内蒙古科技馆新馆——计算机辅助软件在超大异形金属屋面板设计与施工中的应用

　　1　引言
　　随着时代的进步，科技的发展，新工艺和新材料推陈出新，人机交互式的计算软件更加智能和强大，这就给建筑师提供了广阔的思维和想象空间，因此，极具刺激眼球的建筑设计方案也就层出不穷。外立面幕墙作为最能直接体现和表达建筑师想法的一种建筑表现手法就显得格外重要。对于空间异型结构的外幕墙来说，我们采用传统的CAD软件来表达设计方案就显得力不从心，很难将幕墙本身的空间几何尺寸关系及幕墙与主体结构之间的几何尺寸关系表达清楚。因此，我们不得不借助别的专业软件来实现。本文以内蒙古科技馆新馆金属屋面的实际工程为例，对复杂异型不规则曲面的金属屋面板进行分析。

　　1.1工程概况
　　内蒙古科技馆新馆位于呼和浩特市新华东街北侧，北邻北垣街，东邻二环东路，南侧为已建成投入使用的内蒙古乌兰恰特大剧院和内蒙古博物院，西侧为建设中的演艺中心。总建筑高度50.15米，地下1层、地上6层，总建筑面积约48300平米，主要功能区域有常设展厅、临时展厅、儿童乐园、科普教室、科技实验室、报告厅、穹幕、巨幕、4D动感演示厅、办公会议及配套附属用房等。内蒙古科技馆新馆项目是由中国航空规划建设发展有限公司完成建筑设计和施工图设计。

　　内蒙古科技馆新馆的建筑设计，由于使用功能的要求，使得结构的空间跨度很大。建筑结构形式采用了钢筋混凝土框架剪力墙结构及钢结构形式的受力体系。建筑造型新颖，像一条白色的哈达，它代表着内蒙人民热情好客，同时它又是一座科学的殿堂，是展示最新科技成果的圣殿。如下图所示

　　1.2工程特点
　　本工程金属屋面最外侧部分几乎全部是由异形铝合金板拼成的曲面，如何控制好建筑的造型，实现建筑效果，是工程的关键。该项目的金属屋面工程包括外层装饰铝单板（3mm）和内层直立锁边、压型钢板防水屋面及TPO柔性防水屋面三大系统，其中铝单板面积约30000平米，包括平板、单曲及双曲面板；内层压型钢板及直立锁边屋面板约8000平米。

　　2　异形金属屋面的设计
　　2.1分析
　　这是所有工作的基础，外层金属板设计的基础是中国航空规划建设发展有限公司提供的三维模型，用犀牛软件进行曲面的曲率分析，如下图所示

　　(在黎曼几何上，根据曲面在两个主曲率方向的乘积，可将曲面分为正高斯曲率、零高斯曲率和负高斯曲率。正高斯曲面的两个主曲率半径均位于曲面的同侧，如球面；零高斯曲面的两个主曲率方向中有一个方向的曲率为零，如柱面；负高斯曲面的两个主曲率方向位于曲面的两侧，如马鞍面)
经过这两项对比分析可以得出结论：占总面积75%的铝单板加工平板即可，上图右侧部分区域需要做单曲面板和双曲面板。

　　2.2划区
　　按照平板、单曲面板及双曲面板的位置及比例，并兼顾在蓝图上能够清楚表达，我们将此三维模型划分为了9个区域，如下图：

这样分区，有了统一的对话平台，方便设计师内部沟通，也有利于现场施工人员理解。

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