1 引言
隨著時代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，新工藝和
新材料推陳出新，人機(jī)交互式的計(jì)算軟件更加智能和強(qiáng)大，這就給建筑師提供了廣闊的思維和想象空間，因此，極具刺激眼球的建筑設(shè)計(jì)方案也就層出不窮。外立面
幕墻作為最能直接體現(xiàn)和表達(dá)建筑師想法的一種建筑表現(xiàn)手法就顯得格外重要。對于空間異型結(jié)構(gòu)的外幕墻來說，我們采用傳統(tǒng)的
CAD軟件來表達(dá)設(shè)計(jì)方案就顯得力不從心，很難將幕墻本身的空間幾何尺寸關(guān)系及幕墻與
主體結(jié)構(gòu)之間的幾何尺寸關(guān)系表達(dá)清楚。因此，我們不得不借助別的專業(yè)軟件來實(shí)現(xiàn)。本文以
內(nèi)蒙古科技館新館
金屬屋面的實(shí)際工程為例，對復(fù)雜異型不規(guī)則
曲面的
金屬屋面板進(jìn)行分析。
1.1工程概況
內(nèi)蒙古科技館新館位于呼和浩特市新華東街北側(cè)，北鄰北垣街，東鄰二環(huán)東路，南側(cè)為已建成投入使用的內(nèi)蒙古烏蘭恰特大劇院和內(nèi)蒙古博物院，西側(cè)為建設(shè)中的演藝中心。總建筑高度50.15米，地下1層、地上6層，總建筑面積約48300平米，主要功能區(qū)域有常設(shè)展廳、臨時展廳、兒童樂園、科普教室、科技實(shí)驗(yàn)室、報告廳、穹幕、巨幕、4D動感演示廳、辦公會議及配套附屬用房等。內(nèi)蒙古科技館新館項(xiàng)目是由中國航空規(guī)劃建設(shè)發(fā)展有限公司完成建筑設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。
內(nèi)蒙古科技館新館的建筑設(shè)計(jì)，由于使用功能的要求，使得結(jié)構(gòu)的空間跨度很大。建筑結(jié)構(gòu)形式采用了
鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)及
鋼結(jié)構(gòu)形式的受力體系。建筑造型新穎，像一條白色的哈達(dá)，它代表著內(nèi)蒙人民熱情好客，同時它又是一座科學(xué)的殿堂，是展示最新科技成果的圣殿。如下圖所示
1.2工程特點(diǎn)
本工程金屬屋面最外側(cè)部分幾乎全部是由異形
鋁合金板拼成的曲面，如何控制好建筑的造型，實(shí)現(xiàn)建筑效果，是工程的關(guān)鍵。該項(xiàng)目的金屬屋面工程包括外層裝飾
鋁單板（3mm）和內(nèi)層直立鎖邊、
壓型鋼板防水屋面及TPO柔性防水屋面三大系統(tǒng)，其中
鋁單板面積約30000平米，包括
平板、單曲及雙曲
面板；內(nèi)層壓型
鋼板及直立鎖邊屋面板約8000平米。
2 異形金屬屋面的設(shè)計(jì)
2.1分析
這是所有工作的基礎(chǔ)，外層金屬板設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是中國航空規(guī)劃建設(shè)發(fā)展有限公司提供的三維模型，用犀牛軟件進(jìn)行曲面的曲率分析，如下圖所示
(在黎曼幾何上，根據(jù)曲面在兩個主曲率方向的乘積，可將曲面分為正高斯曲率、零高斯曲率和負(fù)高斯曲率。正高斯曲面的兩個主曲率半徑均位于曲面的同側(cè)，如球面；零高斯曲面的兩個主曲率方向中有一個方向的曲率為零，如柱面；負(fù)高斯曲面的兩個主曲率方向位于曲面的兩側(cè)，如馬鞍面)
經(jīng)過這兩項(xiàng)對比分析可以得出結(jié)論：占總面積75%的鋁單板加工平板即可，上圖右側(cè)部分區(qū)域需要做單曲面板和雙曲面板。
2.2劃區(qū)
按照平板、單曲面板及雙曲面板的位置及比例，并兼顧在藍(lán)圖上能夠清楚表達(dá)，我們將此三維模型劃分為了9個區(qū)域，如下圖：
這樣分區(qū)，有了統(tǒng)一的對話平臺，方便設(shè)計(jì)師內(nèi)部溝通，也有利于現(xiàn)場施工人員理解。
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內(nèi)蒙古科技館新館位于呼和浩特市新華東街北側(cè)。工程建設(shè)總面積為48300平方米，建成后的新科技館展覽教育面積約28000平方米，工程總投資4.6億元。內(nèi)蒙古科技館新館外型設(shè)計(jì)采用以旭日騰飛為創(chuàng)意的方案。
