢、次钢位置，G F R C 挂点布置信息，吊顶 信息等多方面内容。 只有根据装饰吊顶空间布局情况，才能设计符合现场 实际情况的主题灯支架。利用传统的角钢、方钢、槽钢、 螺杆等材料对主题灯具厂家提供的背板进行固定 。 。 这是一 个整合协调过程。每个灯具都是经过装饰、机电、结构、 专业厂家等4 方设计协调后再成图施工的。没有深化设计协 同配合，就不会有完整的设 。 4 结语 大型主题乐园塔是一个相当复杂的工程，塔身的深化 设计是一个协同配合的过程，只有以最外表面G F R C 的深 化设计为主线，从挂点到次钢再到主钢，环环相扣，运用 三维技术，对塔外表面及内部钢构进行核对，分析解决各 种难点问题，完成多专业相互配合协调，才能最终实现塔 身的完美设计。 参考文献 卫 1 】 李静城堡风格的装饰轻钢塔设计探讨叽 建筑施工， 2 0 1 5 ( 8 ) ： 1 0 0 1 1 0 0 3 2 唐阁威， 唐际宇， 梁秋莹， 等 南宁国际机场新航站楼幕墙工程的深化 设计 1 建筑施工，2 0 1 5 ( 4 ) ： 4 1 9 - 4 2 1 3 】 黄 竹也 ， 范景峰 ， 陆少连 玻璃 纤维增强混凝土 ( GF RC)在现 浇空 心楼盖 中的应用硼科技创新导报， 2 0 0 8 ( 2 9 ) ：4 9 - 5 0 f 4 1 唐鹏， 刁腾达 浅论 简化设计方法在钢 结构深化 设计 中的运用U 】 江 西建材， 2 0 1 5 ( 1 0 ) ：3 3 - 3 4 5 】 朱正 基 于BI M- D 术 的精装修 深化设计 管理 J 】 建筑施 工， 2 0 1 5 ( 1 0 ) ： 1 2 2 6 1 2 2 8 【 6 】 张耀林， 赵雅， 王海亮， 等 青岛北站主站房屋盖钢结构深化设计技术 】 施 工技术， 2 0 1 5 ( 2 0 ) ： 5 9 - 6 2 ( 上接第5 0 5 页 ) 调垂系统根据测得的数据对格构柱进行调垂工作。在测量 前必须让倾角仪自 匀 z 轴与格构柱母线平行。应先把倾角仪安 装在格构柱的一端调整平台上，在另一端放置光靶，让倾 角仪底面和光靶相对，安装方式如图5 所示。 倾角传感器 格构柱 光靶 图5 倾角仪的安装方式 倾角仪上电后，底面的窗口将发出激光束，先通过调 整倾角仪平台的3 个定位螺丝，让激光投射到光靶的中心， 此时倾角仪z 轴与格构柱母线平行，然后让柱体竖起。格构 柱母线与铅垂线之间的夹角可分解为倾角仪 和y 轴与水 平面的倾角。通过调节格构柱的垂度，让倾角仪显示的两 轴倾角数据都接近于零，此时格构柱与水平面垂直 ，调垂 操作完成 ，可进行下一步混凝土浇筑工作。 6 结语 ME MS 高精度双轴倾角传感器具有低温漂 、高分辨 率、低噪声等特点，适合于高精度调垂用倾角测量系统的 应用。本文设计的倾角仪采用C 8 0 5 1 F 3 5 0 作为主控制器， 软件采用了完善的温度补偿算法，系统精度达到1 1 0 0 0 ， 此外它还具备无线通信功能，可以使用便携式触摸屏、电 脑和智能手机等作为人机界面。本文介绍了ME MS 高精度 双轴倾角传感器的原理 ，详述了倾角仪的系统组成和软硬 件设计以及在逆作法施工中的应用。现场运行测试表明： 设计的高精度调垂用倾角仪在各方面性能上完全能够满足 逆作法施工的要求。 匝参考文献 卫 1 龙莉波 逆作法竖向支承柱调垂技术的回顾及展望U 】 建筑施工， 2 0 1 3 ( 1 ) ： 7 1 0 【 2 王冬生， 王春明， 胡桂珍 ME Ms 技术概述 】 机械设计与制造， 2 0 0 6 年 ( 3 ) ： 1 0 6 1 0 8 3 J 吴瑞， 温廷敦 硅微型加速度传感器技术 1 仪表技术与传感器， 2 0 0 7 ( 3 ) ： 8 1 0 【 4 田小芳， 陆起涌， 熊超基于加速度传感器的倾角仪设计卟传感技术 学报， 2 0 0 6 ( 4 ) ：3 6 1 3 6 3 5 潘琢金 C8 0 5 1 F 3 5 0 1 2 3混合信 号I S P F L AS H微控制 器数据 手 册z 新华龙电子有限公司， 2 0 0 5 【 6 】 吕鑫， 王忠Z i g b e e 无线数据传输模块的设计与实现田 安徽师范大学 学报( 自然科学版) ， 2 0 1 0 ( 7 ) ： 3 3 2 - 3 3 5 2 0 1 6 - 4 B u Ild in g C o n str cti 田