复杂几何形状的玻璃栏杆:Eleftheria 广场,设计和建造



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塞浦路斯尼科西亚 Eleftherias Square 西栏杆的玻璃结构在 3D 建模、特殊玻璃配件织物、玻璃生产、安装和测试方面向 Pentagonal 提出了挑战。

复杂几何形状的玻璃栏杆:Eleftheria 广场,设计和建造

概述

塞浦路斯尼科西亚 Eleftherias 广场西栏杆的玻璃结构在 3D 建模、特殊玻璃配件织物、玻璃生产、安装和测试方面向 Pentagonal 提出了挑战,以实现这个等待已久的项目的目标。扎哈·哈迪德建筑项目的这个突出的未来派设计的设计和建造需要建筑师、结构工程师、软件工程师、玻璃专家工程师和总承包商建造商的投入和专业知识。

项目概况

玻璃栏杆可能不仅仅是功能性的提议,也可能是一个地标或文化重聚点,为尼科西亚市创造了一个城市广场,连接欧洲最后一个分裂的首都的双方。当今建筑对复杂几何形状的需求已经发展到以更有机的形式获得最大的透明度,以改善用户的福祉并最大限度地与外界互动。

这个玻璃栏杆是由 Pentagonal 生产的,沿着它的长度有 42 度的倾斜度,具有非规则的弯曲几何形状,以创建一个面向西方的玻璃阳台。结构玻璃元素和软件建模经过专门开发、模拟和测试,以确保不仅保证玻璃结构的结构,而且保证玻璃结构的美学性能。建筑设计由扎哈·哈迪德工作室制作,由 Pentagonal Fitechnic systems 与 Eckersley O Callaghan 和 Hyperstatic 结构工程建模和制造,总承包商是来自塞浦路斯的 LOIS Builders。

埃莱夫瑟利亚广场

Eleftheria 广场,设计和施工

栏杆设计

Pentagonal 的工作范围是建造一个具有可变弯曲几何形状的玻璃栏杆,由 20 个金属(低碳钢涂漆)柱组成,固定在嵌入式板上(混凝土上);填充 10 + 10 毫米玻璃夹层夹层 Sentryglas 置于不锈钢底鞋槽(不锈钢 AISI 316)中,并通过连接到柱子的优质补片安装板(不锈钢 AISI 316)固定在柱子之间。

栏杆是一个倾斜的 42 玻璃面板,从底部连续通道以可变高度悬臂,并固定在顶部附近。距离边缘 400 毫米,将 2 个不锈钢板连接到低碳钢上,形成 1.10 米高的屏障。

玻璃栏杆的主要元素描述如下,如下:

  1. 安装栏杆前在现场放置的低碳钢嵌入式板铸件
  2. 涂有 RAL 颜色的低碳钢金属柱
  3. 焊接不锈钢锚板,带螺纹孔底鞋块 (int)
  4. 焊接不锈钢 L 板,带底靴 (ext) 上的埋头螺栓带有鞭孔以允许排水
  5. 焊接优质不锈钢板 (Ext) 和用于螺纹孔的块
  6. 焊接不锈钢 A1 硬件至优质 Ext 不锈钢板
  7. 焊接不锈钢 T臂连接
  8. 连接补片配件 A2 硬件
  9. 焊接优质不锈钢板 (int) 带埋头孔
  10. 弧形和直夹层全钢化玻璃10+10mm,SGG亮银涂层和Sentryglas夹层

详细设计

玻璃面板以可变尺寸和形状建模。3.50 米长和 1.70 米高由现成的型材底部鞋槽支撑,能够承受风和雪载荷,挠度限制设置为 L/120,最大为 25 毫米的障碍载荷。没有考虑抗震设计的挠度标准,面板受到结构硅胶的限制。

面板的恒载由位于底部连接的每个面板的 2 或 3 个(对于曲面玻璃)尼龙轴承块以及顶部连接的块支撑。玻璃是用捕获板隐藏的凹口生产的,以允许结构连接。

对于位于西栏杆的端板,安装了 5.8m 的玻璃长度,但部分没有由底鞋支撑,因此恒载被支撑在栏杆末端的顶部捕获器上。使用有限元软件 MEPLA SJ 模型进行计算,以确认玻璃上的应力。

埃莱夫瑟利亚广场

建模过程

西栏杆几何的 3D 建模是使用 Rhinoceros (Rhino) 软件创建的,以创建实体和多边形网格。建模基于从客户端收到的 3D 点云调查,所有参数建模都是通过 Grasshopper 图形算法完成的,这是 Rhino 软件的插件。这允许自动重新排列客户最终调查中的任何小变化。

地形测量(测量)由客户分 2 个阶段完成:在实施嵌入式板之后,以及在浇筑混凝土之后根据参考点进行验证。该调查的输出是 Rhino 中的 3D 点云,作为建模工作的基础。

复杂的几何图形建议在 Grasshopper 中建模,以帮助验证并使应用全局几何图形中的任何更改成为可能,将所有调制定向到特定的几何指南,该指南是所有过程的参考。

建模过程

Grasshopper 是一个与 Rhinoceros 交互的算法建模软件,允许蚱蜢中的输入自动重新排列创建的全局模型,调整例如:

  1. 改变任何孔的直径
  2. 改变任何板的尺寸
  3. 改变柱子的位置
  4. 在特定的自动调整

在 Grasshopper 界面上创建了与栏杆关键位置相关的特定个人参考设置点,如柱和 T 臂连接、柱底板的 XY 位置和玻璃的顶部边缘,以便编辑单个值以及一次性移动,不会影响栏杆自由曲线的平滑度。

建模是使用预制调查的指导方针创建的,调整到最终的现场自由形式曲线,最终的 3D 调制以 Rhino 文件 *.3dm 呈现,固体元素在混凝土浇铸模具(蓝色)中实现,交付给客户批准。除了指南之外,还考虑了用于安装的所有立柱的不同轴。

各种零件从 Rhino 导出到 CAD 文件和 TEKLA STUCTURES,以创建施工图并遵循其余工作范围的程序。

建模过程

组件的生产和测试

栏杆元件的生产由玻璃元件、不锈钢部件(底鞋、顶板)和涂漆低碳钢(柱)组成。

夹层玻璃由一张 10 毫米超白玻璃和 10 毫米镀膜反射玻璃(SGG 亮银)和 Sentryglas 1.54 毫米中间层组成。玻璃边缘加工由CNC预先完成(边缘抛光,孔,凹口等),然后在水平纵向弯曲中弯曲,由PLC控制半径调整。紧接着,已经弯曲的几何形状被淬火(快速冷却)。在对钢化玻璃进行热浸测试 (HST) 后,以防止钢化玻璃因夹杂物而自发破裂的风险。

组件的生产和测试

内底鞋由 316 个不锈钢激光切割部件、8mm 和 12mm 板以 42 角 TIG 焊接而成,40x40mm 块之间间隔 50mm。外底鞋由 8mm 316 不锈钢 L 形与 M10 沉头螺栓组成,每个 150mm。

立柱采用 35 毫米厚的 SJ275R 中钢激光切割,采用 MIG 连续焊丝焊接,涂漆方案如下:SA 2 ½ 7K800 60µm 初级,7L150 µm 中间和 50 µm 7P258 RAL 9010。高级板 316 不锈钢 20 毫米和 25 毫米用块 TIG 焊接,用 M10 和 M16 埋头螺栓从柱子上固定 T。柱子和不锈钢优质钢板之间的 T 部分连接采用不锈钢 2205 双相钢生产。

05 双工。所有栏杆金属部件都在工厂弯曲并在工厂预组装,所有 XYZ 轴的公差为 3mm,以满足特定的项目要求,不锈钢板之间的间隙接头为 10mm,玻璃之间的间隙接头为 20mm,间隙中心线与柱对齐。所有质量检验均由第三方(Bureau Veritas)进行。

栏杆原型在工厂生产以供批准并根据 EN950 进行测试: a) 软冲击试验,将 50Kg 的沙袋无损坏地释放到 1.50m 的高度;b) 硬体冲击试验,将 4.5Kg 的金属球释放到 1.50m 的高度而不会损坏;c) 断裂后稳定性记录了第一块玻璃板断裂时 3mm 和第二块玻璃板断裂后 5mm 的挠度,突出了他的自重和稳定性超过 10 天。

现场安装

现场组装方法分不同阶段,操作顺序如下:

  1. 实施嵌入式钢板
  2. 组装金属柱
  3. 组装底鞋内外零件
  4. 玻璃组装
  5. 上等不锈钢板组装, 内外饰件
  6. 密封和精加工

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柱子安装有 8xM24 化学锚,并填充 RE500 Hilti 环氧树脂。预埋钢板按模型浇注混凝土,底鞋安装M8杆,各三维方向植入偏差不大于10mm。

玻璃通过底部鞋的抽屉/空腔空间安装在尼龙轴承块中,该轴承块连接到 VHB 胶带并固定在顶板上的凹口周围。底鞋和玻璃之间的间隙填充了 15x8mm 的结构硅胶 DC895。优越的板间隙用结构硅胶 DC895 填充,并用耐候密封 10 毫米硅胶 DC791 完成。

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