歐陽元文，尹建，劉小蔚，

（1.上海建科鋁合金結(jié)構(gòu)建筑研究院，上海201612；2.上海通正鋁結(jié)構(gòu)建設(shè)科技有限公司，上海201612）

1 項(xiàng)目概況

本文介紹的是佛頂宮小穹頂為南京牛首山風(fēng)景區(qū)佛祖頂骨舍利日常供奉地，下部主體結(jié)構(gòu)采用鋼混框架，上部采用鋁合金單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，外覆一體化的異形裝飾圍護(hù)【1】。本項(xiàng)目以“蓮花托盞，上置佛寶，袈裟護(hù)持”構(gòu)建佛頂宮的整體形態(tài)，建成后如圖1 所示。

圖1 佛頂宮建成后實(shí)景圖

鋁合金材料因其耐腐蝕性能好、輕質(zhì)高強(qiáng)、終身免維護(hù)，建筑表現(xiàn)張力強(qiáng)等突出特點(diǎn)而作為佛頂宮大、小穹頂?shù)闹黧w結(jié)構(gòu)。小穹頂外層由異型七面體與鋁合金主結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其一體化體系保持了建筑與結(jié)構(gòu)的一致性，保證了建筑造型的精致表達(dá)。通過精準(zhǔn)的制作、精確的安裝，小穹頂橢圓形的外觀與璀璨的光澤如同寶珠，就像一顆光彩奪目的珍珠，高度契合設(shè)計(jì)意象。

2 鋁合金結(jié)構(gòu)與異形裝飾圍護(hù)一體化設(shè)計(jì)介紹

2.1 鋁合金主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋁合金結(jié)構(gòu)分為內(nèi)外雙層，外層網(wǎng)架與異形裝飾形成一體化圍護(hù)裝飾系統(tǒng)，內(nèi)層為結(jié)構(gòu)支撐網(wǎng)架。本文所介紹的鋁合金主體結(jié)構(gòu)為外層網(wǎng)架，結(jié)構(gòu)形狀為橢球體，長(zhǎng)軸147m，短軸97.4m，高度為36.3m，總覆蓋面積11245m2，展開面積16305m2，為單層鋁合金單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。鋁合金網(wǎng)格邊長(zhǎng)約為3m，桿件為工字型截面，截面高度450mm，材質(zhì)為鋁合金6061-T6，節(jié)點(diǎn)連接采用剛性板式節(jié)點(diǎn)【2】。

在主結(jié)構(gòu)上外覆與網(wǎng)格尺寸一致的一體化防水鋁板圍護(hù)，局部采用玻璃，形成封閉的防水、保溫圍護(hù)基層，在此基層上再安裝由鋁板與玻璃組成的異形七面體作為圍護(hù)裝飾構(gòu)件，鋁結(jié)構(gòu)、防水保溫層及七面體裝飾圍護(hù)組成復(fù)合型一體化系統(tǒng)。

2.2 異形七面體圍護(hù)裝飾一體化設(shè)計(jì)

異形圍護(hù)裝飾的設(shè)計(jì)靈感源自信徒朝拜時(shí)雙手合十形狀，設(shè)計(jì)完成后，每個(gè)異形七面體像是一雙雙合十的佛手，寓意萬佛朝宗的建筑意境，遠(yuǎn)觀則形成了象征佛陀頭頂?shù)囊庀笤煨?。其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)主要有以下4個(gè)方面。

2.2.1 異形七面體單元外形

為體現(xiàn)佛教建筑的壯觀景象，整個(gè)穹頂外安裝了5400個(gè)七面體裝飾單元。異形七面體構(gòu)造如圖2 所示，因網(wǎng)格劃分的曲線為非線性的，對(duì)應(yīng)七面體的形狀需借助計(jì)算機(jī)編程求解出其函數(shù)，再通過自主開發(fā)CAD 的數(shù)據(jù)接口，形成三維線模。七面體單元底部體型為三角形，與鋁合金屋蓋三角形網(wǎng)格劃分保持一致。每個(gè)單元由7 塊不同尺寸的鋁板與玻璃拼裝而成，根據(jù)建筑采光要求、采光面積來確定玻璃位置和大小。單元底部采用螺栓直接固定于鋁合金桿件上表面預(yù)留槽口內(nèi)，無須增設(shè)轉(zhuǎn)換龍骨，形成一體化構(gòu)造。

2.2.2 集成化設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目中的集成化設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)建筑桿件、節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，減少工廠加工種類，提高加工速度，便于施工安裝。集成設(shè)計(jì)形成鋁合金構(gòu)件的模數(shù)制、參數(shù)化、數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)體系產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)滿足建筑豐富多變的需求，結(jié)合BIM 軟件及公司自編程序進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，保證從深化設(shè)計(jì)、加工制造到安裝全過程中鋁結(jié)構(gòu)構(gòu)配件數(shù)據(jù)的連貫性、可溯性及自動(dòng)化生產(chǎn)，構(gòu)件加工尺寸誤差為±0.05mm，達(dá)到GB T/14846—2008《鋁及鋁合金擠壓型材尺寸偏差》規(guī)范中超高精級(jí)別【3】。

圖2 七面體裝飾單元三維構(gòu)造說明

2.2.3 設(shè)計(jì)巧妙、新穎的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)

1）充分發(fā)揮鋁合金主結(jié)構(gòu)桿件可開模擠壓一體成型的優(yōu)勢(shì)，采用機(jī)械精巧的扣壓構(gòu)造，使得結(jié)構(gòu)與防水鋁板面板/玻璃緊密結(jié)合，牢固可靠。

2）七面體的鋁板創(chuàng)新性地采用內(nèi)側(cè)折邊連接，對(duì)接平整度好，各面連接緊密連接。且七面體垂直高度＞1m，側(cè)面鋁單板尺寸較大，為防止鋁板下?lián)希O(shè)計(jì)出特制鋁合金U 型鎖扣，連接相鄰兩塊鋁板，并根據(jù)計(jì)算設(shè)置不銹鋼栓釘，有效減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)在溫度熱脹冷縮下的變形。

2.2.4 異形七面體鋁板和玻璃的選擇

鋁板：選擇2.5mm 鋁板，牌號(hào)3003-H24，氟碳噴涂。設(shè)計(jì)對(duì)鋁板外觀顏色提出了苛刻的要求，最終通過多次嘗試，自調(diào)油漆比例，得到近似“珠光寶氣”的暖黃色系外觀。

玻璃：作為景觀建筑，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的玻璃采光性要求較高，采用高反射率雙層夾膠鋼化安全玻璃（6+1.52+6）。

3 鋁合金結(jié)構(gòu)與異形裝飾圍護(hù)一體化施工介紹

小穹頂鋁合金結(jié)構(gòu)與異形裝飾圍護(hù)一體化施工過程中的重難點(diǎn)如下：

1）主體鋁合金結(jié)構(gòu)基層圍護(hù)層安裝完成后，表面坡度最大處達(dá)70°，安裝難度大，定位精度要求高，需采用地面預(yù)拼裝，將七面體框架組裝好，再進(jìn)行吊裝。為防止七面體吊裝時(shí)變形并防撞，針對(duì)本項(xiàng)目吊裝特點(diǎn)研發(fā)了特制的吊籃，用于吊裝七面體，裝置具有避免鋁板劃傷、割裂，易固定等特點(diǎn)，方便、有效、經(jīng)濟(jì)。七面體在吊籃中臨時(shí)固定，起吊到對(duì)應(yīng)安裝位置。然后通過已安裝的鋁合金壓條與鋁合金結(jié)構(gòu)連接。

2）七面體準(zhǔn)確吊裝到預(yù)定位置后，通過不銹鋼螺栓與主結(jié)構(gòu)預(yù)留的卡槽進(jìn)行連接，螺栓初擰為定位，終擰擰緊至設(shè)計(jì)擰矩，螺栓擰緊順序需嚴(yán)格依照施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行，不可隨意操作。

3）精確的定位測(cè)量放線、復(fù)測(cè)是圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)順利安裝的前提保證。在深化設(shè)計(jì)階段導(dǎo)出各控制點(diǎn)的建筑物城市坐標(biāo)系以及建筑坐標(biāo)系，加密控制網(wǎng)，測(cè)設(shè)七面體各控制點(diǎn)，并根據(jù)需要進(jìn)行導(dǎo)線點(diǎn)加密，通過動(dòng)態(tài)的復(fù)測(cè)、比較、糾偏等措施，消除累計(jì)誤差【4】。

4 結(jié)語

鋁合金主體結(jié)構(gòu)與異形七面體一體圍護(hù)系統(tǒng)在本項(xiàng)目中的創(chuàng)造性運(yùn)用，較好地展示了佛教建筑神圣的建筑意象，最終實(shí)現(xiàn)了美輪美奐的建筑外觀造型。而且是鋁合金結(jié)構(gòu)與圍護(hù)的一體化構(gòu)造多功能屋蓋體系，不僅滿足建筑圍護(hù)要求，而且實(shí)現(xiàn)防水、保溫、降噪、吊掛等多種使用功能。在異形七面體圍護(hù)與主結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)與施工工程中，合理且創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)，有序科學(xué)的施工方案及措施設(shè)置，標(biāo)準(zhǔn)精確的工廠制造，有效地解決了該體系實(shí)施中的各個(gè)難題，最終取得了良好的效果，完成了鋁合金結(jié)構(gòu)又一里程碑式建筑，并為今后類似項(xiàng)目的應(yīng)用積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。