金秋时节北京城市绿心森林公园内层林尽染，叠翠流金的枝叶宛如色彩斑斓的油画，映照在北京城市副中心图书馆晶莹剔透的外幕墙上。记者获悉，北京城市副中心图书馆项目一标段外幕墙工程已正式完工。其自主创新更突破世界级建设难题，使得玻璃幕墙在地震时可适应水平120毫米位移变形，以及向下65毫米和向上25毫米的竖向位移变形。

超大玻璃幕墙系统开创世界先例


城市副中心图书馆作为一处由276块超高、超宽大玻璃组成外立面的“透明书苑”，如今已与城市副中心剧院、大运河博物馆组成了副中心三大地标性建筑。中建装饰在副中心图书馆建设中首创全玻璃幕墙施工体系，历时一年为读者打造出崭新的全景式阅读体验，向市民诠释了副中心速度和副中心质量。

作为城市副中心起步区三大项目之一，城市副中心图书馆四周被绿心森林公园所环绕，建筑内部的树状结构宛如钢铁森林，屋顶檐口吊顶采用银杏叶状铝板错落有致分布，犹如森林的伞盖。

如何将图书馆内外的“森林”融为一体，正取决于超大玻璃幕墙深化设计施工的最终效果。为实现“透明书苑”的视觉观感，城市副中心图书馆外立面采用了全玻璃幕墙，并呈现为W折线造型。与此同时，由于屋顶柔性的钢结构无法承受玻璃荷载，这些玻璃幕墙采用了自承重的结构形式，坐落于悬挑5米的钢结构之上。

“这些玻璃的夹角从74度到133度共有14种角度，标准角度为120度，玻璃之间无任何支撑龙骨及玻璃肋，完全采用由一片片超大玻璃自身互为支撑的自承重系统。”中建装饰的副中心图书馆项目幕墙深化设计负责人杨英自豪地表示，这一幕墙系统也开创了世界先例。图书馆玻璃幕墙极好的透光性，让“透明书苑”的氛围感扑面而来。读者无论凭窗小读片刻，抑或在阶梯起伏的馆内低头翱翔书海，都能获得极佳的阅读体验。

不仅如此，城市副中心图书馆的屋顶还以银杏树叶片为灵感来源，每组“树冠”中间都藏有负载在玻璃上的光伏薄膜系统，让建筑的可再生能源利用率提升到2.1%。作为北京市绿色安全样板工地，该项目还将2000块异型铝板吊顶运到现场后组装成200个花瓣状的铝板单元，再进行装配化吊装，不仅提高了施工效率，还通过减少高空作业，降低了安全风险。

可抗向下65毫米向上25毫米变形


该项目全玻璃幕墙在高度及支撑形式上均突破现行幕墙规范，玻璃的稳定性设计及抗震性设计也无规范可供参考，如此大角度的互为支撑更没有先例。施工中这一系列设计施工难题接踵而至，倒逼项目团队从结构设计、构造设计、抗震设计、玻璃稳定性、超宽超深结构胶受力、玻璃安装设备等各方面进行创新性设计，最终确定采用自承重式互为支撑的全玻璃幕墙结构形式，并成功解决了上述难题。

值得一提的是，玻璃之间通过宽35毫米，厚150毫米的高强结构胶进行传力并实现互为支撑。中建装饰还通过钢槽与结构进行构造连接，通过上述构造有效吸收玻璃在地震作用下的变形，确保幕墙抗震性能的实现。该项目经理熊宗祠进一步解释，这些钢槽在玻璃厂内进行安装，钢槽与玻璃之间灌注高强结构胶，既避免了与玻璃的硬性接触，又满足了自承重体系的构造需要。

为了适应地震位移变形，项目团队还在玻璃底部钢横梁中间位置研发了一种可以适应水平120毫米位移变形的弧形滑移块。熊宗祠解释，玻璃顶部采用π型件与玻璃钢槽竖向长条孔进行连接，此构造只承担水平荷载不承担玻璃自重，通过玻璃顶底的构造可适应屋顶结构在地震发生时，向下65毫米和向上25毫米的竖向位移变形。

“幕墙神器”实现12吨级玻璃安装


“城市副中心图书馆最大的玻璃位于南北主入口位置，高15.3米，宽2.5米，采用了7片15毫米厚的超白玻璃，玻璃总厚度达132.6毫米，单块重量达10.8吨，是全球已知的单块最重幕墙玻璃。”熊宗祠说。

对于重达10.8吨的玻璃吊装来说，同样是个超级技术难题。中建装饰为此定制了24爪独立回路的真空电动吸盘，吸盘整体可实现360度无极旋转，±90度翻转功能，吸盘的额定载重可达12吨。

“每组真空吸盘都由PLC中央控制，由独立的真空泵、真空回路、机械安全系统、电器控制系统系统组成。24组吸盘还可以根据需求进行自由组合，实现12吨以下任意重量玻璃的安装，堪称‘幕墙神器’。”熊宗祠对建设过程中的这些难点全都记忆犹新。

杨英介绍，从整体来看城市副中心图书馆幕墙设计、施工实现了一系列技术创新，包括一个首创，首创了国内超大自承重式互为支撑的全玻璃幕墙系统；两个攻克，攻克了自承重式互为支撑全玻璃幕墙的抗震设计难题，攻克了自承重式互为支撑全玻璃幕墙的玻璃稳定性分析难题；三个突破，突破了幕墙单块玻璃的重量极限，突破了超宽超厚结构胶的应用极限，突破了幕墙玻璃安装设备的承重极限。

眼下，城市副中心图书馆项目的顺利施工，不仅填补了国际、国内关于自承重式互为支撑全玻璃幕墙体系的空白，对于国内相关的规范、技术、加工、生产、安装等同样具有重大意义。