北京天文馆新馆的建筑位置位于北京市西直门外大街138号，总建筑面积22000平方米．是一个大型综合性天文馆。工程建筑设计由美国王弄极建筑师事物所和中国航天建筑设计研究院联合承担完成；玻璃幕墙设计和施工由深圳市三鑫特种玻璃技术股份有限公司承担完成。(图1)
图1 北京天文馆新馆北立面 建筑物由五层
钢筋混泥土结构、钢
结构玻璃幕墙及
采光顶、马鞍形玻璃通道和四个各具象征意义的玻璃旋体组合而成。在四个玻璃旋体内部分别布置多功能厅、动感影剧院、天文观测台等功能建筑。在建筑物中部设置了一个由异形玻璃拼接的马鞍形玻璃通道贯穿整个建筑，将北立面的玻璃幕墙和南立面的
石材幕墙连接。其建筑创意新颖、造型别致、层次分明，用玻璃与
钢结构的有机结合体现了过去与未来、艺术与自然的和谐统一。本工程为北京市六十项重点工程之一。
在本工程玻璃幕墙和玻璃旋体的设计与施工过程中，我们严格按照建筑师的原创意图和精神，力求用最先进的加工手段和最精确的工艺技术将建筑设计意图完美的表现出来，使整个建筑成为一个精湛的艺术品。
玻璃工程分成三个主要部分：北立面幕墙以及采光顶、马鞍形玻璃通道、四个空间钢结构玻璃旋体。无论从设计和施工的技术难度都超乎想象。
1、北立面玻璃幕墙和采光顶
北立面玻璃幕墙由于
建筑节能要求，玻璃采用8mm(钢化)+12A(
中空) +8mmLow—e(钢化)玻璃，玻璃基本分割尺寸3000mmXl000mm。幕墙按横明竖隐构造。同以往幕墙结构系统不同，横向由T
型钢龙骨支托，既作为外视横线条也作为
玻璃面板的水平
支承结构。在建筑物北立面幕墙与东、西立面幕墙的衔接过渡处是由两段不同半径的弧面衔接过渡，避免通常情况下的直角衔接；在幕墙的西侧局部为球型玻璃表面，而球面与
平面衔接处为平滑过渡的空间三维
曲面，设计、加工及安装难度均为国内幕墙业所不多见。整个建筑物线条流畅合理，与周围建筑物益显和谐。(图2)
图2 北立面局部图 北立面幕墙结构按9m跨度布置18根中800mm直经的钢管柱，为适应玻璃幕墙的艺术造型，在18根直径为φ800mm、高度为30m，每根重量为9．9吨钢
立柱中就有8根为
弯曲钢柱。由于钢管的直径太大，弯曲孤线要求
精度高，又是每根弯曲弧线不一致，给加工制作和现场安装造成了很大的难度。经技术人员、施工人员多次试验，克服了各种困难，最后采用方案是：在后场分级
热弯剪裁成型；在现场放样逐级校正的办法。
图3 北女面钢结构内视 在安装过程中采用了全站仪三维坐标放样法与直角坐标空间定位结合的方案进行定位放线，同时将数据输入电脑，依靠专用程序进行跟踪校核，并随时调整以保证安装的准确度，确保了钢结构施工的顺利完成。结构计算采用先进的ANSYS
有限元计算软件，整体建模分析在受到100 年一遇的最大
风荷载时的安全性能同时又分别对幕墙进行结构静力计算和地震反应谱分析。见图5，分析计算模型图。
图4 北立面钢结构
图5 有限元整体计算模型图 为达到立面通道的效果，在柱与柱之间的支承结构上我们采用了9m跨的变载面水平
玻璃肋作为玻璃幕墙受风
荷载的主要支承结构，用横向玻璃肋与钢方通的组合结构支撑着有横向线条的立面玻璃，用~12mm的
钢拉杆来保证玻璃肋的平面外稳定，这在国内是首次使用的。为确保安全，玻璃肋采用25．52mm的双
钢化夹胶玻璃，用
不锈钢夹板连接，并通过运用ANSYS软件作整体计算和幕墙三项性能实体试验证明，该结构安全、合理。
图6 北立面横向玻璃肋 采光顶采用隐框作法，玻璃为中空钢化
夹胶玻璃。
排水坡度为3％。根据建筑物的功能要求设置13个电动通风排烟
窗。为避免夏季阳光的过度照射，在采光顶的室内我们设置了玻璃
遮阳百页。合理的
节点设计和材料组合保证幕墙的功能要求。(见图7)
2、马鞍形玻璃通道
在建筑物中部设置了一个由曲形钢结构支撑，用360片不同尺寸规格的双曲面
热弯夹胶玻璃拼接的马鞍形玻璃通道。贯穿整个建筑，将北立面的玻璃幕墙和南立面的石材幕墙连接。它的特殊之处在于极具创造性的利用钢结构和双曲面玻璃组成连续的马鞍形空间双曲面。(见图8)、(见图9)
图7 采光顶外视图
图8 双曲面马鞍形玻璃通道
图9 双曲面马鞍形玻璃通道结构图 在南、北立面的马鞍通道人口处，由于外形和玻璃分割线所限，使钢结构龙骨的加工和玻璃的加工安装碰到很大的难题。
固定玻璃的次龙骨是曲线形，而固定玻璃的槽口又要与玻璃的边缘对应，这就出现了次龙骨为曲线扭曲形状；异形边双曲面玻璃最大长度达
3680mmXl200mm，这在国内玻璃加工业是从未遇到过的难题。经多次论证和试验，确定了加工安装方案：
①钢龙骨的分两步进行，首先将龙骨的外形按设计要求的曲线制作成形，保证将误差控制在土1．5mm之内，并预安装到位，再按每隔lOOmm作一个与玻璃面的切线对应点，确定扭曲度数并逐级校正成形，确保玻璃边缘与龙骨槽口吻合。
②异形双曲面玻璃的加工采取每片玻璃对应一个钢
模具的办法。用网格式空间模形确定玻璃下料尺寸。在模具制作时按网格横线条的曲度将钢管弯曲成形。每隔lOOmm一根曲形钢管并按网格的竖向线条曲度拼接成空间双曲面模具，并预留出玻璃在烧制过程中回弹尺寸余量，保证玻璃的曲面偏差在±2．5mm之内，外形尺寸偏差在±3mm之内。
经过严格的对加工制作、现场安装每道工序控制，解决了一个又一个的技术难题，一个由360个钢模具加工出来的尺寸各异、形状不同的玻璃马鞍体通道如期建成，完美的达到了建筑效果的要求。
3、玻璃旋体
四个各具特色空间玻璃旋体的共同特点是在竖向坐标的一系列圆心随着高度的变化在空间不断飘移，每一层玻璃水平分割线的圆心坐标位置各不一样，最大相差3670mm，并由半径不断变化的圆弧在空间组合形成空间弧面。旋体最高为38．5m并高出屋面8．5m异形玻璃的基本分割为1000mmXl000mm。(如图)
1号旋体的最大直径为24m，最小直径为15．8m，总高度34m。玻璃为上下两点支承，玻璃之间为
搭接开缝式连接，安装在钢结构的外侧；2号旋体的最大直径为25m，最小直径为19．5m，总高度为34m，玻璃为上下两点支承，玻璃之间为搭接开缝式连接，安装在钢结构的内侧；3号旋体的
截面为大、小圆相交，并分室内、室外两部分。大圆最大直径18m，小圆最小直径13m，总高度为38．5m；玻璃均为四点支承，玻璃之间 为搭接闭缝式连接，室内为钢化夹胶玻璃，室外为中空
钢化玻璃。在3号旋体的顶部设置了点支式斜面
玻璃采光顶；4号旋体的截面随圆形，竖向支承结构和竖向玻璃缝均为螺旋式，旋体总高度为32．8m，玻璃为上、下两点支承，玻璃之间为搭接开缝式连接，玻璃安装在钢结构的外侧。(如图10)
图10 空间玻璃旋体实拍图
空间玻璃旋体钢结构的设计、施工难点在于结构空间组合的任意性．共计320根体形各异的钢管需要进行空间三维加工，其中主管为q0159X 6mm，次管为120X 60X 5mm矩形管，结构与玻璃板面是通过不锈钢爪件连接，安装精度要求极高。在6200个玻璃安装点上，每个点的尺寸误差都必须控制在土2mm之内。
为解决技术难题，在设计中根据工程特点发明了新的节点并使用在本工程上：“双头连接驳接头”、“可调式转角支承爪件”、“双层玻璃定位夹”等，都是针对本工程设计的特殊节点。既解决了设计于施工难题又满足了建筑造型的要求。
在结构设计上充分利用先进的结构计算软件建立四个旋体的空间模型，对旋体的每一条杆件都进行静力学和动力学的分析。确保结构的安全性。
由于该结构体系为空间变化，形体复杂，一方面要保证龙骨结构视觉造型上的艺术性，另一方面还要控制钢结构加工、安装的误差。在结构设计中采用专用3D建模软件，准确确定弦体曲面位置和结构的空间参数，以保证施工图设计和加工工艺的精确度；工厂加工时采用了三维刚性胎模控制、检测几何尺寸保证每根钢管的空间弯曲度；现场安装时将每根钢管的电脑定位座标用全站仪三维空间定位，再用激光经纬仪配合跟踪测量，以确保玻璃安装时准确无误。
在北京天文馆新馆玻璃幕墙和玻璃旋体施工中采用了多项新工艺、新材料、新技术，其难度之大精度之高为国内钢结构和幕墙的设计、安装所不多见的，其中许多地方都打破了常规，为国内幕墙特殊异型钢结构的安装，积累了丰富的经验。
参考文献
[1)《jC京天文部馆新馆施工图技术说明》——深圳三鑫公司
[2]《点支式玻璃幕墙设计与施工》——王德勤
[3]《北京天文馆新馆幕墙工程施工工艺》——深圳三鑫公司
[4]《北京天文馆新馆幕墙结构相关技术》——王德勤
[5]《玻璃幕墙工程技术规范》
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