ADIC工程的Mashrabiya智能遮阳系统,颠覆了传统的遮阳形式。将机电与幕墙有机地结合在一起,使幕墙有了一个新的设计思维。当建筑幕墙遭受阳光直射时,Mashrabiya呈张开状态,从而为建筑提供遮阳。随着太阳沿楼体的移动, Mashrabiya 可随时间逐渐呈现张开或关闭状态,从而实现根据外部环境的变化对大楼的内部温度、光线进行智能调节。
ADIC工程的Mashrabiya智能遮阳系统,颠覆了传统的遮阳形式。将机电与幕墙有机地结合在一起,使幕墙有了一个新的设计思维。当建筑幕墙遭受阳光直射时,Mashrabiya呈张开状态,从而为建筑提供遮阳。随着太阳沿楼体的移动, Mashrabiya 可随时间逐渐呈现张开或关闭状态,从而实现根据外部环境的变化对大楼的内部温度、光线进行智能调节。
新概念设计,成就远大“典范工程”
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ADIC工程的Mashrabiya智能遮阳系统,颠覆了传统的遮阳形式。将机电与幕墙有机地结合在一起,使幕墙有了一个新的设计思维。当建筑幕墙遭受阳光直射时,Mashrabiya呈张开状态,从而为建筑提供遮阳。随着太阳沿楼体的移动, Mashrabiya 可随时间逐渐呈现张开或关闭状态,从而实现根据外部环境的变化对大楼的内部温度、光线进行智能调节。
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Mashrabiya是由上百个零件组装而成,所有零件之间的配合尺寸及公差,及不同材质的材料特性(强度、硬度、色牢度、化学成份等)都是需要考虑的因素。
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a) 单元:由于楼体呈蚕蛹形,其横截面由多段不同直径及圆心的弧线组成,纵截面也如此,故每一樘单元的尺寸都有差异,设计的工作量相当大。针对此情况,我们将整个工程的玻璃幕墙外轮廓进行三维建模。并将所有单元的三维数 据进行统计、整理、归类。
b) 电动立面伞式智能遮阳系统。
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遮阳系统是本工程最大的建筑特点。由于玻璃幕墙由玻璃和金属结构组成,而玻璃表面换热性强,热透射率高,故对室内热条件有极大的影响,在夏季,阳光透过玻璃射入室内,是造成室内过热的主要原因。特别在南方炎热地区,如果人体再受到阳光的直接照射,将会感到炎热难受。在玻璃幕墙上设置遮阳系统,可以最大限度减少阳光的直接照射,从而避免室内过热,是炎热地区建筑防热的主要措施之一。设置遮阳后,会有以下作用及效果
I) 遮阳对太阳辐射的作用。外围护结构的保温隔热性能受许多因素的影响,其中影响最大的指标就是遮阳系数。一般来说,遮阳系数受到材料本身特性和环境的控制。遮阳系数就是透过有遮阳措施的围护结构和没有遮阳措施的围护结构的太阳辐射热量的比值。遮阳系数愈小,透过外围护结构的太阳辐射热量愈小,防热效果愈好。
II) 遮阳对室内温度作用。遮阳防止室内温度上升有明显作用,有遮阳时,房间温度波幅值较小,室温出现最大值的时间延迟,室内温度场均匀。因此,遮阳对空调房间可减少冷负荷,所以对空调建筑来说,遮阳更是节约电能的主要措施之一。
III) 遮阳对采光的作用。从天然采光的观点来看,遮阳措施会阻挡直射阳光,防止眩光,使室内照度分布比较均匀,有助于视觉的正常工作。对周围环境来说,遮阳可分散玻璃幕墙的玻璃(尤其是镀膜玻璃)的反射光,避免了大面积玻璃反光造成光污染。
IV) 遮阳对建筑外观的作用。一般人都认为玻璃幕墙设计只能平板化,无法设计外遮阳等遮阳设施,但是由国外的许多案例我们可以发现金属玻璃幕墙能以轻巧的金属板设计成优美的遮阳形式并成为建筑造型有趣的一部份。遮阳系统在玻璃幕墙外观的玻璃墙体上形成光影效果,体现出现代建筑艺术美学效果。因此,在欧洲建筑界,已经把外遮阳系统作为一种活跃的立面元素,加以利用,甚至称之为双层立面形式。一层是建筑物本身的立面,另一层则是动态的遮阳状态的立面形式。这种具有 “动感” 的建筑物形象不是因为建筑立面的时尚需要,而是现代技术解决人类对建筑节能和享受自然需求而产生的一种新的现代建筑形态。而不同于老式的遮阳系统,本工程的智能遮阳系统是由遮阳板(铝框+遮阳膜等)、电机及智能控制系统组成。控制系统软件是智能遮阳控制系统的一个组成部分,与控制系统硬件配套使用,根据周围自然环境的变化,通过系统线路,自动调整遮阳板或改变遮阳面积或变化角度,既阻断热辐射、减少阳光直射、避免产生眩光,又充分利用自然光,节约能源。
V) 本工程的建筑特点决定了每个遮阳伞的尺寸都不一样。而且由伞的结构形式造成铝框的加工尺寸、角度及支承杆的尺寸要由三维建模才可以确定。如按传统设计思路进行设计,其工作量是非常巨大的。基本上是不可能完成的任务。针对此问题,我们多方调研,最终聘请欧洲专业设计师进行程序化设计。通过INVENTER的第三方设计软件对本工程的遮阳伞进行三维程序设计。大大提高了设计速度。同时,通过INVENTER这个三维设计软件,我们可以方便地检验任何位置的遮阳伞的状态。可以动态地观察所有机构的运行状态。从而保证了设计的准确度。INVENTER对本工程资料存储达300GB以上,可见这项工作量有多么巨大!
c) 本工程在单元幕墙与遮阳伞之间,还有一层灯带,在傍晚,当遮阳伞合上后,网状灯带上的LED灯点亮,为整个建筑增添了妩媚的色彩,但由于灯带的照明范围为 4-4.5米,从低碳环保的角度,一定要选用节能的LED灯,但一般的产品其亮度达不到建筑师要求的效果,为此,我们专门聘请专业的灯光设计师帮助我们进行灯光效果设计,并在世界范围内搜索符合要求的灯具厂家,经过艰苦工作,最终选定意大利依古咨尼品牌产品,但远大从未与之合作过,厂家按惯例根本不跟我们合作,但经过公司的不懈努力,最终成功说服厂家与我司签订合同,并按期供货。此外,本工程的灯光效果要求灯光平行于反光板照射。这要求反光板表面不能进行普通的喷涂,而要求其表面有凹凸感才能将平行光反射出来。经过无数次的试验,无数次地与设计师沟通,最终选定了一种能让建筑师满意的可以反射平行光的喷涂漆。
加工制造难度堪比核潜艇、航空产品制造整个ADIC工程加工制造难度集中体现在2栋主楼的2098个遮阳伞的加工制造上。每个遮阳伞合拢时,外形酷似奔驰汽车标志,由三角形铝框、Y型支撑大臂、PTFE膜、铸件、电机五大部分组成。在工程安装中,造型复杂的底座牢固地扎根于墙体,三个大型臂状锥管铸件安装在底座上,3支支撑大臂连接在锥管顶端,组成Y型,6个覆盖PTFE膜的三角形铝框两两固定在Y型支撑大臂上,中间由柱形电机连接,在电控系统的控制下,实现自动开闭。
整个遮阳伞加工制造难度,集中体现在3个方面。
铸件的加工。遮阳伞中所使用的不锈钢共有2种材质,一种是316不锈钢机加件,主要用于辅助连接的小零件,用量较少。另一种是1.4470双相不锈钢铸件,遮阳伞上主要的受力支撑件都采用这种材质,该材质以其高强度及卓越的防腐性,受到了建筑师的青睐,但其价格昂贵、在铸造中成份及各项性能指标难以控制,也使其在幕墙领域的使用大受限制,更何况ADIC工程中所使用的1.4470铸件其造型极其复杂,重量在100-300KG之间,对于这么大的 1.4470的铸件以及苛刻要求(C含量不高于0.03%,P含量不高于0.035%,N含量在0.1~0.22%之间,最精密的地方,机加的公差只有 0.03mm,),国内众多的铸件生产商望而却步,只有几个厂家敢于尝试。其包括以生产航空备件著称的深圳贵航实业有限公司和擅长生产飞机发动机配件的辽宁黎东精铸热处理有限公司以及深圳坚朗、江苏东阁、沈阳兴业、上海门典等厂家。2010年3月-7月,经过4个月的无数次试验,辽宁黎东精铸热处理有限公司为我们提供了首件遮阳伞底座,正在我们为产品的成功而欣慰时,检测的报告显示其产品碳含量超标,又经过2个月的试验,该厂最终选择放弃。鉴于ADIC工程的铸件加工难度超大,总包在2010年10月起,派美国铸造专家Eddy博士来中国指导并监督铸件的生产。 2011年1月,经过艰辛的努力,反复改进铸造工艺,深圳贵航终于成功试制出遮阳伞底座、锥管、电机头等难度极大的铸件。之所以铸造难度大,主要是由于设计师考虑到疲劳安全问题,不允许铸件分体焊接。因此,对于每个单件的重量、体积都超了正常的铸造范围。加上这些铸件对材质的化学元素要求高,特别是对 “C”和“N”的含量控制非常严格,在保证化学元素的前提下,还要保证产品的缺陷等级这对铸造厂家来说是非常验证攻克的课题!我们几乎询遍了国内所有知名的铸造企业,包括给核电提供铸件的国内最大的铸造企业(英流集团)我们也咨询过。厂家认为,本工程的铸件要求,比核电产品还要难做!!!主要是:1). 锥管(EC6015),整体是锥形,壁厚太薄,铸造等级要高而且工件又细又长。铸造的工艺性不好。产品铸造合格率低。再加上此材质必须要经过热处理才能达到所谓的双相特性。热处理后工件变形很难控制。2). 底座(EC6013/14),工件较大(500X700),外形复杂。3). 电机头(EC6000+01,EC6007+08)。工件角度太多,结构复杂。对于铸造的工艺要求高。
双相不锈钢铸件不仅铸件难度大,加工同样相当难度。首先工件外形复杂,机加时装卡困难,没有基准,定位困难,其次1.4470双相不锈钢这种材料硬度大,加工速度极慢,产品加工完成后,由于每件尺寸都不一样,所以,全部需要用专门研制的加工工装来进行加工,用专业检验工装来对于铸件进行检验。
第二,三角形铝框、Y型支撑大臂的焊接。由于工件长度超过2米,综合考虑受力等因素,要求三角形铝框及Y型支撑大臂采用焊接。型材焊接要求符合EN1090-3 EXC3标准,该标准远远高于普通幕墙用铝框焊接标准,用在铝制品焊接上,简直是破天荒的,连飞机油箱、动车车厢焊缝都难望其项背,为此,公司专门采购了13台德国EWM 焊机。Y型支撑大臂由双相不锈钢板下料、折弯、钻孔后,与双相不锈钢铸件焊接成一体。其焊接要求符合EN1090-2 EXC3-标准,焊缝质量等级为欧标B级,这种等级的焊缝要求可以说堪比核潜艇制造和航空产品制造等级,为满足焊接要求,焊机采用的是的美国弗尼丝焊机。要完成这种等级的焊接任务,对于焊工的要求也一点不含糊,除使用世界顶级专业焊机外,操作人员更必须持有国际焊工证并且具备丰富的实践经验,以最大程度地降低焊接的缺陷,减少焊后的变形。远大正是由于拥有一批数十名持有国际焊工证且经验丰富的焊接人才,才敢于承接这个项目。而这些都是让众多幕墙制造企业望而却步的重要原因之一。
为达到焊缝的质量等级要求及确保工期,就必须开发一套完整的工艺和焊接形式。首先是解决焊接部件定位问题,定位准确了才能保证焊接后每个Y型大臂顺利组装达到使用功效(这是因为Y型大臂必须预留一段滑杆,方便遮阳伞盖顺利收缩,在焊接时就必须确保焊接组件准确定位)。对此,远大特种工程集团不锈钢工艺设计组、技术改进室组成专项攻关小组,在没有先例参考的情况下经过无数次试验,研制了一系列工装夹具,保证了各相关尺寸的加工精度。并在与国外焊接专家进行沟通后,最终确定Y型大臂两道焊道采用半自动焊接,这样避免了因焊道过长、手动焊接易产生焊接质量问题等弊端且提高了加工速度。在得到甲方认可之后进行了大规模运用。
ADIC工程面临着严峻的考验,高温、潮湿、风沙等恶劣环境使业主对防腐要求极为苛刻(其所在地阿联酋首都阿布扎比既有沙漠有面对大海,自然环境下的侵蚀严重),为了保证使用效果,Y型大臂的不锈钢表面加工处理,必须是世界上最尖端的。为达到工件表面处理要求,技术人员根据工程现场环境各项参数,经过严密计算和反复实验,对空气压力、设备结构与完善,玻璃砂目数、加工方法等因素不断地改进与创新,成功组建了ADIC工程专用喷砂室和钝化加工生产线(防腐处理),此举不仅填补远大在此类加工技术领域空白,最重要是使得工件表面纹理和防腐效果达到了业主的要求同时,极大降低企业生产制造成本,实现了多赢。
第三、材料多为非常规的幕墙材料,首次尝试在幕墙工程中使用。
PTFE膜是一种新型的材料,在其它幕墙工程中极少使用。该产品由日本独资企业在上海的加工厂生产,原料成份为PTFE,其上色工艺十分复杂,成品需要经过浸泡、烘烤等工序,反复11次,才能上色,而这时的颜色还不是最终的颜色,要达到最终的颜色,只能通过在阳光下经过紫外线照射3个月。因此,顾问选定的颜色后,该做成什么样的颜色,经过紫外线照射3个月,能达到顾问所选的颜色,这对于厂家来说,具有相当的难度,而对于这种工艺过程,我们要说服顾问及业主,也费了九牛二虎之力。
电机是遮阳伞核心部件。由于遮阳伞是通过电气系统自动控制开闭,因此,电机的行程及噪音是关键的性能。为达到工程要求,经过多个厂家的反复比对,最终确定了由我司自行采购德国DK电机,发往西斯博朗组装的工序,这样既节约成本,又能满足工程要求,但会给工程组织带来繁琐,但为工程着想,ADIC工程供应管理中心积极克服与德国的时差,加班工作,最终成功洽谈签约,计划中心精心组织,安排相关部门的进口货物清关,到货材料的国内部份运输等,跟踪电机在西斯博朗公司的组装进度,安排质检员驻厂监督检验等,为工程工期顺利完成提供了保证。
这是由中国企业沈阳远大承建的世界上最复杂的遮阳系统——阿布扎比投资委员会新指挥部大楼遮阳工作(即ADIC工程),ADIC工程被业界誉为是全球十大高风险项目,是远大历史上继鸟巢、水立方之后又一足以让世界对远大加工制造技术刮目相看的经典工程。其最难点便是其世界绝无仅有的独特的遮阳系统加工制造,加工难度堪比核潜艇、航天飞机制造。整个工程以其独特蚕蛹造型,集智能化、环保、节能、前卫的造型设计于一身,成为当地标志建筑。
ADIC全称Abu Dhabi Investment Council New Head Quarters,目前最新叫法为Al Bahr Tower,位于阿联酋首都阿布扎比 25 区 Al Salam 街和 Al Saada 街西部交接处。建筑总高度145m,由两栋25层办公大楼(Council Tower & Bank Tower)组成。
ADIC工程包括2个主楼及裙楼,主楼包含单元及灯带、遮阳伞。两个主楼共包含6264樘单元,1000个LED灯及2098个遮阳伞。裙楼包含单元、百叶、石材、亨特板等。整个工程的总面积为67500平方米。其中塔楼单元面积34000平米,裙楼9520平米,遮阳伞23980平方米。
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看起来高大上,学习一下。
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7楼
这种设计不错,既实用又美观。
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8楼
土豪公司就是不一样
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9楼
好牛,想不想菠萝的外壳
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10楼
真是人才,创意真好也实用
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11楼
有钱就是任性,感谢楼主分享
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