2、空間鋼桁架結(jié)構(gòu)分析計(jì)算
2.1、計(jì)算模型
我們通過分析可知，“生態(tài)廊”區(qū)的
鋼結(jié)構(gòu)最薄弱位置在
門廊處，因?yàn)榇颂幩笮舞旒芸缍仁瞧渌恢玫膬杀叮芰εc
變形都大于其它位置。用美國(guó)分析軟件ANSYS對(duì)中間三個(gè)單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體建模如下(見圖七)。
圖七 鋼結(jié)構(gòu)模型 圖八 鋼結(jié)構(gòu)位移
2.2、空間鋼桁架結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果分析
通過鋼結(jié)構(gòu)模型可以看出，在中間處有一個(gè)大的門斗桁架，此桁架是用來承受中間大的荷載而設(shè)置的。計(jì)算結(jié)果分析如下：
a、水平方向最大位移47.22mm，豎直方向最大位移為47.429mm，總位移最大值為64.298mm(見圖八)。此位移可在施工安裝時(shí)適當(dāng)起拱處理。
；
結(jié)構(gòu)
剛度滿足規(guī)范要求。
b、鋼管最大應(yīng)力為188.039N/mm2＜215N/mm2 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。
四、“生態(tài)廊”空間曲面節(jié)能采光頂
1、節(jié)能環(huán)保
“生態(tài)廊”考慮到節(jié)能環(huán)保，面板采用10（FT）+12A+8(FT)+1.14PVB+0.38PVB(淺蘭色)+8(FT)鋼化中空夾膠鋼化玻璃。中空層用來隔聲和保溫，夾膠層用于吸音和安全保護(hù)作用（玻璃自爆時(shí)玻璃會(huì)粘在膠膜上不會(huì)掉下）。同時(shí)空間曲面形成較好的建筑外視效果。在采光頂上部設(shè)計(jì)了水幕系統(tǒng)，立面設(shè)計(jì)水簾系統(tǒng)，在起到建筑裝飾效果之余還能做到自動(dòng)清洗幕墻和隔熱節(jié)能的功能，另外頂部還有5m多挑檐，對(duì)幕墻立面有很好的遮陽作用。“生態(tài)廊”可以說是把采光頂和玻璃幕墻的節(jié)能環(huán)保發(fā)揮得淋漓盡致。
2、雙曲面采光頂面板設(shè)計(jì)
“生態(tài)廊”造型比較復(fù)雜，按原建筑師設(shè)計(jì)玻璃面板為雙曲的，按現(xiàn)在的工藝，大部分雙曲玻璃只能做成熱彎而無法鋼化，這樣玻璃的強(qiáng)度相對(duì)就比較低，并且該幕墻形式又為夾板式，且分格比較大，所以按這樣的造型是沒法完成的。后來經(jīng)過與建筑師協(xié)商對(duì)造型進(jìn)行修改，在保證基本造型的情況下，把頂部采光頂做成一個(gè)圓錐面，即把頂部的豎向分格線全部交于一點(diǎn)，這樣整個(gè)頂部就構(gòu)成了一個(gè)圓錐面，考慮施工與加工的難度問題，將鋼結(jié)構(gòu)拼裝成一個(gè)圓錐面造型，玻璃面板仍為平板玻璃，從而達(dá)到建筑曲面效果。
3、雙曲采光頂施工
“生態(tài)廊”的玻璃面板雖為平面板塊，但其支撐鋼結(jié)構(gòu)為雙曲的。在設(shè)計(jì)施工過程中，首先根據(jù)建筑給的基準(zhǔn)標(biāo)高把整個(gè)“生態(tài)廊”的外表面的線框模型建出，然后再在幕墻線框模型下建出鋼結(jié)構(gòu)的空間模型；雙曲鋼結(jié)構(gòu)的下單全部是用空間線框圖加鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)表達(dá)的。鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)，先找好基準(zhǔn)點(diǎn)，然后通過基準(zhǔn)點(diǎn)把鋼桁架在地面的投影坐標(biāo)找出，再垂直向上打標(biāo)高。玻璃板塊雖為平板，但由于都為不規(guī)則四邊形且收口異形玻璃非常多，在下單時(shí)必須要考慮多種方法來對(duì)尺寸進(jìn)行校核，而且還要考慮鋼結(jié)構(gòu)由于受力產(chǎn)生的變形。通過上面準(zhǔn)確的空間模型圖分析，設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確無誤的下料圖。
五、玻璃夾板式點(diǎn)支承裝置與裝飾藝術(shù)
目前，點(diǎn)支承玻璃幕墻已大量應(yīng)用于現(xiàn)代建筑外裝飾中，它具有玻璃面板大、通透性好、支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，美觀等優(yōu)點(diǎn)。但這種支承裝置也存在很多缺點(diǎn)和不足。首先玻璃面板需要固定的鉆頭進(jìn)行鉆孔加工，精磨鉆孔后的玻璃周邊等工序，球頭連桿機(jī)構(gòu)也需要進(jìn)行較精細(xì)的機(jī)械加工，這樣在一定程度上就增加了幕墻的成本和加工周期，限制了點(diǎn)支承玻璃幕墻的應(yīng)用范圍。夾板式支承裝置提供了一種新穎的幕墻玻璃面板與幕墻支承結(jié)構(gòu)相連接的裝置，整個(gè)裝置的構(gòu)造為兩塊夾板，中間夾玻璃，在兩塊板之間通過螺栓連接成為一體，安裝后在玻璃面板與夾板之間留有10mm左右的空隙，可以調(diào)節(jié)玻璃面板在外荷載作用下的變形。本支承裝置的主要優(yōu)點(diǎn)為采用前后夾板的構(gòu)造，玻璃無需鉆孔，進(jìn)一步降低了成本。特別是應(yīng)用在中空玻璃上時(shí)避免了玻璃開孔所引起的漏氣、冷橋等一系列問題。
另外三峽博物館是大型公共文化建筑，對(duì)玻璃幕墻的藝術(shù)性提出了很高的要求：既要有古文化的遺韻，又要有現(xiàn)代化的氣息；既要美觀大方，又要經(jīng)濟(jì)實(shí)用。同時(shí)夾板的形狀可以變化以適應(yīng)藝術(shù)上的要求。根據(jù)博物館提供大量出土的巴文化中具有代表性的紋飾圖案，夾板的形象取自虎頭（見圖九），玻璃肋接板的形象取自白鶴梁石魚（見圖十），并用現(xiàn)代手法詮釋古代的圖案，用直線、圓弧代替原來的隨機(jī)線條，既保持了原有的韻味，又方便了機(jī)械加工。同時(shí)在材料的選擇上我們摒棄了復(fù)古的青銅而采用了不銹鋼，玻璃和不銹鋼的經(jīng)典組合使整個(gè)構(gòu)造輕盈透亮，充滿現(xiàn)代氣息。該支承裝置和造型藝術(shù)既保留了古文化的遺韻，又充滿了現(xiàn)代氣息。
圖九 虎頭藝術(shù)夾板 圖十 玻璃肋藝術(shù)接板
七、結(jié)語
重慶中國(guó)三峽博物館生態(tài)廊采光頂和玻璃幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)用了先進(jìn)的技術(shù)和造型藝術(shù)，是現(xiàn)代技術(shù)和古代藝術(shù)的完美結(jié)合。生態(tài)廊的節(jié)能環(huán)保、采光頂?shù)那嬖煨�、既有功能又有古典藝術(shù)的夾板裝置均為整個(gè)博物館增添了現(xiàn)代文明，重慶中國(guó)三峽博物館已成為重慶直轄市的城市文化標(biāo)志性建筑。
本公司劉苑麗參與了本工程的計(jì)算。
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