不锈钢设计：北京新保利大厦索网幕墙

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1、l技术专栏·TechniqueBE●J_NGNEWPoLYPLAZAGLASSCURTA_NWALL北京保利大厦是中国保利集团的新总部。保利集团是一家国有企业，在国防贸易、房地产、文化产业和矿业等领域开展多元化经营。除了作为公司总部之外，这座总建筑面积100000m。的建筑还包含了办公楼、商场和酒店。从平面图上看，这座建筑物的结构为三角形，L形的办公区构成了两个边，第三个边由一个玻璃幕墙构成，它是世界上最大的索网玻璃幕墙之一。这样就在建筑物内部创造了一个大型中庭，中庭悬挂着一座“吊楼”——8层楼高的保利文化艺术博物馆。这座柔索玻璃幕墙由不锈钢索和铸件来支

2、撑，支撑构件采用高强度双相不锈钢铸造而成。圈圈保利大厦的索网幕墙包含了许多不锈钢构件。包括钢缆、夹具、连接杆和支具。不锈钢牌号的选择取决于部件，考虑到部件在索网组件中的功能，因此水平和垂直钢索采用了奥氏体不锈钢$31600(14401)．而索网交叉点采用高强度的双相不锈钢S32205(1．4462)夹具进行连接。主支撑钢缆与索网之间的连接杆也采用了奥氏体不锈钢S31600(1．4401)。支撑加固部件采用高强度双相不锈钢J92205(CD3MN)铸造，它是双相不锈钢14462的铸造牌号。选择不锈钢的主要原因是其高强度和耐腐蚀性，此外不锈钢美观的外表和低维

3、护量也是优势。北京处于高工业污染的腐蚀性环境，且冬季除冰盐的使用量一直在显著增长，选用耐腐蚀的不锈钢材料就可以避免采用高维护量的表面涂层，另外，裸露的不锈钢本身也是一种具有雕塑感的结构设计元素。不锈钢的低腐蚀率有助于提升设计方案的效能，而且，不锈钢废料的价值高，使得建筑物在使用寿命结束后仍可持续利用材料技术说明书中包括了一项要求，即每条钢缆的表面不得存在诸如炭黑、裂纹、缺口等缺陷。对于采用14401和1．4462不锈钢牌号制作的构件规定采用轻度的喷砂处理表面。支撑加固装置中包括双臂支具，这些支具用于将索网交叉点连接到玻璃幕墙板上，支具采用铸造工艺制造，玻

4、璃珠喷沙表面处理。由于支具形状复杂，不可能采用有方向性的抛光处理，所以规定采用这种表面处理方式。还规定了金属(包括相同母材的金属)的连接方式、组合和放置位置不得有因电解质或其它腐蚀作用导致损伤的可能性。口口主建筑采用钢筋混凝土、钢结构和不锈钢构件建造。与中国绝大多数的建筑相似，整体建筑物的设计寿命为50年。这座建筑按照中国设计标准设计，索网玻璃幕墙按照《玻璃幕墙工程萝2主素网玻璃幕墙及其主要的V形钢缓技术标准》⋯设计．也使用了美国规范和标准，包括ASCE标准7：《建筑物和其它结构最小设计载荷》[2i以及ASCE标准19—96：《钢缆在建筑物中的结构应用》

5、【3]。另外，材料技术条lI—4啊‘E，-『．／件采用了德国标准、-建筑的主要设计特色是巨型索网幕墙，幕墙中使用了大量的不锈钢。索网幕墙采用了平面双向钢缆系统，利用双向预张力索网对变形的抗力来支撑玻璃幕墙。玻璃通过水平和垂直钢缆会合的交叉节点固定到索网上。垂直载荷通过这些节点进行承载．这些节点将作用力传递至垂{懒：=髓{直钢缆上，并随后传递至建筑物的地基。另一方面，由于风或地震引发的横向作用力靠支撑点．之间的钢缆恢复其直线形状的趋势来进行承载。尽管索网幕墙的设计理念相对简单，但是其流iI』行是近年来随着设计师对其美学和工程学特’性的欣赏才开始的．月；索网

6、高90m，宽60m，围绕着呈L形的主建筑物形成一个中庭空间。在这个空间区域内，一_．嘲悬挂着一座8层高的吊楼(图1)。初步分析表明，这个索网幕墙由于尺寸太大，所以采用传湖41统钢玻璃幕墙不经济。此外，由于传统解决方案将涉及大尺寸桁架的使用，会阻碍视野，所以障加匿116设计者提出一种创新解决方案，即由4根大直径、高预应力的钢缆来支撑这座玻璃幕墙。这些相对刚性更强的构件在表面沿对角线从吊楼屋顶延伸到中庭的顶部，形成V形，从而有效地将幕墙分划成3个较小的平面部分(图2)，充当了虚拟边界，有效地缩短了跨度。这些大直径主钢缆在安装时是直的，而在索网张紧期间朝立面方

7、向弯曲。采用这种平面设计方案，索网幕墙的水平和垂直钢缆直径将分别限制在34mm和26mm。水平和垂直钢缆的中心间距圈'-3分别为1333mm和1375mm(图3．4)。这座玻璃不锈钢幕墙在设计上还能够抵抗百年一遇的大风，并能够在最大风载荷下变形达O．9m。由于平面索网幕墙在横向载荷下的挠性特性，意味着关键设计标准通常是偏移情况。在本案例中，前期设计计算表明，在大风力载荷下由于钢缆和玻璃的位移，将发生比现在大得多的偏移。偏移的结果是在折线处窗板与窗板间会有较大的转动，因此采用了一种铰链式的支撑槽钢，让玻璃图4安装之前垂直与水平钢缆连接的放大照片板最多可以旋

8、转7。。不锈钢杆将这些槽钢连接至索网，并使其远离对角线钢缆(图5，6)。这座幕墙