杭州亚运公园乒乓球馆幕墙设计施工分析

杭州亚运公园乒乓球馆幕墙设计施工分析

张全良

中建八局科技建设有限公司  上海市  200000

【摘  要】杭州亚运公园乒乓球馆为19界亚运会乒乓球比赛场馆，本文从开方式（开缝）叠片阳极氧化板、鱼鳞状菱形玻璃、屋顶檐口铝板和电动窗的受力分析、选材及施工方法进行较详细的探讨。

【关键词】叠片阳极氧化板 鱼鳞状菱形玻璃 设计解析

1、工程概况

杭州亚运公园乒乓球馆位于杭州市拱墅区，是2023年第19界亚运会乒乓球项目和霹雳舞项目比赛场地。设计灵感源于良渚玉琮，整个场馆采用不规则椭圆造型。乒乓球馆主体结构为框架/网架结构，地下1F，地上2F,屋顶为直立锁边屋面系统，建筑高度为39.36m。

本文主要阐述了乒乓球馆外幕墙及其支撑体系的设计、施工与研究。

此项目在利用BIM进行深化设计验证、设计协调的同时，还利用BIM模型对项目的重、难点区域进行三维直接出图，并根据幕墙协调结果实时更新、调整，从而精确化幕墙设计，做到幕墙设计与BIM的高效结合。

2、工程难点及亮点

2.1 开放式（开缝）龙鳞叠片阳极氧化铝板系统

2.1.1 阳极氧化铝板系统的概况

阳极氧化铝板主要就是将铝板放入到电解液中，如硫酸、铬酸、草酸等作为阳极，特定条件与电流作用下进行电解。阳极的铝板氧化反应会使其表面出现氧化薄层，厚度约5~20微米。硬质氧化膜可达到60~20微米。氧化后的铝板能够切实提升自身的强度、耐磨性、绝缘性能，能够切实满足后续玻璃幕墙施工要求，进一步延长幕墙结构全寿命周期。龙鳞叠片阳极氧化板颜色为金色，与本届亚运会吉祥物颜色相呼应。氧化铝板共6500余块，面积约10660㎡，采用开放式（开缝）系统，氧化铝板内置两道防水铝板，朝室外侧为3mm防水铝板约9000㎡，靠室内为2mm防水铝板约8900㎡。 两道防水铝板之间采用100mm厚A级 防火保温棉+20mm隔音棉，类似三明治的防水保温隔音系统。

2.1.2 龙阳极氧化铝板系统的设计要点

内外两层防水铝板固定于钢（下半区）/铝合金（上半区）龙骨，通过不锈钢螺栓及铝角码固定。外装饰开缝叠片式阳极氧化铝板通过铝合金挂件挂装到主龙骨。

氧化铝正视图                           氧化铝安装示意-背视图

2.1.3阳极氧化铝板系统的施工安装

根据叠合阳极氧化铝板金属幕墙系统特点，为双层幕墙，内侧为常规铝板幕墙，包封钢结构，外侧为挂装阳极氧化铝板；

施工措施：

1）室内侧搭设脚手架进行转接件及内侧铝板安装；

2）室外侧采用曲臂车上人进行中间施工措施：内层防水铝板及外侧阳极氧化铝板安装；

2.2鱼鳞菱形玻璃系统

2.2.1菱形玻璃幕墙的概况

面板规格：8（超白钢化）+1.9pvb+8（超白钢化）（low-E）+12A+8（超白钢化）+1.9pvb+8（超白钢化）；

菱形玻璃板块共621个，约3050㎡。

2.2.2菱形玻璃幕墙的设计要点

连接方式：玻璃面板通过玻璃附框型材与转接铝型材咬合固定，转接铝型材与钢结构转接件栓接固定；

2.2.3菱形玻璃幕墙施工难点

1、重新建模：主体钢结构满焊后自然沉降，钢结构局部安装偏差较大，按照理论尺寸创建的三维模图已经无法满足实际结构偏差需要。经指挥部、设计院、总包等各单位多次会议讨论后决定，根据现场实际情况钢结构返尺后，重新建立三维模型，出配套的面板和加工单。

2、精确打点

所有定位件安装都必须按设计给的坐标点进行三维打点定位。

2.2.4菱形玻璃幕墙安装措施

根据鱼鳞菱形玻璃幕墙系统特点，菱形玻璃幕墙与铝合金转接件咬合插接固定，铝合金转接件与钢结构转接件栓接固定；

施工措施：室内侧搭设双排脚手架进行转接件及辅助鱼鳞玻璃单元安装，收口打密封胶采用曲臂车上人进行中间施工措施。

2.3、屋顶檐口铝板系统

2.3.1屋顶檐口铝板系统的概况

屋顶檐口铝板306个宽度分格，1836块铝板的尺寸均不相同，需三维建模提取数据；其中檐口铝板

与屋面不锈钢天沟（其他单位施工）交汇，该部位铝板需现场返尺，并在三维模型里模拟后才能下单。

2.3.2屋顶檐口铝板系统的设计

     屋顶檐口铝板悬挑接近3m，如果采用脚手架方式，悬挑近4m危险系数大，且占用脚手架施工周期长，基于以上因素采用小单元吊装方法（龙骨和铝板在施工现场地面拼装好后整体吊装）。由于每樘单元尺寸不相同，空间定位不相同，需要借助BIM三维建模并出配套加工图、参数表给现场进行加工、定位安装。

龙骨单元拼装

2.3.3屋顶檐口铝板系统安装

小单元钢架和铝板、百叶在地面安装好，整体吊装到檐口对应位置。

3、BIM在本工程的应用

本项目为异形结构，BIM建模在以下各方面均发挥了重要作用：

1）对幕墙设计模型及其他相关专业（建筑、结构、机电等）进行模型整合，为软、硬碰撞检测做准备。

2）BIM辅助预算：

基于信息化模型，对重难点区域利用相关软件进行自动化统计，快速而精确的向造价管理方提供相关详细数据进行辅助预算，从而大大减少了繁琐的人工操作和潜在错误，实现工程量信息与设计方案的完全一致。基于 BIM 获取的工程量统计可以用于前期设计过程中的成本估算，以便业主在预算范围内进行不同设计方案的探索或者不同设计方案建造成本的比较，以及施工开始前的工程量预算。

3）BIM 辅助设计出图：

利用 BIM 进行深化设计验证、设计协调的同时，还将利用 BIM 模型对项目的重、难点区域进行三维直接出图，并根据幕墙协调结果实时更新、调整，从而精 确化幕墙设计，做到幕墙设计与 BIM 的高效结合。

4）生产阶段的 BIM 实施：

搭建幕墙信息化模型，准确输入幕墙构件，包括面板、龙骨、连接件、支座、预

埋件的几何信息、材料信息以及管理信息。基于此幕墙信息模型，对幕墙构件进行自

动化材料统计。

5）施工阶段的 BIM 实施:

通过幕墙 BIM 模型与土建 BIM 模型 进行合并，核对现场预埋是否符合幕墙施工的要求，通过 BIM 进行预留预埋图纸的设 计，交付土建用于预留预埋施工。

通过精确的 BIM 模型自动导出所有预埋件及支座挂件的空间三维坐标数 据，用以施工定位；使用全站仪精确测设法，按测量放线方案精确定位每层楼每件单 元板块的支座空间坐标；同时有序的提取幕墙底层的点位信息，并由此衍生出单元的各项数据。

6）BIM 辅助质量控制管理 ：

基于 BIM 模型的相关数据，配以全站仪进行精确而高效的施工定位；辅助施工管

理团队进行内部施工质量审核和管理；对幕墙安装施工按各时间节点进行现场数据检

测，根据监测数据进行设计核查，并及时调整板块尺寸，阻断误差累积，确保幕墙施

工质量。

4、幕墙设计施工管理要点

通过分析新型幕墙设计意图、具体施工期间的难点，在制定工程施工方案过程中使用了设计施工一体化原则，提出将开放式龙鳞叠片阳极氧化铝板系统、菱形玻璃幕墙复合通透式连廊施工手段结合在一起，设计出一种外廊式开放式龙鳞叠片阳极氧化铝板系统遮阳及菱形玻璃幕墙负荷安装系。结合幕墙结构复杂性特征、安装尺寸安装要求高、施工质量需要进行严格把控等特征，在编制设计图纸过程中用到了BIM软件中的放样控制功能。通过异地定制生产，对开放式龙鳞叠片阳极氧化铝板系统进行逐件检验、现场装配化安装以及使用专用吊具配合吊装等手段完成施工工作。注重关注测量放线工作，制定幕墙每个分隔平面以及分割、标高值。玻璃幕墙中的铝板结构以及配件位置需要以玻璃位置参照确定，切实保障玻璃安装期间的精准度。

施工开展全过程中还应当借助激光水平仪检测方式检测精准度。吊装环节应当使用反风绳防撞以及水平稳步提升手段，需要解决复合构造设计期间的难度问题，进一步保障设计环节的建造水平，增强施工整体质量。

在开展开放式龙鳞叠片阳极氧化铝板系统半光遮阳与菱形玻璃幕墙工作中，施工流程较为简便、制定出的设计方案与施工现场具体条件相符，施工工作能够切实满足室内采光条件。

为充分发挥出开放式龙鳞叠片阳极氧化铝板系统、菱形玻璃幕墙结构在具体施工期间的应用积极性，还需要管理部门加强做施工环节管控力度，做好施工人员专业技能与职业素养的教育培训工作,制定出专项可行的施工质量以及施工安全管控方案，确保具体施工工作能够始终处于有序实施状态。

由于开放式龙鳞叠片阳极氧化铝板系统、菱形玻璃幕墙设计与施工难度更高，在具体开展过程中还需要注重分析工程整体建设要求，不断优化菱形玻璃幕墙设计流程。要求在开放式龙鳞叠片阳极氧化铝板系统、菱形玻璃幕墙施工过程中也需要制定切实可行的施工标准，为异型菱形玻璃幕墙建筑施工工作提供重要的质量与技术保障措施，避免实际施工环节出现质量问题或安全事故。