一、工程概况

深圳大运中心Ⅲ标段（游泳馆）外围护工程项目位于深圳市龙岗区体育新城深圳世界大学生运动会体育中心，东侧为80m宽的黄阁路，南侧为80m宽龙翔大道，西侧隔70m宽龙兴路与铜鼓岭相对，北侧为如意路。
本项目工程总建筑面积42958.48m²，总投资约为6.7亿元。室内设固定座席数1312席,活动座席数1706席,共计3018席。设室内标准比赛池50×25×2（m），室内训练池51×25×2（m）及室外戏水池各1个。层数为地下一层地上二层（局部三层），钢筋砼框架+钢结构。建筑物高23.5米，钢结构的跨度为92.4米。游泳馆侧面及屋顶均为三角形幕墙,在大三角形幕墙各边相交处均采用铝单板装饰进行密封，整体构成岩石状的水晶幕墙并在游泳馆中部设置有电动遮阳百叶。水晶幕墙共有98个大三角形，每个大三角形再均分9等分，形成72个小单元三角形。(如图1.1)

采光屋面材料选用了透光性能较好的浅绿色夹胶钢化玻璃及透明的钢化夹胶中空玻璃作为屋面的外围护材料，在分格上采用了三角形大板块设计，使得整个建筑屋面靓丽、通透，同时多个三角形板块组成了一个三角形屋面单元，而不同角度的屋面单元构成了整个建筑钻石状的水晶外形。整个建筑屋面靓丽、通透，层次分明，给人一种栩栩如生、呼之欲出的活泼动感。(如图1.2～1.3)

二、采光屋面系统设计分析 

2.1、采光屋面系统的构成
采光屋面面板选用了透光性能较好的浅绿色夹胶钢化玻璃及透明的钢化夹胶中空玻璃，所有玻璃自重及外荷载由玻璃面板通过中性硅酮结构胶及承重托条传至铝型材副框,再由铝型材转接件及焊接钢底座传至钢檩条,最后通过周边的Y型悬挑钢支座连接件及中间的可调双向铰摇摆撑杆柱传至主体钢结构上(如图2.1～2.2)。

2.2采光屋面支撑结构系统的设计分析
①支撑结构系统的构成
本工程采光屋面的支撑结构由高频焊接H型钢、钢方通等拼焊组成，钢结构构件所选用的材料为Q235B，主要型材有如下几种规格：H型钢150x100x4.5x6、H型钢100x100x4.5x6、方钢通150x100x6、方钢通150x100x4、钢方通100x100x4。各种钢构件根据采光屋面的建筑分格形式，焊接成三角形的网格框架，钢框架边部通过的Y型悬挑钢支座与主体钢结构连接，三角形框架中间檩条的若干点通过摇摆柱结构与主体钢结构连接。(如图2.3～2.4)

②支撑结构系统的设计要点
大三角形板块单元组成的屋面，其板块夹角角度多、板块规格多样,主体钢结构变形大且构造复杂,在进行实际工程安装时,各支撑构件的大小和安装位置与理论设计尺寸相差较多且采用的材料在温度变化的情况下，其产生温度应力大。因此在设计中考虑三维调节功能、应力释放及其膨胀量是非常必要的。

由此可见，幕墙属于外维护结构处于整个建筑结构的外表面,外界气候对其影响尤为严重,温度作用下产生的应力及其膨胀量是不可忽视。
由于本系统造型独特、构造复杂、跨度大、施工难度大,我司在本次设计中,对幕墙面板与幕墙龙骨之间的连接、幕墙龙骨与主体钢结构的连接均采用了具有三维调节功能的节点构造设计,确保施工安装的质量。
在设计幕墙钢龙骨边檀及Y型悬挑钢支座连接件的连接采用的办法是：在大三角形板块某钢边檀和Y型悬挑钢支座连接件相连的地方,通过转接连接耳板或冷弯C型再由锁轴将边檀和钢支座连接固定，它们之间留出一定缝隙并垫上柔性垫片。三角形板块其余钢边檀和Y型悬挑钢支座连接件相连的地方在杆件长度方向可伸缩,温度应力得以释放。在其最上端开圆孔,下部其它位置开长圆孔,自重和部分平面外的荷载通过最上端螺栓、节点板传与主体结构,下部的连接螺栓和节点板只能传递平面外的荷载,使立柱在长度方向可自由伸缩，目前屋面幕墙钢结构支撑体系已完工,现场效果良好（如图2.5～2.7）。

Y型悬挑钢支座连接件由钢方通160×60×8或钢方通160×60×6与钢管Φ194×8焊接，再由定位螺钉调整固定与钢管Φ219×12满焊接，最后由钢管Φ219×12与主体钢结构焊接牢固组成钢支座。(如图2.8)

在设计中设有Y型悬挑钢支座连接件连接钢结构边檀，由于屋面大三角形板块跨度大，三角形板块中部要承受构件自重及风荷载作用下中间挠度大。为了解决钢支撑体系次檀中间的挠度过大及其钢次檀高度的可调性，主体钢结构次檀上设置支撑钢摇摆柱。摇摆柱上、下两端由节点板通过销轴与钢管Φ57×4、钢管Φ68×4的上、下的耳板连接，待钢次檀调整后，再通过焊接钢管Φ57×4、钢管Φ68×4之间的连接交点固定。(如图2.9)

2.3屋面防水设计：
本工程屋面体形复杂，又位于经常受热带风暴和台风袭击的深圳市，为了保证该屋面具有优良的水密性能，采用了了“堵、导、排”相结合的措施，“堵”方面，我们采用了高模量、延伸性能好与屋面板材料具有良好的相容性的耐候密封胶进行密封；“导”的方面，采用了收集少量冷凝水的铝合金边框槽的设计；“排”的方面，主要采用屋面大量雨水排水沟，排水路线图（如图2.10)。

对于在特殊情况下，出现少量雨水渗入时，本系统在铝合金转接件中设计了一道收集少量渗漏水铝合金槽，将渗入的雨水都收集到槽内，接着将槽内的雨水有序的引导入排水天沟内。我司在设计中将沿排水方向的铝合金转接件设置为通长，将铝合金转接件相交处铝合金槽开缺口，而相交处的其余铝合金转接件与通长的铝合金转接件相贯，同时采用了三元乙丙防水胶皮搭接，搭接处再注耐候密封胶密封处理，保证少量渗漏水能顺利排出。而在通长铝合金转接件接口处也采取了三元乙丙胶条搭接处理，搭接处再注耐候密封胶密封，防止槽内雨水渗漏。
在细部节点的处理上，还考虑极少量的渗漏水进入空腔内六角交汇处铝合金转换型材密封处理。所以在设计铝合金转换型材六角拼接位置通过裁剪与转换型材大小一样的三元乙丙胶皮，通过密封胶固定在铝合金转换型材空腔内，再由玻璃自重压密实。通过现场施工图片情况效果良好（如图2.11）。

本系统设计了两道天沟，外层是单层铝板排水天沟，大量的雨水都会汇集到此沟内排走，当外层铝板天沟由于胶缝老化、变形开裂等不可预知原因出现渗漏时，二道的2.0mm厚铝单板天沟继续防护，阻止雨水进入，同时还可以排走少量渗漏水，并且2.0mm厚铝单板顶部还衬三元乙丙胶带起到双重保护的作用。（见图2.12～图2.13）

2.4 屋面电动排烟窗设计：
屋面电动排烟系统除了满足消防联动紧急开启实现排烟排热功能外，还具备根据气象指数日常开启，通风换气的功能。屋面电动开启窗设置在建筑物关于X轴对称位置，每个中部幕墙MQ06位置三角形板块共设有36个电动开启窗（如图2.14）。

在开启窗固定旋转一端采用铝合金窗框与窗扇包箍连接形式，为了防止雨水在包箍位置渗入，在每个开启窗固定旋转端增加一道1.5mm厚铝单板，并且每个开启窗顶端的铝单板分别独立，为了防止雨水漫过铝单板产生回流现象并在铝单板前端加一道三元乙两胶条。其余两端在窗扇顶端设置一圈铝合金型材将整个窗扇加高，并在两侧胶缝位置伸出一道铝合金角铝，在铝合金型材侧边设了一道胶条与角铝形成一道密封圈可以防止大量雨水的渗入,铝合金窗扇与窗框的其余几道密封胶条共同参与密封，这样可以有效防止雨水的渗漏现象（如图2.15）。

由于在每个开启窗设有一个开启电机，所以在设计选用电动开启电机中，需要考虑如下几点：
a) 选用电机的开启推力及自锁力，IP等级；
b) 所用电线线径截面积大小
c) 配电系统预留的功率及电压、电流大小；
d) 开关按扭的设放。
综合考虑电机因素后，在每个开启窗侧边设置一台电机，由于开启电机与玻璃面板产生有夹角，所以电动选用时考虑推力分力产生损耗，经计算选用推力为1600N的电机。连接电机所选用的线径截面积大小可以通过相关计算公式进行计算：
总线线径＝总电流数（每组马达数）×中央控制箱离最远马达距离×0.019(系数）
开启窗的开启电机在铝合金窗扇位置通过专用电机安装支架采用不锈钢螺栓紧固在窗扇上，在专用安装支架上通过开口销与开启电动上万向杆端关节轴承连接固定；开启电机底部同样采用万向杆端关节轴承与U型连接钢板通过高强螺栓、自锁螺母固定连接；U型连接钢板通过钢角码及高强螺栓与钢次檀连接。
由于选用电动推力较大且开启电机安装在开启窗侧边，所以在开启窗框架及角部采用注组角胶及采用连接螺钉加强固定。（如图2.16～2.18）

2.5电动遮阳百叶设计：
电动遮阳百叶分布在幕墙MQ06下方主体钢次梁小三角形范围内，铝合金百叶片设计采用了450mm宽的梭形百叶系统。该系统叶片呈梭形，双弧面，造型优美，具高科技质感，叶片截面大且为中空结构，强度高，适合大跨度使用。叶片在0度到105度可调，可以根据太阳的照射角度来调整叶片的角度，从而达到遮阳采光的最佳效果。隐藏式电机联杆推动，能保证整体美观效果。独特的连杆驱动机构和叶片夹设计，保证三角形叶片开关灵活，同时实现电动遮阳效果。（见图2.19～2.20）

2.6屋面造型铝板设计：
屋面结构体系复杂呈三维空间模型并由几大单元三角形板块组成，在单元板块之间的夹角通过3mm厚铝装饰板连接封修。为了达到建筑整体效果，在屋面屋脊及排水槽均采用相对独特及相连贯作图方法构造出装饰造型（如图2.21）。
在确定每个相邻单元板块相交的垂直夹角后，采用通过相同的作图方法即可构造出相应的造型。在屋脊及排水沟相交的位置采用每个相交点进行连线相切，可以得出其相交后造型。

三、采光屋面系统施工重点难点分析 

3.1屋面钢支撑体系放线要点：
屋面结构体系复杂呈三维空间模型，对钢支撑体系安装定位要求也非常高。由于本工程建筑物是关于X轴和Y轴对称，由七大榀单元组成，所以在测量放线过程中将每个单元边角相对应点，只要将其中一大榀单元的测量坐标定位后，其余通过每轴线之间的距离相加或相减可得相应测量坐标。由于建筑物是呈三维空间体系且每一大榀支撑点较多，所以我司在放线过程中借助全站仪测量仪器三维定位，通过引用建筑规划的整体坐标（俗称：大体坐标），由全站仪将大体坐标引至建筑物体内，再将引至建筑物内的坐标点作为放线测量原点。确定测量放线原点后，通过原点将每榀小单元三角形板块支撑体系钢边檀位置杆件两端的坐标确定后，由Y型悬挑钢支座连接件将两边侧的钢主檀固定，其余中间位置支撑点再由两端支撑点确定杆件长度进行均分。（如图3.1～3.3）

3.2、钢结构的施工吊装
根据钢龙骨构件重量对分布进行吊机的布置得出，采用LR1200型280t履带吊可满足钢结构的吊装要求。280t履带吊站位于高空拼装平台的北侧，吊机边缘距离平台不少于4.5m（安全距离），中心距离平台边缘约9.5m，吊装半径最大不超过38m，吊装半径最大部分杆件重量不超过6t，主要吊装MQ6、MQ5三角钢架。并在现场增加了履带吊,两台西面为180t履带吊，主要吊装西面的MQ2三角钢架,东面为150t履带吊主要吊装东面的MQ2三角钢架。现场支撑钢结构体系吊装的技术参数，吊装三角钢架的重量统计如下(如图3.4)：

本工程的施工重点是各种规格的三角形钢架的安装工作，尤其是屋面部分三角形次龙骨钢架的安装工作。为此本工程屋面次结构的安装采用三角钢架高空拼装，与主体钢结构同步累计滑移。经过受力计算在台架上增加支撑，在钢结构滑移分区图中每个单元的次结构增加重量不超过27吨的情况下，可保证与主体钢结构安全同步滑移(如图3.5)。

钢结构高空拼装平台布置在结构的北侧。南北向从1轴～3轴，东西向从1/C轴～1/P轴间搭设拼装平台，尺寸约为26m×65m。
主体钢结构施工单位完成每一单元的主钢结构吊装后，将开始此单元的三角钢架吊装工作。待安装完成此单元的三角钢架后才整体进行滑移，滑移到位后，主体钢结构施工单位便进行第二单元主钢结构的吊装工作，以此类推。
钢结构总体施工流程：测量放线→与主体钢结构连接的支撑钢管点焊→支撑钢管满焊→可调整支撑钢管安装→过渡钢方管安装→三角钢架吊装进主体钢结构凹槽→可随主体钢构进行滑移→三角钢架整体提升就位（如图3.6）。

3.3面板安装的施工
一、面板安装的工艺流程
施工准备→检查验收板块→板块按层次堆放→板块搬运→初安装→调整→固定。
初安装有以下几个步骤：
1) 检查寻找玻璃。
2) 运玻璃。
3) 调整方向。
4) 将玻璃抬至安装位。
5) 落横梁槽。
6) 对胶缝。
7) 钻孔。
8) 上压块（临时固定）。
调整：玻璃板块初装完成后就对板块进行调整，调整的标准，即横平、竖直、面平；横平即横梁水平，胶封水平；竖直即立柱垂直、胶封垂直：面平即各玻璃在同一平面内或弧面上；室外调整完后还要检查室内该平的地方是否平，各处尺寸是否达到设计要求；
固定：玻璃板块调整完成后马上要进行固定；主要是用压块固定；上压块时要注意上正压紧，杜绝松动现象。(如图3.8)

二、面板安装的施工方法
屋面面板安装主要采用施工马道进行施工，施工马道从主体钢结构面搭设的脚手架，并在部分马道两侧设置上下安全通道，为了保证在面板安装作业时减少工人的劳动量，在吊车作业范围内采用吊车直接进行玻璃面板安装，在吊车作业之外部位采用电动葫芦作为材料的垂直运输。（ 如图3.9～3.10）。

玻璃在屋顶安装时，由于每个三角的倾斜玻璃较大，特在铝龙骨上部铺设特制的底部带挂钩的木枋，木枋上部有防滑带，防止打滑；玻璃由上而下安装，木枋随玻璃安装移动保证安装安全。（如图3.11～3.12）

结束语 

 
本工程造型独特，个性鲜明。在夜间，透明的外立面看上去如同巨型的发光体，晶莹剔透如水晶钻石，描绘出浓厚的节日印象。本建筑的独具匠心的造型彰显了深圳这座新兴国际大都市的鲜明个性和独特魅力，同时也标志着该地区又一个地标性建筑的诞生。