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摘要：本文介紹了珠海橫琴新興際華財富廣場(即珠海融創(chuàng)財富中心)幕墻工程——橫向變截面雙曲鋁單板裝飾條的設(shè)計、加工、組裝和安裝等環(huán)節(jié)，提出了新穎獨特的三維調(diào)節(jié)創(chuàng)新設(shè)計理念，打破傳統(tǒng)的鋁單板做為橫向裝飾線條的常規(guī)平面、或者二維的設(shè)計思路，完美呈現(xiàn)建筑師超乎想象的橫向雙曲鋁單板裝飾線條的視覺效果和建筑美學(xué)。
關(guān)鍵詞：橫向變截面;雙曲鋁單板;開放式設(shè)計;三維調(diào)節(jié);單元化加工;現(xiàn)場單元式掛裝
1. 引言
鋁單板，做為建筑幕墻外立面必不可少的一種美學(xué)裝飾材料，越來越多的為建筑大師們所運作，其采購、加工、安裝及效果都為幕墻界有所公認(rèn)。但其常規(guī)用法不外乎為平板標(biāo)準(zhǔn)立面、收邊收口、包梁包柱、層間梁位平板、豎向及橫向平板線條。將其設(shè)計為超乎常規(guī)二維狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為三維空間造型，則更能體現(xiàn)鋁單板的獨特應(yīng)用，但在放樣、加工和安裝等環(huán)節(jié)的難度也相應(yīng)加大。為適應(yīng)雙曲面鋁單板的三維調(diào)節(jié)，在其加工和安裝環(huán)節(jié)，勢必會帶來一些技術(shù)上的難題，為此幕墻深化設(shè)計單位，為節(jié)約成本、提高效率則要進(jìn)行創(chuàng)新式設(shè)計，努力實現(xiàn)建筑師及業(yè)主想要達(dá)到的外觀效果。
2.項目介紹
2.1項目概況
珠海新興際華財富廣場項目，位于廣東省珠海市橫琴區(qū)，總建筑面積127791.45㎡，地面建筑面積：98084.51,其中地下2層，地上兩棟塔樓（詞條“塔樓”由行業(yè)大百科提供），分別為24層、29層。地上有商業(yè)、辦公、平層公寓，業(yè)態(tài)主要為商業(yè)、LOFT辦公和公寓。珠海橫琴新興際華財富廣場項目幕墻工程主要系統(tǒng)包括構(gòu)件（詞條“構(gòu)件”由行業(yè)大百科提供）式玻璃幕墻、開放式鋁單板幕墻、全玻幕墻（詞條“全玻幕墻”由行業(yè)大百科提供）(大堂)、鋁單板雨篷、鋁合金有框地彈門、不銹鋼地彈門、鋁合金百葉、蜂窩鋁單板吊頂幕墻、觀光電梯幕墻、玻璃欄桿幕墻等。項目信息如下表所示：
2.2雙曲鋁單板分布
其中橫向變截面雙曲鋁單板裝飾線條分布于1#、2#塔樓的層間梁位置，鋁單板為空間折線變截面，板塊分格較多，尺寸變化較大。合理的設(shè)計方案將直接決定此橫向變截面鋁單板線條的加工、組裝及安裝等環(huán)節(jié)。如何做到即節(jié)材又省時，還能有效的控制鋁單板變形、又能保證鋁單板外觀的建筑效果，則是幕墻施工單位需重點考慮的工作內(nèi)容。項目整體效果圖如圖1、圖2所示：
3.橫向變截面雙曲鋁單板裝飾線條-原設(shè)計方案
珠海新興際華財富廣場項目橫向變截面鋁單板裝飾線條位置分布于二棟塔樓層間梁位置，為開放式鋁單板幕墻系統(tǒng)，內(nèi)襯2mm的表面粉末噴涂鋁單板，外側(cè)為3mm的表面氟碳噴涂鋁單板。橫向變截面雙曲鋁單板裝飾線條自結(jié)構(gòu)面懸挑最遠(yuǎn)距離為固定值600mm，其線條根部高度為固定900mm，原設(shè)計節(jié)點方案圖如圖3、圖4所示：
此原設(shè)計方案中鋁單板裝飾線條的骨架部分是采用40*40*3mm的鋁方通，中間使用3mm鋁合金角碼，二者通過4-ST4.2X16不銹鋼盤頭自攻釘進(jìn)行連接; 此設(shè)計方案骨架的加工和安裝較為繁瑣，為適應(yīng)其變截面造型，桿件尺寸及類別會比較多，則會導(dǎo)致加工、組裝及安裝等環(huán)節(jié)的工作量比較大，且精確度難以控制。
4.橫向變截面雙曲鋁單板裝飾線條-創(chuàng)新設(shè)計方案(實用新型專利證書號：ZL 2018 2 1305431.9)
4.1創(chuàng)新分析
針對此變截面尺寸的橫向雙曲鋁單板裝飾線條，重點解決變化尺寸桿件的加工、調(diào)節(jié)，以及靈活的連接方式，即可實現(xiàn)集成化生產(chǎn)、組裝、調(diào)節(jié)及現(xiàn)場安裝。現(xiàn)選取三種變截面尺寸的節(jié)點圖（詞條“節(jié)點圖”由行業(yè)大百科提供）加以對比和分析，如圖5、圖6、圖7所示：
4.2分析結(jié)果
為保證桿件的根部高度為固定值900mm，在不改變原開放式鋁單板幕墻設(shè)計系統(tǒng)的前提下，只需要解決上、下二支傾斜桿件的尺寸變化規(guī)律，即可滿足鋁單板任意截面尺寸的變化，從而組裝出不同變截面尺寸的橫向變截面雙曲鋁單板裝飾造型。
4.3創(chuàng)新設(shè)計
為此，在繼續(xù)保持原桿件選材(40*40*3mm的鋁方通)的情況下，只需要對四個角部位置原設(shè)計方案采用4-ST4.2X16不銹鋼盤頭自攻釘連接的方式加以優(yōu)化，采用靈活多變的創(chuàng)新連接方式，即可滿足上、下二支傾斜桿件任意尺寸調(diào)節(jié)的需要。使鋁單板線條最前端沿垂直方向上下移動，即可實現(xiàn)此變截面，仍然可以保持懸挑固定值為600mm不變。如圖8所示：
綜合考慮到萬向調(diào)節(jié)的需要，四個角部位置橫向通長連接采用Φ45*3鋁圓通，其外部采用抱箍套裝的方式，當(dāng)上、下二個傾斜桿件尺寸變化時，通過抱箍的轉(zhuǎn)動從而獲得變截面鋁單板造型。此外，變截面雙曲鋁單板骨架部分的所有桿件尺寸，通過BIM建模，分析出在每一層每一部位的變化規(guī)律后，對每個桿件進(jìn)行編號定位，即可實現(xiàn)集成化加工。以上創(chuàng)新設(shè)計思路如圖9、圖10所示：
5.橫向變截面雙曲鋁單板裝飾線條- BIM模擬
第一步：采用(BIM)技術(shù)：利用犀牛+grasshopper參數(shù)化平臺，同時結(jié)合三維曲面鋁板上、下部的玻璃幕墻位置關(guān)系，對每個曲面板塊的三維曲面值進(jìn)行分析，提取每個板塊的技術(shù)化參數(shù)，生成工藝表;同時利用BIM技術(shù)檢查玻璃幕墻與鋁單板幕墻的碰撞關(guān)系，先通過理論分析來解決。如圖11所示;
第二步：模擬安裝玻璃幕墻和雙曲面鋁單板：將平面的玻璃幕墻按照理論先行安裝，再安裝雙曲面鋁單板，同時檢查是否有問題，如有則繼續(xù)通過修正CAD（詞條“CAD”由行業(yè)大百科提供）圖紙和BIM放樣來解決。圖12所示：
6.橫向變截面雙曲鋁單板裝飾線條-加工，組裝及安裝
6.1工廠內(nèi)單元式加工和組裝
利用BIM模型，分類分層導(dǎo)出變截面鋁單板桿件及鋁單板的加工圖，按照單元構(gòu)件組裝圖，在專用操作臺上進(jìn)行分段部分鋼架及鋁單板的組裝，如圖13、圖14所示：
6.2工廠內(nèi)試組合
某一建筑立面，某一個建筑層的分段板塊組裝完畢后，在工廠內(nèi)按面按層進(jìn)行整體模擬拼裝，檢查變截面實現(xiàn)結(jié)果，符合設(shè)計要求后則進(jìn)行連續(xù)編號。如圖15所示：
6.3工地單元式掛裝,
塔樓部分層間位置變截面鋁單板裝飾線條的具體施工安裝步驟如下：
第一步：借助總包懸挑腳手架(或者自行搭設(shè)吊籃)先行安裝玻璃幕墻的骨架，及變截面鋁單板裝飾線條連接件。如圖16所示：
第二步：先將玻璃幕墻面板安裝完畢，隱蔽驗收合格，待總包懸挑腳手架拆除后，幕墻施工單位再另行搭設(shè)吊籃，即可獨立連續(xù)的安裝已經(jīng)在工廠組裝成型的變截面鋁單板線條。如圖17所示：
6.4 安裝后效果
7.結(jié)語
從以上創(chuàng)新方法的設(shè)計與施工可以看出，任何一個出自建筑師的、無論如何復(fù)雜的建筑幕墻項目，都可以通過理論聯(lián)系實際的創(chuàng)新設(shè)計思路，將其完美呈現(xiàn)。在幕墻超級大國-中國，如今的超高層建筑在響應(yīng)國家住建部政策的前提下，各大城市依然爭先恐后，地標(biāo)性建筑如雨后春筍般拔地而起，為城市上空建造了一道道亮麗的建筑群風(fēng)景線。幕墻常用材料如：玻璃、鋁板、石材、GRC、UHPC、銅板、搪瓷鋼板、不銹鋼板等等，在常規(guī)立面上的運用，各建筑師及幕墻設(shè)計師都早已經(jīng)得心應(yīng)手，然后如今的建筑造型均都趨于向獨特化、奇異化等方向發(fā)展，常規(guī)的立面設(shè)計已經(jīng)不能完全適應(yīng)當(dāng)今建筑幕墻形態(tài)的新局面。
當(dāng)建筑師將以上各種幕墻材料勾勒為折疊型、曲面型、扭曲型等復(fù)雜空間幾何體時，做為幕墻設(shè)計則要考慮如何利用各種幕墻材料，去實現(xiàn)這些獨特的造型；同時，也要結(jié)合材料的特性，考慮其加工、運輸和安裝等環(huán)節(jié)的深化設(shè)計，并結(jié)合造價、進(jìn)度、質(zhì)量和安全等多維角度為一體，去實現(xiàn)這些造型而努力創(chuàng)新。
諸如上述文章所講的雙曲鋁單板的三維調(diào)節(jié)的創(chuàng)新設(shè)計和施工，就是解決了以上設(shè)計、采購、加工、運輸和安裝等各環(huán)節(jié)各項問題和困難，進(jìn)而順利貢獻(xiàn)出一棟造型獨特、立面新穎的建筑幕墻項目。
作者單位：深圳廣田方特科建集團(tuán)有限公司
