摘要：中國水利博物館為獨特的“塔館合一”建筑，設計不僅要體現(xiàn)建筑的古典美，還要體現(xiàn)現(xiàn)代科技的緊密結合。本文從玻璃挑檐、立面中空玻璃、斗拱及花紋玻璃的受力分析、選材以及施工方法進行較詳細的探討。
　　關鍵詞：挑檐；斗拱；花紋玻璃；設計解析
　　中圖分類號：文獻標識碼：
　　1工程概況
　　中國水利博物館位于風景迤邐的杭州市錢塘江南岸九上順壩，是中國第一座以水利為主題，集收藏、展示、研究、交流和服務等多種功能于一體的專業(yè)性國家級博物館。設計時采用了“塔館合一”的建筑創(chuàng)意，將古典的八角高塔造型和現(xiàn)代國內(nèi)外先進技術、材料完美結合，是一座世界獨一無二的玻璃寶塔。
　　中國水利博物館整個主體建筑高128.9米，共11層，建筑面積3.6萬平方米，由下部的圓型博物館體和上部的鋼結構玻璃觀光塔構成。本文主要闡述了鋼結構玻璃觀光寶塔外幕墻及其承體系的設計、施工與研究。
　　
　　中國水利博物館夜景實景圖
　　（照圖來源于網(wǎng)絡）
　　2工程難點及亮點
　　2.1獨一無二的點式挑檐
　　2.1.1設計方案
　　在大家的腦海里，古典塔式建筑挑檐基本為琉璃瓦片構造。中國水利博物館主體為鋼結構，挑檐采用不規(guī)則人字形鋼架，玻璃檐板無法使用常規(guī)幕墻連接方式固定，經(jīng)艱苦探索，特別為中國水利博物館量身設計出獨特的三維可調(diào)點玻系統(tǒng)。挑檐上檐玻璃因與水平面夾角小于75度，根據(jù)《建筑玻璃應用技術規(guī)程》JGJ133定義為屋面玻璃，面板及支撐體系受力計算按此規(guī)定執(zhí)行。
　　上挑檐玻璃由面板和肋板組成，面板和肋板依次垂直布置，玻璃面板和肋板均為6+1.14PVB+6mm鋼化夾膠玻璃。玻璃面板和肋板用灰色結構膠連接，在每塊肋玻璃和面玻璃的連接縫中，放置兩塊承重硬橡膠，位置在兩端的四分之一分格處，玻璃肋通過連接鋼件和轉(zhuǎn)接鋼件將面板的荷載傳遞給主體鋼結構。由于上檐面板玻璃在分格縫的地方有支撐體系，但是面板玻璃主要通過與肋玻璃之間結構膠粘接，無駁接頭或其他可靠連接，如何解決玻璃安裝過程中不發(fā)生滑落而且確保安裝定位準確是個困難的問題。經(jīng)過仔細論證，借鑒單元體工廠組裝、現(xiàn)場吊掛的辦法，采用每榀面板玻璃與肋玻璃（一片面玻璃與一片肋玻璃組合）在工廠注膠預拼裝，仔細養(yǎng)護，保證結構膠充分發(fā)揮受力性能，然后在現(xiàn)場將每榀玻璃進行安裝。為保證玻璃的結構膠粘接安全性及可考性，將玻璃之間的分格縫長向膠縫都采用硅酮結構膠代替硅酮密封膠。
　　下挑檐玻璃采用點玻系統(tǒng)，由于面板寬度小，為保證視覺效果，每塊玻璃只能設置兩個駁接點固定，但是安裝時玻璃常常會轉(zhuǎn)動，難以控制玻璃平直度和膠縫均勻，因此采用與上檐相同的工廠預拼裝方法，從而較好的控制住膠縫大小及面板的平直度。如下圖所示：
　　2.1.2整體施工放線定位方案：
　　中國水利博物館塔樓是一個八角古塔造型，每一層塔身及挑檐都有韻律的縮小，而且挑檐為帶弧度人字造型，這就給現(xiàn)場施工安裝定位放線帶來了巨大挑戰(zhàn)，而且玻璃的拱曲造型較多、數(shù)量多而且片數(shù)小、重復較少，使得該工程面臨巨大的材料破損的威脅，直接影響施工成本與進度。
　　經(jīng)仔細研究分析，施工時首先利用先進的全站儀，將八個面的拐角點精確定位，投影到挑檐鋼架及陽臺鋼結構等施工部位，保證八個面尺寸的準確性，把主體鋼結構的偏差在每個面獨立消化，避免累積誤差。這樣就能夠讓設計按照理論尺寸下發(fā)玻璃鋼件等材料，不僅節(jié)省了返尺時間，而且有效控制了材料的損耗，節(jié)約了成本。
　　其次，挑檐鋼件的定位最難控制，每一排鋼件定位高度都不相同。設計將每層鋼件定位圖都詳細提供，施工時利用全站儀將每排鋼件座標點準確定位，由點及面，最后讓每個面鋼件同排定位貫通，保證同一排的鋼件離塔心距離及高度坐標一致。
　　由于準備充分，措施得當，挑檐及塔身等關鍵部位玻璃面板基本能按理論尺寸提料安裝，為進度贏得了時間且控制了材料損耗，有力保證了建筑整體效果。
　　3通透的塔身無框中空玻璃幕墻（雙層）
　　為避免夏天太陽直射給室內(nèi)帶來大量熱量，冬天室內(nèi)暖氣大量流失、結露，挑檐對應室內(nèi)立面位置采用無框LOW-E節(jié)能中空玻璃，塔身立面位置采用LOW-E中空全玻璃結構，最大限度保持通透效果，又環(huán)保節(jié)能。中空玻璃表面利用噴砂技術組合成各種圖案，增加美感，避免了透明玻璃的視覺單調(diào)。
　　4 晶瑩透澈的斗拱
　　無論從藝術或技術角度來看，斗拱都足以代表中華古典的建筑精神和氣質(zhì)。它構造精巧，造形美觀，是中國古代木結構建筑中最具特色的一種構件。中國水利博物館大膽創(chuàng)新，利用當今高科技和先進材料，把這具有兩千多年歷史的古構件做得晶瑩剔透，極具欣賞力。
　　因為整個塔身為晶瑩通透的玻璃幕墻，斗拱的材質(zhì)必須與之完美相配。玻璃或水晶材質(zhì)效果好，但是自重大、性脆易裂，不適合做成造型復雜的斗拱。經(jīng)過大量的研究試驗和反復比較最后提議建筑師選定性能穩(wěn)定、可塑性強的輕質(zhì)材料PC。采用模具注塑成形技術做成斗拱。在PC材料中添加抗紫外線和抗老化的特殊化學成分，避免斗拱因長期使用而表面老化發(fā)黃。
　　由于斗拱環(huán)環(huán)相扣，相接相成，如何安裝和定位是又一難點。在設計斗拱的過程中，采用了三維虛擬技術，多次模擬安裝、定位方案。最后選擇了高強度耐腐蝕的不銹鋼耳板轉(zhuǎn)接系統(tǒng)，精致美觀，與斗拱相得益彰。
　　
　　
　　斗拱效果圖
　　角科斗拱三維圖
　　5花紋玻璃雕梁畫棟
　　中國水利博物館另一個引人入勝的亮點便是梁柱及吊頂?shù)窨袒�紋玻璃的應用。
　　古代寶塔建筑花紋繁雜五彩繽紛，因為中國水利博物館是現(xiàn)代材料和技術締造的建筑物，華彩的花紋及顏色與整體建筑意境不吻合，經(jīng)多次修改意見，最終確定玻璃雕刻花紋線條寬3mm、深1mm，顏色清新淡雅，玻璃的其余部位噴砂處理，塑造若隱若現(xiàn)的朦朧效果。
　　雕刻花紋玻璃的使用，使得中國古典宮殿梁柱上華麗的彩繪裝飾技術得到一脈傳承發(fā)揚，更是古老的技術在當代科技材料成功應用的一個典范。
　　
　　塔身梁柱玻璃花紋詳圖
　　
　　6結語
　　中國水利博物館“塔館合一”的建筑創(chuàng)意，注定了項目本身視覺效果、設計難度以及施工難度都將無與倫比。
　　本文從玻璃挑檐、立面中空玻璃、斗拱及花紋玻璃等關鍵部位幕墻的受力分析、選材以及施工方法進行較詳細的探討，為其他類似工程的設計提供借鑒。
　　參考文獻：
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