從
節(jié)點圖中可以看出，本項目的金屬屋面部分的
支承結(jié)構(gòu)為分三層——主體支撐異型鋼
網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，在此之外為鋼檁條，作為主結(jié)構(gòu)的次
龍骨，屋面板等
功能材料是依附在次龍骨之上的，第三層支承結(jié)構(gòu)是直立鎖邊金屬屋面板外部的弧形鋁管檁條，是最外層鋁板裝飾帶的支撐結(jié)構(gòu)。依附在支撐結(jié)構(gòu)上，能起到各項功能作用的
板材、膜材共有七層---最外層為鋁合金裝飾層、鋁鎂錳金屬面板層、防水透氣膜層、保溫棉層、硅酸鈣板隔聲層，聚乙烯防潮層、底層為
鍍鋅鋼板硬防水層。每一層都有著相應(yīng)的功能，同時每一層也都有它特殊的工藝特點，這就需要整體設(shè)計中全面綜合的考慮每一部分設(shè)計方案。
2.1.2、山東魯臺會展中心金屬屋面菱形鋁合金裝飾板的連接系統(tǒng)設(shè)計；
山東魯臺會展中心，異型金屬屋面金屬屋面板與面層裝飾板連接系統(tǒng)的設(shè)計，是將轉(zhuǎn)接件在直接安裝在直立鎖邊的屋面板上，起到轉(zhuǎn)接橫向鋁管的作用。連接裝置，用鋁合金
型材加工制成。通過兩個件轉(zhuǎn)接，可以滿足不同角度要求。其目的是可以安裝面層鋁合金裝飾板。弧形鋁支撐管是采用
擠壓的鋁合金型材，起到連接外裝飾板的作用（如圖2.1.2-a\b）。
菱形鋁板裝飾板的外飾面雖然都是雙曲面的，但曲率變化有規(guī)律，都是按照事先的曲線用一片片的菱形板鋁合金板拼成的。 每塊板之間的夾角都是變化的,是按照事先設(shè)計好的曲面切線之間的角度確定的。
2.1.3、內(nèi)蒙古演藝中心采用連接節(jié)點方案的考量；
由于本項目鋁板幕墻部分位于建筑封閉面外側(cè)，為開縫的裝飾面。鋼龍骨及
連接件全部暴露在室外， 由于溫度和
風(fēng)荷載等自然因素的影響，必然會造成連接件與龍骨之間的摩擦，破壞龍骨的
防腐層。同時，由于
螺栓孔與螺栓之間的縫隙很難
密封，這會造成鋼龍骨內(nèi)側(cè)的
銹蝕。這不僅使龍骨很難滿足建筑設(shè)計年限要求，而且銹蝕水還會造成幕墻龍骨和面材的污染。（如圖2.1.3-a）由于本工程鋁板的橫向分格與水平面呈30度夾角，而主體結(jié)構(gòu)為水平布置。如果在層間采用插芯對接或者其他使龍骨下端釋放的連接方式，那么在層間的位置，就形成
橫龍骨跨越兩個
變形區(qū)的情況。從而導(dǎo)致變形累積，容易造成此處橫龍骨及相應(yīng)鋁板面材由于產(chǎn)生較大形變而破壞。同時，插芯位置的密封問題，同樣會導(dǎo)致龍骨內(nèi)側(cè)銹蝕問題。
為了避除上述的情況，采用定距釋放方式釋放水平變形。幕墻橫龍骨與
豎龍骨之間的連接采用焊接，間隔5榀豎龍骨（約11米）布置
伸縮縫的形式，釋放一次結(jié)構(gòu)變形的方式。而對于溫度引起的結(jié)構(gòu)形變，參考《鋼
結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017）中對于結(jié)構(gòu)溫度區(qū)段長度值的規(guī)定，進行設(shè)計。（如圖2.1.3-b）
2.1.4、哈爾濱文化中心大劇院金屬屋面雙曲面板的設(shè)計；
在哈爾濱大劇院的建筑設(shè)計中，著重強調(diào)了金屬屋面造型的三維曲線。在貫穿整個建筑的大空間曲線、曲面中還包含著多個小的，獨立的異型曲面。利用這些小的不規(guī)則的曲面在光線下反射的效果，來充分強調(diào)整體大曲面的質(zhì)感和建筑整體的韻律感（如圖2.1.4-a）。
在整體的金屬屋面中包含著一部分獨立的異形三維曲面板，其尺寸大小、高低、形狀都不相同（如圖2.1.4-b\c）。這就要求在連接節(jié)點設(shè)計時要充分考慮到在保證對每一塊板的連接安全性的同時還要考慮在每塊板之間有相對應(yīng)的連接裝置來限制在安裝過程中，板與板之間的高低誤差和位置誤差。
在對此類不規(guī)則的三維曲面設(shè)計時，需要重點考慮的是面板與結(jié)構(gòu)的連接安全度，建筑整體屋面和幕墻的各項物理性能保障方案。外飾面各板塊之間的銜接、曲面與曲面邊線的過渡。還要考慮曲面邊部自然形成的空間曲線的順滑度。
應(yīng)在設(shè)計階段就要充分考慮到施工誤差的消除和處理方案。最好是設(shè)計成面板的誤差過大就無法安裝，只要能裝得上，就能保證誤差在可控的范圍內(nèi)的節(jié)點。
2.1.5、白家莊酒店在建筑設(shè)計時對
金屬幕墻板的要求:該項目在建筑設(shè)計時，建筑師利用金屬板的可
塑性性能，在外幕墻的層間上制造了一個奇特的有著夢幻效果的金屬板與玻璃的復(fù)合幕墻 。讓有著奇異三維造型的金屬板與通透的大透明玻璃有機的形成了一個整體（如圖2.1.5-a）。
該項目在設(shè)計階段，相關(guān)設(shè)計和曲面板生產(chǎn)單位對方案的可行性進行了充分的分析。同時對難度極大的外墻雙曲面金屬板造形作了1：1的樣板（如圖2.1.5-c\d）。雙曲面板采用的是大型薄壁鑄鋁技術(shù)制造成型的，其效果的表現(xiàn)力很好。在能充分展示藝術(shù)效果的同時又能保障金屬幕墻自身的安全性能。
該項目,雖然在施工階段由于各種原因,未能使用上三維曲板。而是采用了較為簡單的曲面鋁板作為金屬幕墻的外飾板，在建筑效果上打了折扣（如圖2.1.5-b）。但由于此項目在方案認證時已做了大量的可行性驗證工作及特殊節(jié)點的設(shè)計，為今后在這一類
異型幕墻的設(shè)計積累了不少可貴的經(jīng)驗。
3、雙曲面板在施工中易出現(xiàn)的問題及加工制作方案
3.1、雙曲面板在施工中易出現(xiàn)的問題；
在對多個異型的雙曲金屬面板的幕墻和屋面,在設(shè)計和施工過程中易出現(xiàn)的問題進行總結(jié)后我們感到，雖然每個項目都有著自己的個性和特點，但在他們之間也存在著共同要注意的問題。比如每塊曲面板自身的形狀不規(guī)整，沒能很好的按設(shè)計要求的形狀成形，而存在著較大的誤差；板塊與板塊之間的對口不平整，有高低差、縫隙寬度差、扭曲差等現(xiàn)象，在建筑物的邊部收口線部位易出現(xiàn)不順滑、折線過于硬直等現(xiàn)象。
當(dāng)然，在普通金屬板幕墻和金屬屋面中易出現(xiàn)的問題，在異型的雙曲面金屬板幕墻和屋面上更易出現(xiàn)，如天溝的布設(shè)、伸縮縫的處理、防水保溫層方案的選定、邊部節(jié)點的處理等等，由于篇幅的原因在這就不多敘述了。
3.2、雙曲面板設(shè)計難點和問題的處理方案
現(xiàn)在，由于三維軟件的應(yīng)用，我們對于各種三維曲面板的曲面度設(shè)計已經(jīng)不成問題了。然而三維曲面的設(shè)計重點就應(yīng)該放在整體曲面成形的工藝方案上面，從這里找出工藝重點和設(shè)計難點，進行分析拿出解決方案。
經(jīng)過對多個項目的設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)，我們認為：雙曲面板的設(shè)計難點是在于近擬合點和過盈量的確定和控制。也就是說在工藝設(shè)計過程中，對單曲擬雙曲時出現(xiàn)的板面模擬裂口多大時作為板長的控制點；在相鄰的面板，板塊高差在多大之內(nèi)作為誤差的控制點。才能保證曲面的順滑和牢固連接。
下面用幾個已完成的實際工程的案例來說明一下，根據(jù)不同項目的不同要求，是如何制定的板塊連接工藝方案。
3.2.1、深圳不銹鋼橢球形金屬屋面的曲面板拼裝工藝，是采用板與板的相鄰邊用插板或
插銷作為共用連接件連接的方案。用這種方法來控制板塊之間的對口不平整、高低差和形狀扭曲差（如圖3.2.1-a\b）。決定板面擬合差的關(guān)鍵問題是確定安裝
精度（要求在連接件的可調(diào)范圍內(nèi)）。用插板或插銷作為共用連接件的連接方案的最大好處是，如果板塊誤差過大將無法進行安裝。從而保證了雙曲面安裝的整體效果。
3.2.2、英國倫敦體育館酒店幕墻的異型金屬面板安裝工藝方案，是采用多塊裝飾板在同一個
底板上進行拼裝的辦法來保證面板之間的平整、等高。采用這種方案的好處是，只要將底板的面處理好，就能保證面板的整體效果。一般這種辦法多使用在平面異型板幕墻上的效果較好（如圖3.2.2）。
3.2.3、哈爾濱木雕館的異型金屬屋面裝飾板的三維曲面形狀，是采用次檁條鋼管軸心曲線，按設(shè)計時的預(yù)成形曲面，進行定距梯度布置（如圖3.2.3）。來保證整體曲面的形狀。用
固定在檁條上的可調(diào)節(jié)連接件來保證板塊之間的
平整度。
3.3、雙曲面板的加工制作方案 雙曲面板的加工比較復(fù)雜特別是有局部凹凸面的板塊。其加工方法也是多種多樣的。可以用平板通過
模具形成。如爆炸成形、擠壓成型、
壓延等方案。也可以采用曲面
成型機進行加工；或采用多點數(shù)字化模具進行
拉伸成形；還可以根據(jù)其復(fù)雜度，采取薄壁鋁合金
鑄造技術(shù)來制作雙曲面外裝飾板。下面，簡單介紹一下常見的幕墻用鋁合金雙曲面板的幾種生產(chǎn)制作方法。
3.3.1、爆炸成形的方法；
爆炸成形就是利用炸藥借助于爆炸時所產(chǎn)生的沖擊波和氣團，通過傳壓介質(zhì)（通常用水）使毛坯在極短的時間內(nèi)（0.001s）產(chǎn)生塑性變形，以獲得與型腔形狀和尺寸一致的制件。
爆炸成形裝置簡單，操作容易，加工工件的尺寸一般不受
設(shè)備能力限制，在試制和小批量生產(chǎn)大型工件時經(jīng)濟效益尤其顯著。爆炸成形可以完成拉深、脹形、沖裁、壓印、校平等工序。
3.3.2、薄壁鑄造成形的方法；
鑄造三維曲板是結(jié)合現(xiàn)代航空工業(yè)先進生產(chǎn)加工工藝和有色
金屬材料學(xué)原理，使金屬液態(tài)成型（鑄造）后，達到復(fù)雜三維曲面的薄壁板材。該板材可適用于建筑外裝飾中的金屬
掛板，從而解決了一般金屬
外墻掛板造型單一、三維曲面加工困難的問題。該板材同其他
金屬板材相比較，具有如下特點：造型可以復(fù)雜多變，三維造型易實現(xiàn)，保證曲面連接的完整性和連貫性（如圖3.3.2-a\b）。
通過對
有色金屬（鋁、鈦、鎂等）合金實施精密鑄造、重力鑄造、砂型鑄造等工藝，實現(xiàn)對板材薄壁的控制，解決在外載荷作用下的自身
強度和變形問題。與其他有效保溫、低耗的材料復(fù)合，能達到建筑外
墻板的保溫、
隔熱、隔聲、防水等節(jié)能需求。
三維曲面的薄壁板的厚度可根據(jù)要求制作成大于2mm的任意厚度。長、寬尺寸可根據(jù)要求制作成大于2mx2m的大型雙曲面板塊。必要時可以拼接成任意尺寸的三維曲面超大板塊。在用作外幕墻掛板時，可根據(jù)建筑物的體形要求，制作成任意尺寸的
單元板塊。
薄壁三維曲面板的表面色彩可根據(jù)建筑師的要求，采用氟碳
噴涂、粉沫噴涂、滾涂等工藝進行
涂裝。其表面由于是鑄造成形的還可以根據(jù)要求鑄造成粗糙面或酥松面等效果。
4、結(jié)束語
近年來，建筑幕墻的形式在不斷的發(fā)展，
新材料新工藝在進一步的增添著建筑幕墻的內(nèi)容。我們在傳統(tǒng)的金屬幕墻基礎(chǔ)上，用改變面材的造型，增加面材的藝術(shù)性，來給建筑師一個表現(xiàn)藝術(shù)構(gòu)思的手段，也是一種非常好的方法。特別是對有著很大可塑性空間的金屬板幕墻和屋面，只要在單獨板塊或集群板塊上增加塑造內(nèi)容，就能更好的反映出建筑的美學(xué)效果，來張顯建筑個性。
參考文獻
[1] 《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》，中華人民共和行業(yè)規(guī)范,
JGJ102-2003 [2]
王德勤，張洋，陳啟明，廉洪波，鄂爾多斯博物館異型金屬屋面的設(shè)計，幕墻設(shè)計，2010-3期
[3] 王德勤，張洋，楊濤，魯臺經(jīng)貿(mào)中心異型屋面設(shè)計，中國
建筑防水，2012-7期【完】
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