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新世纪的卡塔尔,其发展是前所未有的,它把重点放在文化项目上,目的是使卡塔尔和多哈城市成为海湾地区的文化中心。卡塔尔国家文化、艺术和遗产委员会制定了一个重要计划,邀请世界上最优秀的建筑师参与设计建设博物馆和图书馆,一系列出色的建筑将在多哈新的市中心和北湾的珊瑚礁之间建成,成为整个海岸的象征性标志,用以重新界定多哈海湾的格局。这一伟大的决策正为法国著名建筑师Jean·Nouvel提供了不可多得的机会。

庄园寻宝

建筑师刚通过了幕墙大方案,正在喝红酒庆祝的时候,让·努维尔的合伙人,Nouvel事务所的董事长米切尔(Mitchell)通过下属找到了我,邀请我去波尔多——他的一个古堡葡萄酒庄园,住上一个晚上,分享他的红酒,更要与我谈进一步的合作问题,我愉快地接受了他的邀请。于是,我和助手陈盛蕾先生一起乘飞机去了波尔多,憧憬着法国式浪漫,走进他的古堡葡萄酒庄园。

波尔多是法国著名的葡萄酒产区,所出产的葡萄酒在世界上负有盛名。到波尔多的时候,已经夜幕降临,我惊奇地发现,这个法国古堡庄园外面居然一个照明灯都没有,古堡里有游泳池、壁炉、很旧不加装饰的墙壁和地下酒窖及壮实的木楼梯,而室外有很多大树、可以跑马的大草坪等等。最令人惊讶的是庄园里居然还有一个路易16用过的台球桌。我们边打台球边聊天,谈笑风生。我们只能用英语聊,虽然大家的英语都不是母语,但可以互相将就,很是开心。

我们一起吃烧烤晚餐,喝过红酒。餐后,米切尔和他的同事与我一起谈他们正在做的和准备做的项目,其中有印度、迪拜、美国等等地区的项目。

我重点看了一下美国纽约十一大道100号公寓的设计方案, 大家都说Jean·Nouvel在说梦话:幕墙相邻的每块玻璃要不同大小,每块玻璃要有不同的角度,每块玻璃要用不同颜色和配置……   Jean·Nouvel想利用光线投射的到建筑物时产生不同角度的折射、色温变化、投影大小,令建筑如同璀璨耀眼的钻石,绚丽夺目。

我说,这是要把幕墙设计师和工程师硬生生往死里挤去,我也任性地说了一句:“这项目的幕墙应该是我干的,别人干很艰难的。”怎知一语成谶,这个项目几年后最终也落在了我手上。

艰难推进

“多哈塔可由一个风景如画的花园进入, 轻轻地向大楼周围的玻璃天篷下的大厅走去, 暗示塔楼深深扎根于地球。植被和玻璃树冠重叠, 以清除自然与人类创造的环境之间的界限。一个巨大的中庭上升到27至112米的高度。高和纤细, 闪闪发光的轮廓面朝地平线, 多哈塔注定要成为一个美丽的象征地标上的多哈窗台。”Jean·Nouvel在自己的网志上写下如此浪漫的字句。

多哈塔的地理位置是在多哈海湾到北湾的珊瑚礁之间,中建二局在签约时没有地质和水文资料,完全不清楚建设地的地基状态。而真正施工时,所有一根一根打下去的桩如石沉大海,不知所踪。原来,工地下面是一条流沙河,在海边进行绞桩时,底下要是遇到流沙就一定没有办法进行下去了。

即使工程师们使用了许多办法,还是未能尽快完成建础建设。后来,他们使用了类似减小动水压力的施工方法,向井底抛下大石块,增大土的压重,减小动水压力,阻止流沙出现和减轻流沙,从而达到顺利打桩施工的目的。

为此工期一拖再拖,从2005年开始,到了2008年才能正式加快进度,虽然我们签了合同,但还是过了多年才能开工,汇率变化和材料涨价令我们损失非常大。

多哈大厦(Doha Tower)是圆柱形的,直径约45米,高231米。屋顶被一个半球穹顶覆盖。单元式幕墙外面由四种不同大小的蝴蝶结(领结)百叶组成遮阳体系。根据不同方向不同层的遮阳占比要求,其中北面25%,南面40%,东西面60%,通过安装两种、三种或四种不同大小的蝴蝶结(领结)百叶来实现,其中北面两层,东面三层,南方和西方四层。单元式幕墙使用了Low-E玻璃,幕墙构造内上缘设置了内遮阳帘盒子。作为遮阳的最后屏障,可在必要时使用滚动式窗帘系统。

多哈塔的穹顶,是一个球冠,玻璃是双曲面的,遮阳帘也是做成双曲面的,大部分面积是通过调整蝶形领结的角度来组合桔子皮状的曲面,所以从下到上很难看出有断层、异常连接、不共面等等的现象,这就是让·努维尔最初构想的单种类元件的多种组合形态产生的奇妙效果。

对于穹顶的内遮阳,让·努维尔想出了一个1/4个半球体为一个遮阳单元,共做两个单元,可重叠,可卷起,可旋转到任何一个方位,这样就可以遮挡全个球冠的任何日照方位,又可以随时让球冠无内遮阳装置,便于早晚对外观视。

制作模型

项目主体结构以及外维护幕墙的外形在不断变化,幕墙构件的尺寸异常多样且在空间上是双曲面。如何把幕墙设计成可批量加工生产、能拟合其建筑外形、满足建筑各项性能指标、满足施工条件需求的形式是关键。于是,我们决定选择三个标准单元做两层实体模型。

做实体模型的作用有很多,我们必须验证我们的设计是否切实可行,我们的机械模具冲压的领结百叶是否可以实实在在地和机械连结在一起;进一步验证我们的单元幕墙板块在现场是否容易装配;固定在中间的马道和层问升降车是否可以无间断通过;大板块的预装百叶是否能够很容易地现场装配。做好的模型还必须对其结构单元进行气密性能、水密性能、抗风压性能及平面变形性能检测,掌握其质量状况,为施工及验收提供充分依据。

项目历经多年,设计主要采用了英国标准,设计及检测中都需要按照其要求进行分析。其中涉及到的标准有:BS 5950、BS 6399、BS 8118、AAMA 501、BS EN 12211、BS EN 1026、BS EN 1027等大量外国标准,因此对于设计人员的设计开展带来了困难。经过不断的学习努力,最终我们克服了困难,按相应的标准要求设计并通过了测试,得到了业主方的认可。

实体模型照片清楚地看到遮阳蝶片层次关系。外层为4mm厚的铝板,接着是6、10mm的两层铝板蝶片,表面处理为阳极氧化。内侧为100X80的钢矩管,表面喷涂聚氨酯漆,且底层采用了热喷锌工艺进行防腐。

蝶形遮阳网的结构的体形复杂,我们建立了三维模型,采用了有限元软件对其强度及挠度都进行了分析,并对其各连接件的受力情况也进行了验算。

Jean·Nouvel对材料的要求非常严谨,为达他所要求的铝板表面要更闪亮,同时减少铝板氧化带来的色差,我们采用了多种材料及氧化工艺作对比,最后板材的材质选用6系铝板以及采用了拉丝的表面处理效果。尽管这样,在遮阳百叶系统的设计过程中,还是经历了多次的模型对比,对不同工艺间的效果、加工及施工难度、造价进行比较,最终作出实施决定。

蝶形困惑

大厦蝶形遮阳网是分层布置的,图案相对统一,在28层及以下为单曲的,28层以上是双曲的。我们通过建立三维模形,确定各单元的空间位置,同时分解出各单元的加工尺寸,然后又进一步对各单元构件拆分不同的加工尺寸。

经分析,我们设计中把蝶形遮阳网环向按圆周每10度进行单元划分,以一个层高为一个单元。形成基本单元的规格为4.1x4.1m。碟形遮阳网片共四层,各层的空间边界尺寸不一,特别往上则渐渐缩小,导致蝶形遮阳网片尺寸变化多样,其设计加工难度就更大。

遮阳蝶片的用量很大,规格尺寸不统一,如果采用钢模冲压,则所需开的模具量巨大,造价太高,此方案在本项目上显然不适用。结合国内的特点,最后我们对非标准件采用手工仿形加工的方案,就很好地解决了这一生产问题。

(钢膜冲压方案)

(冲裁加工,螺钉连接方案)

(冲裁加工,旋锚方案)

蝶形遮阳网构件太多,且构造连接尺寸变化多样,如何能有效连接同时又必须预防构件的震动以及松脱带来的危害,决定了设计一个合理的、适合本项目特点的连接方案是重中之重。为此我们经过很长时间的试验、研究,最终选用了同质材料旋铆固定。

旋铆是铆接方式的一种,旋铆过程中铆接头是以铆钉头部边缘一点为单位使铆钉头部逐渐变形。而不是像压铆、冲铆直接以正面力作用在铆钉头部,所以用旋铆机旋铆的方式更省力(仅为压铆的1/10),且铆接效果更好。通过机械铆接固定,有效的确保了蝶片连接的可靠性。

蝶形遮阳网单元的规格按4.1x4.1m ,单元内蝶片的数量超过200件,如都在现场装配,那无论工艺或质量要求都是难以实现的。因此,我们把蝶片网拆分为单元后,各大单元在加工厂生产,然后送到现场再整体吊装。虽然这方案必定使单元板块在吊装拼接时,给单元接合处的连接带来一定的安装困难,但通过施工方案的调整,此方案是可行、有效的。

本项目对幕墙的各项性能要求特别高,幕墙模型最终送到有关机构按照AAMA 501标准进行测检,经过气密性能、水密性能、抗风压性能及平面变形性能检测,证明我们的设计都能满足标准要求,我们可以开始生产和施工了。

(下期预告:炎热蒸腾工地苦战,游戏王孙插地取油)

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