世博主题馆幕墙工程介绍

一、项目简介

上海世博会主题馆为中国2010年上海世博会永久保留建筑之一，工程位于上海世博会规划围栏区B片区世博轴西侧，建筑面积约12.9万m2，其中地下建筑面积约4.9万m2，地上建筑面积约8万m2，建筑高度27.7m。主题馆东西总长约290m，南北总宽约190m，为亚洲第一大跨度大空间展示建筑。

世博主题馆建筑设计为同济大学建筑设计研究院。常规共拥有五大功能空间，包括：西侧展厅、东一层展厅、东二层展厅、地下展厅和中部多功能厅。世博会期间，主题馆将承担演绎、展示主题等重任。世博会后将作为标准展览馆，承办各种专业展会。

世博主题馆主体建筑为钢结构框架，幕墙总面积约为13.2万m2；南北立面采用不锈钢板、蜂窝铝板、穿孔铝单板、玻璃等幕墙材料作为建筑外维护；东西立面外层主要为立面绿化墙，内层为压型彩钢板幕墙及窗，檐口位置采用蜂窝铝板，一层及地下一层位置主要为复合铝板幕墙；顶部为金属屋面系统、采光板系统、太阳能板系统、金属隔栅及玻璃采光屋面等。

二、幕墙技术难点、特点介绍

1．南北立面大跨度自承重幕墙的设计及其精度保证措施

本工程南北立面东西侧展厅均为大跨度自承重幕墙，采用全钢框架玻璃幕墙系统。由于主题馆展厅空间跨度很大，在建筑设计时就已明确屋面桁架不作为幕墙自重的载体，因此需采用幕墙钢结构自承重。竖向H型钢龙骨作为幕墙主受力龙骨高度为21米，不仅要考虑其自身的强度、刚度还要考虑整体结构的稳定性及安装精度。这种大跨度的自承重钢结构体系在幕墙设计中实属罕见。为此，远大公司专门组织了多次专家论证会，与业主和建筑师共同研究合理的解决方法，对幕墙系统中运用的新技术进行了多次试验，反复论证结构合理性。确定了设计方案后，又制作视觉模型及试验模型，对幕墙视觉效果及各项性能指标进行检测，均可满足业主及相关规范要求。

在此部分的幕墙设计、加工及施工过程中，远大公司主要采取了以下措施：严格控制幕墙主支撑H型钢龙骨加工及施工过程，并在设计过程中充分考虑H型钢龙骨的安装偏差，保证铝合金龙骨的竖向垂直度。采用先进的技术，从根本上避免钢龙骨由于焊接而产生的热变形，减少对安装精度的影响。充分考虑主支撑结构的变形及幕墙结构热变形，设置伸缩缝隙，满足变形要求。提高幕墙支撑次龙骨及主要幕墙材料的加工精度，并严控执行安装过程中的质量控制计划。

2．南北立面金属板幕墙

南北立面金属板幕墙主要包括：不锈钢板幕墙、穿孔铝单板幕墙及蜂窝铝板幕墙。大面积连续金属板幕墙的平整度保证是本工程重点之一，并且这些金属板均具有较大单片面积，单边长度达4米。为此，远大公司在设计过程中采用了多种措施保证特别是1.2mm厚不锈钢板、高穿孔率穿孔铝单板的表面平整度。立面大面积不锈钢板单块板分格尺寸约为1米宽、2米高，底部均开有800×800mm的方孔，某些板面上还有两个孔，这些开孔不仅容易导致板面整体变形，还极易使孔边缘变形，为此，远大从设计、加工、安装等各环节严格控制，例如板背面设置铝合金加强方通，采用非焊接的形式避免板面变形；采用先进的数控加工设备及工艺加工面板，并降低切割时高温导致板面变形；采用挂式结构安装，基本元件组装在工厂内完成，不仅安装快捷，同时有效提高了安装精度。

施工完成后，满足了“加工、安装后的金属板必须具有良好的平整度，翘曲度不得大于0.3%”的要求，南北面金属板幕墙获得了良好的视觉效果，得到了业主和设计师多方共同认可。

3．东西立面绿化墙面的设计

世博主题馆东西面绿化墙面积达5000平方米，是目前世界上最大的垂直生态绿化墙面。此部分存在的技术难点包括：大型钢结构网架的安装精度、防腐处理以及绿化模块的维护更换等。

作为国内最大的幕墙设计施工单位，远大公司的雄厚技术实力为解决这种难题奠定了基础。首先一改普通此种类型幕墙经常采用的框架式结构，从单元式构造设计的角度，解决了诸如提高加工和安装精度、减少现场焊接作业量、避免焊接后防腐性能破坏等问题。远大公司充分考虑绿化模块的安装及正常维护要求，结合金属支撑架进行设计。同时设计过程中贯穿考虑了内层幕墙的防水要求，下层位置设置了不锈钢集水槽并综合考虑排水系统；绿化模块的可更换性设计，为模块的安装、灌溉、维护、更换等均提供了条件。

4．开放式幕墙的防排水设计

挑檐顶面及底面均为开放式蜂窝铝板幕墙，顶面檐口采用硅酮耐候密封胶进行密封，设置向内倾斜的排水坡度，雨水向内排放，在檐口内侧设置不锈钢集水槽及虹吸排水装置将檐口处的雨水有组织的集中排放，避免了屋顶檐口雨水向外排放而导致的大量雨水向挑檐顶面流淌。

立面开放式幕墙主要控制大量雨水进入面材背面，允许少量雨水进入缝隙的情况下，将首先沿竖向通长的铝合金框往下流淌。同时设计过程中注意了对材料表面处理采取相应的措施，保证其耐候性及防腐性能。

5．玻璃采光顶系统的防排水设计

远大公司在设计世博主题馆采光顶部分时，采用半隐框采光顶系统设计，沿排水坡度方向采用隐框形式，采用平打胶工艺，保证排水顺畅，并免存在积水现象。通过计算确定支撑龙骨尺寸及玻璃厚度，控制玻璃挠度，与采光顶排水坡度结合考虑，保证排水顺畅。

即使少量雨水渗入，钢龙骨上方采用铝合金型材作为安装附框，内设集水槽，即使少量的雨水渗入幕墙内侧亦可通过内部的集水槽有组织排走；同时，极端气候条件下的结露也可通过此结构收集并排至室外。

6．屋面系统的设计及安装

在世博主题馆的屋顶部分，远大公司采用了具有专利技术的成熟的钢屋面系统，针对其防水、防火、防雷性能进行分析，针对本工程的特点，控制屋面系统的设计、加工及安装质量，综合考虑屋面系统与其他幕墙系统的交接位置的防水、防火、防雷性能，保证整体屋面维护系统性能满足要求。

三、施工难点介绍

1．幕墙施工工期相对较短

为满足世博会顺利召开，世博主题馆幕墙施工工期相对较短，为此，远大公司制定了一系列的保证措施以满足工期和质量要求。例如本工程大面不锈钢板、穿孔铝板及蜂窝铝板幕墙均采用了挂式结构，大量工作在工厂内完成，现场挂装时间短，安装精度高；东西面钢结构网架通过反复设计研究，划分为几个标准的单元，这些单元在工厂内统一焊接，完成局部拼装后现场挂装，大大减少了现场焊接工作量，缩短了工期；整个幕墙设计施工过程中，远大公司制订了严格的设计、采购、运输及安装计划，过程中派专人不间断的监督计划执行情况。通过以上措施，远大公司在规定的时间内很好的完成了世博主题馆幕墙设计和施工工作。

2．大面积金属板幕墙的高安装精度

对于大面积金属板幕墙的高安装精度要求，远大公司不仅在材料的加工及组装过程中进行了严格的控制，同时不锈钢板的挂接节点均采用了可调节系统设计，板块挂装后采用调节螺栓进行多自由度调节，有效保证安装精度。

3．太阳能主支撑系统的安装

远大公司对世博主题馆项目的太阳能主支撑系统进行了设计，通过反复研究，采用钢桁架作为主支撑体系，上方设置钢方通作为太阳能系统的支撑龙骨。

结合屋面系统的设计和安装，由于安装钢桁架时屋面系统已经安装完成（局部），因此需考虑屋面系统须承受施工人员的活荷载。并且不能对屋面系统尤其是面材表面处理产生破坏，因此整体钢桁架采用单品桁架预先在工厂内预制，减小单品桁架的重量，通过本工程专用大型吊装机械吊至屋面，而后沿轨道运行至安装位置，现场均采用机械连接，不存在现场焊接的情况从而保护屋面系统。安装过程，施工人员在屋面上操作时亦采用相应的柔性隔离措施，避免与彩钢屋面板的直接接触而导致表面处理被破坏。

同时，由于太阳能桁架支撑底座需穿透屋面与屋顶主支撑结构连接，因此，在这些穿透点的位置是防排水的重点位置。为此，设计过程中均采用了多道密封的防水系统，有效保证了这些节点的防水性能。