幕墙第一线 | 从灿烂深厚的文明走来——探营河南省科技馆新馆幕墙工程

中华上下五千年，河洛遗迹在此前；

科技之光贯始终，中华复兴耀神州。

△ 河南省科技馆（新馆）效果图

△ 河洛交汇处青浊异流，激焉殊别

　　这个项目的设计灵感来自于据此近200里以外的巩义市河洛镇，那里有闻名天下的河洛交汇（伊洛河汇入黄河）。巩义这个地方不简单，你可能知道洛阳是十三朝古都，但你却未必知道，承载其肇兴意义的“河出图，洛出书”传说，发生地就是在巩义； 

△河图洛书，是中国古代流传下来的两幅神秘图案，蕴含了深奥的宇宙星象之理，被誉为"宇宙魔方"，是中华文化、阴阳五行术数之源。河图本是星图，其用为地理，故在天为象，在地成形也。“河图”的这个“河”，本意指“星河”，星河，银河、宇宙也，寓意极多极广，玄妙无穷，深奥无尽。“洛书”之意，其实就是“脉络图”，是表述天地空间变化脉络的图案。

　　你可能会惊叹郑州蕴含有悠久的商代文明，却不知巩义演绎的诸多传奇远在商代之前；

△ 唐三彩是中国陶文化发展到高级阶段的产物，是中国唐代的艺术精华，充分显示了盛唐时期的精神面貌和艺术水平，也是中国艺术品的精髓所在

　　你可能曾经为“洛阳唐三彩”的艳美着迷，却未必知道它的产地就在巩义；

△ 河南巩义黄冶唐三彩窑址除了大量生产唐三彩，还是著名的唐代青花瓷产地

　　你肯定听说过青花瓷的名贵，却全然没有注意它是由巩义孕育并滋养出来的……

△ 位于河南巩义的双槐树遗址，被定性为5300年前后古国时代的一处都邑遗址。这个距今5300多年，位于黄河南岸高台地上、伊洛汇流入黄河处，河洛中心区域的仰韶中晚期遗址被证实是古国时代的一处都邑遗址。因其位于河洛中心区域，专家建议，将其命名为“河洛古国”。

　　巩义，只是郑州和洛阳之间的一座小城，却蕴含了无数不为人知的历史文化密码。清冽的伊洛河水涌入澎湃汹涌的黄河，瞬间交汇出清浊分明的巨大回旋，这是一个壮丽而震撼的景观。从古至今，河洛汇流处都不缺乏历史与传说，龙马神龟负出河图洛书，黄帝筑坛沉璧，都在这里发生、演绎。早有学者认为，中国先祖正是受到这一现象的启迪，激发了太极图的构想，进而产生了以阴阳五行为基础的文化体系。

△ 鸟瞰：建设中的河南省科技馆新馆工程

　　河南省科技馆新馆建筑工程的建筑形态正是源自河洛交汇的文化意向，再现黄河与伊洛河交汇形成的自然造型，三个方向的延展走势，浓缩代表了中原不同的历史变迁。其建筑表皮肌理则源于中原灿烂的铸造技艺。建筑的整体形态由六个延展曲面和三个端面等基本面构成，各个基本面之间顺滑过渡集合成一个不规则的异形体，其表面大部分为铝装饰板所覆盖。非透光部位采用鱼鳞状铝板，透光部位则通过铝板角度的渐变翻转，将阳光投射进内层的玻璃幕墙。

　　项目的幕墙工程是重中之重，主场馆幕墙高度43米，幕墙面积约10万平方米，幕墙系统以外层渐变角度铝板幕墙系统、固定角度铝板幕墙系统、内侧三明治板幕墙以及玻璃幕墙为主，采用了近4万块具有自我洁净功能的阳极氧化铝单板，从幕墙底层到表面经由36道工序，其中有上万块阳极氧化铝板呈不同翻转角度铺设，其动态、渐变的视觉冲击，未来建成后在阳光照射下将极尽光影之美。

　　主馆北侧还有一个100米高的圭表塔。圭表是古代用来计时的工具，三千年前，周公旦在登封设置了这样一个通过测定日影长度来确定时间的仪器。如今，圭表被搬到了现代，而且高度有100米，建成后人们可乘电梯上塔顶观景。

　　由于整个建筑外形是曲面的，要实现幕墙整体的角度和疏密变化，保证铝板之间间隙一致，难度极大，给项目设计和施工带来极大考验。设计团队将所有点位进行参数化，施工人员根据三维点找到对应位置进行施工，并且给每一个翻转铝板打上“身份证”，标明其编号、尺寸、翻转角度、安装定位等信息，并根据抽检结果随时进行调整。不到半天时间的观摩过程，可见的施工难度就不胜枚举。

　　一、全新的幕墙系统设计

　　本工程外观效果为内外双层建筑表皮。外层幕墙要实现轻盈和灵巧的设计，所有的外层幕墙的翻转板浮于内表皮表面，通过近4万多支撑杆从内表皮幕墙伸出，对幕墙的气密性能和水密性能是一项极大的考验。幕墙的防水系统的设计是本工程的重难点。在防水系统的设计方面，采用了两道防水设计系统。第一道，在撑杆部位，设计了专用的防水盖片，防止大量的水进入腔体；第二道，采用了等压的原理，对于渗入的雨水，让其在压力作用下排走，保证渗入的雨水不突破第二道防线。

　　同时，内外幕墙系统在此建筑系统中承担了采光、遮阳、防水、防火、防雷、保温、隔音、消防救援、室内电线穿线空间预留等多项综合功能，设计和施工的整体难度前所未有。

　　二、外层建筑表皮无极可调，连接件小巧精致

　　建筑的外表皮翻转板像鳞片一样浮于内层建筑表面。要高度还原建筑师的设计效果，内外层连接部位的撑杆和连接件就不能做得笨重、粗糙。而翻转板连接件是实现最终效果最关键的一环。为实现翻转板0度到360度可自由调节，中建深装公司打破以往幕墙连接系统的设计，提出全新设计系统：无极可调节连接件设计。且外表皮的设计要考虑后期效果更改，对局部翻转板进行调节

　　由于不锈钢连接外观形状和截面尺寸的限制，在材料材质的选择上，综合材料的抗拉、抗压、抗剪以及端面承压等各种性能综合考虑。通过对Q235B钢材、Q345钢材、不锈钢316、双相不锈钢等材料的性能比选和可加工性方面多方论证，最终选择双相不锈钢2205。并通过扭矩试验来测试连接件是否达到结构受力要求。

　　三、BIM全程参数化设计

　　本工程翻转铝板系统采用GH编程参数化设计。生成近4万块不一样的铝板，每一块铝板具有唯一性。对材料组织、成品保护分类、安装定位等带来了新的挑战。同时，由于建筑造型翻转扭曲，外侧铝板采用参数化确定尺寸，其翻转板尺寸，角度极多，近4万块铝板均有其指定安装位置，如出现乱用，混用等现象，翻转面的整体流向会出现瑕疵。如何在扭曲的造型上，空中精准定位几万只不到一米长的支撑柱的顶底位置，若几万只点全都采用全站仪进行打点定位辅助施工，会极大地阻碍了施工进度——这个难题在现场也得到了精巧地妥善解决。

△视频：河南省科技馆（新馆）屋面钢结构施工现场（27″）

　　四、全新的施工措施方案

　　主场馆三个端头外倒，中庭扭曲部位造型独特，且为双层幕墙，安装难度高，措施需完成内层后再重新搭设措施才能封闭外侧。且层高过高，室内人员辅助玻璃安装困难。因此，针对倾斜部位的双层幕墙、针对铝板存在翻转角度、针对扭曲部位脚手架，分别采用了不同的施工方法。比如：在建筑西面中部，东北角、东南角，交汇部位造型呈现扭曲，以屋脊为分界线，下方造型为垂直面，上方造型为扭转造型，从平面渐渐扭曲变形至立面造型。

　　为便于施工，采取分段搭设措施，即屋脊下方采取搭设满堂脚手架进行施工，屋脊上方平面区域采用在边缘钢构上固定脚手管做护栏，施工区域满铺木跳板进行施工。屋脊上方坡度较陡区域采用在钢结构上搭设脚手架，并分层施工，分层拆除脚手架，从上至下进行施工直至施工完成。

　　五、幕墙龙骨装配式设计施工

　　主场馆幕墙形式大都为外铝板幕墙，内玻璃幕墙或三明治板，幕墙拆解工序多且无法同步施工，必须完成内部再进行外部安装，即同样的工程量，却只有一半的工作面。施工单位采用钢龙骨作为基层，并在地面将主次钢龙骨、支撑柱进行焊接组装后进行整体吊装。同时，在对应作业区域累积选取1000㎡左右的区域进行胎架组装，极大地提高了施工进度和工程品质。

△ 幕墙龙骨的装配式组装&施工现场

　　以前我们看幕墙，总是想去寻找更多的“之最”，总想用数据去表达幕墙的看点和不一般的地方。但河南省科技馆新馆的幕墙工程，让来这里的行业领导和媒体人士只想说一句话——“真的是太难了”，即便这样，项目现在又提出了“大干60天、决战封闭节点”誓师目标，让人佩服不已。

△视频：中建深装为河南省科技馆（新馆）穿上华丽“外衣”誓师（1′39″）

　　9月1日观摩活动的交流环节，邱建辉秘书长指出：“在目前我国正在从建筑大国转变为建筑强国，现阶段全国装饰幕墙行业需要涌现更多的精品工程。本项目是中建深装探索高品质、新工艺幕墙的缩影。希望中建深装坚定信心持续改进设计及施工工艺，不断在探索中前行，提升细节品质，力争为幕墙行业探索更多创新道路、树立一座座高品质幕墙工程丰碑。” 

△ 9月1日观摩活动交流环节现场

 △ 9月1日观摩活动相关参与人员在项目现场合影

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责任编辑 / 唐 琦