成都天府国际机场正式投运,深度解析航站楼幕墙及金属屋面工程设计
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2021年07月01日 08:42:31
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2021年6月27日,随着天府机场正式投运, 标志着中国第三个拥有“双机场”的城市由此诞生…… (来源:中建西南院官微) 太阳神鸟,展翅高飞! 自商周始太阳神鸟逐日绕飞,跨越3000年;而今,成都天府国际机场开航,“神鸟”将以新的形态翱翔九州,续写神话…… (来源: 中建西南院官微 ) 成都天府国际机场工程项目定位为中国四大国际航空枢纽之一,是丝绸之路经济带最大的航空港,将负责成都出港的全部国际航线。从体量上看,成都天府国际机场堪称“巨无霸”,机场共规划4座航站楼,6条跑道,其中一期修建3条跑道,2座航站楼。T1、T2两座航站楼总机位数241个,近机位数97个,其中近机位大机型占比约50%。

2021年6月27日,随着天府机场正式投运, 标志着中国第三个拥有“双机场”的城市由此诞生……

(来源:中建西南院官微)


太阳神鸟,展翅高飞! 自商周始太阳神鸟逐日绕飞,跨越3000年;而今,成都天府国际机场开航,“神鸟”将以新的形态翱翔九州,续写神话……

(来源: 中建西南院官微

成都天府国际机场工程项目定位为中国四大国际航空枢纽之一,是丝绸之路经济带最大的航空港,将负责成都出港的全部国际航线。从体量上看,成都天府国际机场堪称“巨无霸”,机场共规划4座航站楼,6条跑道,其中一期修建3条跑道,2座航站楼。T1、T2两座航站楼总机位数241个,近机位数97个,其中近机位大机型占比约50%。



01 工程概况

天府国际机场航站楼位于成都市简阳芦葭镇,毗邻国家级新区 -天府新区,是“国家十三五”规划中建设的我国最大民用运输枢纽机场项目之一,定位国家级航空枢纽, 丝绸之路经济带中等级最高的航空港,将负责成都出港的全部国际航线,成为 “国际一流、国内领先”的人文、智慧、绿色机场。航站楼构型取意成都 标志 太阳神鸟,寓意着古蜀文明在成都这片神奇土地上历经三千余年的延续、传承和生长,将以独有的自信、高昂的姿态,面向世界腾飞。


T1和T2航站楼同期 建设,总建筑面积逾 63 万㎡,建筑地上主体 4层,地下2层,航站楼陆侧高架檐口最高点34.15m,空侧檐口高度19.35-23.75m,屋面最高点45m。航站楼幕墙面积合计约42.1万㎡,金属屋面面积约45.6万㎡,外围护系统面积合计约87.7万㎡(图1-6 )。

(来源:中建西南院官微)

太阳神鸟图案

项目整体鸟瞰效果图 1

项目整体鸟瞰效果图 2

幕墙平面解析图(外幕墙 +12个内庭)

金属屋面及天窗平面图

6 金属屋面系统剖面解析图

0 2   外围护系统类型


2.1幕墙系统类型

 (1)外立面:首层铝蜂窝板金属幕墙、远机位竖明横隐玻璃幕墙、洞口幕墙系统、洞口格栅/百叶系统、穿孔铝板吊顶系统;L2层铝蜂窝板腰线幕墙系统,L2层及以上倾斜吊杆式横明竖隐玻璃幕墙系统,L4层门斗位置玻璃系统;檐口铝蜂窝板吊顶系统;檐口百叶系统、檐口岩棉夹芯板幕墙系统;

 (2)内庭:垂直吊杆式横明竖隐玻璃幕墙、格栅/百叶幕墙、檐口铝单板吊顶系统;

 (3)桥头堡、土建桥、空侧连廊:框架式横明竖隐玻璃幕墙系统、铝蜂窝板幕墙系统;


2.2金属屋面系统类型

 (1)直立锁边铝镁锰金属屋面系统:屋面板选用65/300型直立锁边板型(局部扇形板),铝合金板材牌号为AA3004、PVDF烤漆涂层;

 (2)玻璃天窗系统:包括平天窗系统和侧天窗系统; 

 (3)不锈钢天沟系统:采用316不锈钢板,2mm厚,外侧满粘1.5mmTPO防水卷材;

 (4)檐口铝单板系统:铝合金板材牌号为AA3003的3mm厚氟碳喷涂铝单板;

 (5)内庭院檐口蜂窝铝板及铝合金格栅系统:蜂窝铝板采用铝合金牌号为AA5005的25mm厚氟碳辊涂盒式蜂窝铝板;内庭院檐口格栅采用铝合金矩管格栅。


0 3   幕墙系统设计特色       


3.1  幕墙方案构思

在机场类建筑幕墙设计中往往最大的特点是大跨空间幕墙的设计,由于其结构边界条件的特殊性,常规幕墙设计手段已无法满足建筑效果和功能的需要。幕墙设计手段也更为灵活多变,具有各种实现的可能 (图 7

灵活多变的大跨空间幕墙设计


    机场类建筑作为典型的大空间公共建筑,幕墙系统的设计取决于支撑体系的选择,幕墙系统因支撑结构的不同而不同。针对天府国际机场项目,结合建筑方案 “太阳神鸟”的取意,玻璃幕墙作为建筑表皮, 实现 “遮风挡雨”的功能需要外,更需要与建筑所传达的寓意相契合和 呼应 (图 8 )。

8   轻盈、力量、线条的设计意向


    幕墙方案设计初期,结合建筑 36m 柱跨的特点,强化玻璃 板块的 横向分格尺寸,并在高度方向上,结合人视点高度进行划分,营造出开阔、大气的视野(图 9 )。

立面玻璃分格尺寸


    在统一的立面划分原则下,对航站楼玻璃幕墙进行了多方案设计和比选,同时结合项目整体的遮阳策略,在方案设计中充分考虑绿建对遮阳板出挑尺寸的要求,针对外立面倾斜玻璃幕墙提出了五种方案 (图10)


同时根据外立面倾斜玻璃幕墙方案,对 12 个中庭的垂直玻璃幕墙进行分析和设计,提出了六种中庭玻璃幕墙方案 (图 11

10 外立面倾斜玻璃幕墙方案比选

11 中庭垂直玻璃幕墙方案比选


3.2 外立面倾斜玻璃幕墙系统

抗风柱+铝合金横梁+竖向承重拉杆+竖向不锈钢索体系。


综合考虑建筑立面效果、主体结构条件、工程造价、绿建节能、施工工艺等多方面因素,外立面倾斜玻璃幕墙最终采用推荐的方案二作为深化设计方向。该方案的设计从建筑效果、结构安全、节能遮阳等多方面进行分析,同时满足绿建三星要求。


大玻璃面板为上下对边支撑 ,面板自重通过隐藏于玻璃缝隙的合金钢拉杆承担,构造形式简洁。室外拉索除起到结构受力的作用外,还从细节上了表现建筑细节,形成了飞鸟羽毛的纹理。把拉索置于室外的设计,独树一帜,从效果上实现了 “远处不可见,近处有细节”的建筑设计美感。 (图 12-18

12  倾斜玻璃幕墙标准节点

13 幕墙细部构造热工性能分析

14  倾斜玻璃幕墙室外效果图 1

15  倾斜玻璃幕墙室外效果图 2

16  倾斜玻璃幕墙室内效果图

17 倾斜玻璃幕墙实体模型展示 -室外侧 1:150

18  倾斜玻璃幕墙实体模型展示 -室内侧 1:150

3.3 内庭垂直玻璃幕墙系统

抗风柱+横向直角钢梁+竖向承重合金钢拉杆+室外横向遮阳线条



    中庭垂直玻璃幕墙系统的设计与外幕墙相呼应,但又要有区别。最终采用推荐的方案一作为深化方向。横向直角钢梁作为抗风构件的同时,也作为玻璃面板的承重构件,并通过合金钢拉杆将幕墙自重荷载传递至钢结构柱。该方案玻璃面板为上下对边支承设计,由于玻璃拼缝之间无任何构件,在宽度方向上有着极高的通透度。同时该方案整体风格与外立面倾斜玻璃幕墙相呼应,营造出通透大气的中庭景观视野(图 19-22 )。


19  中庭垂直玻璃幕墙标准节点

20  中庭垂直玻璃幕墙室内效果图

21  中庭垂直玻璃幕墙室内效果图

22 中庭玻璃幕墙实体模型展示 -室内侧 1:150


3.4 外立面幕墙支撑钢结构设计


    幕墙钢结构设计是实现幕墙设计理念的重要依托,外立面倾斜玻璃幕墙支撑钢结构是本工程幕墙设计的重点和难点。需要综合考虑钢结构抗风柱 、铝合金横梁、预应力不锈钢拉索和竖向钢拉杆的 “联动”受力 进行整体建模分析,充分保证幕墙结构的安全性能(图 23-26 )。

23 幕墙钢结构示意图 1

24 幕墙钢结构示意图 2

25 幕墙钢结构示意图 3


26 幕墙钢结构计算云图示意


    为保证幕墙结构实际受载工况、连接构造和计算模型一致,确保幕墙结构的安全,对钢结构支座进行了针对性设计。例如:对顶部摇臂连接位置,充分考虑不同区域幕墙结构的平面内刚度、主体结构的变形和结构面外稳定等因素 ,对摇臂长度、偏移角度和旋转角度等参数进行了全面的规划分析和设计(图 27-28 )。

27  摇臂连接构造设计

28  交叉钢摇臂设计


0 4   金属屋面 系统 设计特色  


4.1双层金属屋面系统

本工程采用 3系 铝镁锰合金 65/300型 直立锁边金属屋面板(局部扇形板),满足屋面抗风揭性能的同时,更好的拟合航站楼屋面流畅的双曲造型。


屋面防水采用相互独立的上下两层屋面构造,达到规范要求的 Ⅰ级防水等级和两道防水设防的设防要求; 在上层金属屋面防水局部失效的极端情况下,下层卷材屋面仍具有独立防水能力,保证屋面整体的防水安全(图 29-30

29  金属屋面标准构造剖面图

图30 金属屋面标准构造效果图


      本工程屋面有局部为双曲面造型,经分析有以下特点(以其中一块板为例):

 ( 1)靠近天沟位置半径无限大,即为直板;

 ( 2)接近屋脊位置,屋面板半径突然变小至14米左右,然后逐渐增大至56米左右。 (图 31-32


31  屋面弯弧直立锁边板放样模型(局部)

32  屋面弯弧直立锁边板半径分析


 一般情况下,铝镁锰合金屋面板的自然弯弧半径约为 50米作为,所以半径突变的屋脊段需应采用机械弯弧。但机械弯弧也有其局限性,无法实现渐变半径。所以采取以下解决方案:

 ( 1)采用1个以上的圆弧段实现屋面板的近似拟合(图33 );

 ( 2)拟合原则,调整后屋面板与原始屋面板之间的高差不超过10mm;

 ( 3 )调整部分屋面板固定支座高度来实现曲面的顺滑过渡(图 34 )。

33  屋面弯弧直立锁边板半径拟合分析

34 屋面板固定支座高度误差调节节点


4.2 金属屋面檩条系统

本工程屋面造型飘逸流畅、复杂多变、且各系统交界面众多,因此对屋面系统的檩条及龙骨安装精度有较高的要求,檩条连接方式需满足误差调节需要(图 35-38 )。

35  主体钢结构模型与建筑完成面的高差分析

36 屋面上层主檩条连接节点图(双向长圆孔)

37 屋面上层主檩条高度误差调节节点图

38  屋面次檩拟合曲面示意图


4.3  屋面天沟系统设计

      屋面天沟系统分为室内天沟系统及室外天沟系统。由于天沟走向与屋面曲面造型吻合,故天沟的防水及抗风设计尤为重要(图 39-43 )。

39  室外天沟节点图

40  室内天沟节点

41 天沟抗风揭节点 横剖图

42 天沟抗风揭节点 纵剖图

43  天沟抗风揭节点 仰视图


4.4 扭曲玻璃侧天窗系统

本工程玻璃天窗 系统面材采用 8Low-e (三银) +12Ar+6+1.52PVB+6mm 全钢化夹胶三银 low-e 中空彩釉玻璃(全超白), 2 # 3# 4# 三条带状天窗及若干小天窗构成。其中 4 # 天窗从南至北贯通整个指廊及大厅屋面,造型由指廊的平天窗扭曲渐变为大厅中部的 45 ° 侧天窗。侧天窗系统的设计既有利于室内大空间的排烟、通风及采光,更有利于加强空间的导向性,改善旅客的空间体验 (图 44-45 )。

44  航站楼屋面整体三维模型

45  扭面玻璃天窗模型(局部)


    通过对扭面天窗分格的模型分析,相邻玻璃板块翘曲值为 1~50mm不等 ,不易通过铝型材及玻璃材料本身的加工或弹性变形来实现。因此对该天窗系统的设计,采用了可调节的双竖框做法,即相邻玻璃板块之间的高差随着曲面翘角值的变化而变化,由折线玻璃来拟合扭曲面的玻璃天窗面(图 46-49 )。

46  固定扇扭曲玻璃节点

47  开启扇扭曲玻璃节点(非翘角位置)

48  开启扇扭曲玻璃节点(翘角位置)

49  扭曲玻璃双框模型(局部)


另外,由于天窗板块与水平面的夹角不断变化,故电动开启系统所需动力也不同。为了满足所有天窗的安全开启功能,本工程电动开启系统要求及分布如下(图 50 ):

1)电动排烟窗采用上悬开启形式,最大开启角度70°;

2)每扇窗选用2台推杆式开启装置两斜侧安装,并内置同步器;

排烟窗与水平面夹角小于 25°时,电动开窗器单支推力为2000N;

排烟窗与水平面夹角 25°到45°时,单支推力为3000N;

排烟窗与水平面夹角大于 45°时,单支推力为4000N。

3)电动排烟窗左右两侧各加1个电磁锁。

50  天窗电动推杆系统推力要求分布图


0 5    项目实景展示(图 51 - 58


51  屋面施工过程鸟瞰实景 1


52  屋面施工过程鸟瞰实景 2


53  屋面扭天窗实景 1


54  屋面扭天窗实景 2


55  外立面玻璃幕墙现场施工过程实景 1


56  外立面玻璃幕墙现场施工过程实景 2


图57 外立面玻璃幕墙现场实景4


58  檐口蜂窝板吊顶现场实景 1



建设单位:成都天府国际机场建设指挥部

建筑设计单位:中建西南院+ADPI

建筑设计负责人:邱小勇、刘艺、陈艺

幕墙设计团队:中建西南院有限公司建筑幕墙设计所 

幕墙及金属屋面设计成员:董彪、殷兵利、张瑜、赵鑫、付瑶寅、魏海龙、冼庆军、吴国恩、范建磊、杨志鹏

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