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　　摘要：本文介紹了超大鋁板幕墻的深化設(shè)計(jì)及加工，對四點(diǎn)掛接式超大鋁板的安裝設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)計(jì)算，及鋁板加工進(jìn)行了設(shè)計(jì)及分析。

　　關(guān)鍵詞：超大鋁板;掛接式;鋁板背筋;鋁板加工

　　1 引言

　　隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，在大型公共建筑上建筑師為了滿足視覺效果，體現(xiàn)建筑大氣之感，建筑幕墻大分格面板設(shè)計(jì)開始廣泛應(yīng)用。鋁單板外觀形狀可以多樣化且色澤豐富持久，是建筑師常用的建筑材料之一。

　　目前對于超大鋁板幕墻的設(shè)計(jì)存在兩大難點(diǎn)。首先是超大鋁板安裝難度大，安裝速度和精度不好控制。其次是超大鋁板面積大，難以保證強(qiáng)度（詞條“強(qiáng)度”由行業(yè)大百科提供）及板面平整度等問題，尤其是在臺風(fēng)多發(fā)區(qū)，對于超大鋁板幕墻的設(shè)計(jì)及加工提出了更高的要求。

　　本文即是針對此廈門英藍(lán)國際金融中心項(xiàng)目的掛接式超大板塊鋁板幕墻系統(tǒng)在強(qiáng)風(fēng)壓（詞條“風(fēng)壓”由行業(yè)大百科提供）條件下的設(shè)計(jì)及加工問題進(jìn)行解析。

　　廈門英藍(lán)國際金融中心是廈門市標(biāo)志性建筑，位于廈門島的東端海岸線上，展示出擁抱海峽的開放姿態(tài)，建筑呈大型門型風(fēng)格，屬國內(nèi)單體少有的建筑物，整體氣勢恢宏，建筑細(xì)節(jié)處理上又不失優(yōu)雅入微，建成后將成為海峽兩岸金融中心的核心坐標(biāo)，建筑面積約30萬平米：幕墻面積13萬平米;單體規(guī)模之大囯內(nèi)少有，整體氣勢恢宏，建筑細(xì)節(jié)處理上又不失優(yōu)雅入微，建成后將成為海峽兩岸金融中心的核心坐標(biāo)。

　　本項(xiàng)目所在地為福建省廈門市，風(fēng)壓設(shè)計(jì)年限50年，城市基本風(fēng)壓0.8KN/㎡，基本風(fēng)壓幾乎是內(nèi)陸城市的2倍，且安裝方式為四點(diǎn)掛接。這就需要在設(shè)計(jì)方面鋁板幕墻系統(tǒng)不僅滿足超強(qiáng)受力要求，還需保證安裝的便捷性和可控性。在加工方面進(jìn)行設(shè)計(jì)及深度把控，保證超大鋁板板塊表面平直度等質(zhì)量要求，從而保證安裝效果，滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

　　2 鋁板背筋系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本文中的超大鋁板板塊最大尺寸4410mmx1355mm，采用四點(diǎn)掛接體系，因此鋁板背筋是鋁板受力的第一道屏障。鋁板背筋系統(tǒng)直接承受鋁板板面?zhèn)鬟f的荷載（詞條“荷載”由行業(yè)大百科提供），然后通過四個(gè)掛接點(diǎn)將力傳遞至鋼立柱上。因此鋁板背筋系統(tǒng)設(shè)計(jì)是保證整個(gè)系統(tǒng)保證受力和實(shí)現(xiàn)最終效果的關(guān)鍵。

　　2.1鋁板背筋設(shè)計(jì)原則

　　鋁板背筋的連接方式通常為植釘?shù)姆绞�，此種連接使加強(qiáng)筋與鋁板面材之間屬于點(diǎn)狀固接，且由于人工固定螺母（詞條“螺母”由行業(yè)大百科提供）是扭緊力矩的隨意性，易造成板面由于點(diǎn)狀繃緊產(chǎn)生變形（詞條“變形”由行業(yè)大百科提供）。

　　本文中超大鋁板板塊背筋連接設(shè)計(jì)為硅酮耐候結(jié)構(gòu)膠連接，此種連接使加強(qiáng)筋和鋁板面材之間形成線性固接。且為保證背筋連接的長效安全性，在結(jié)構(gòu)膠固接的基礎(chǔ)上增加了焊釘進(jìn)行機(jī)械連接，作為安全附加措施。

　　為保證鋁板板面的強(qiáng)度、板面平整度及鋁板跨中撓度變形及掛接要求，背筋系統(tǒng)根據(jù)鋁板的受力特點(diǎn)設(shè)計(jì)為主次兩種，均為閉口型材，具有強(qiáng)度高，易組裝等特點(diǎn)。(圖1和圖2)

　　2.2鋁板計(jì)算簡圖

　　根據(jù)上述分析，繪制鋁板計(jì)算簡圖，初步確定主次背筋布置尺寸及掛點(diǎn)位置。鋁板計(jì)算形式為四點(diǎn)支撐，豎向布置兩道主背筋，橫向布置兩道主背筋，其余背筋采用次背筋。待有限元（詞條“有限元”由行業(yè)大百科提供）計(jì)算分析確定。(圖3)

　　2.3強(qiáng)度計(jì)算

　　根據(jù)上述鋁板計(jì)算簡圖建模，進(jìn)行有限元分析，本項(xiàng)目鋁板面板材（詞條“板材”由行業(yè)大百科提供）質(zhì)選用3003-H14，鋁板背筋材質(zhì)選用6063-T6。

　　鋁板板面強(qiáng)度滿足計(jì)算要求

　　鋁板背筋強(qiáng)度滿足計(jì)算要求

　　2.4撓度計(jì)算

　　鋁板撓度滿足計(jì)算要求

　　鋁板背筋撓度滿足計(jì)算要求

　　通過上述計(jì)算分析驗(yàn)證了主次背筋布置的方式，在四點(diǎn)掛接下鋁板自身的強(qiáng)度和撓度均滿足設(shè)計(jì)要求，且通過軟件可求得四點(diǎn)的支座反力，用于計(jì)算分析鋁板的掛接系統(tǒng)。

　　3 鋁板掛接系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　原設(shè)計(jì)方案為4mm鋁合金連接耳板安裝于鋼立柱上，在鋁板背筋上安裝不銹鋼連接掛軸，直接將鋁板通過掛軸直接掛在連接耳板上，此種方式無法安裝調(diào)節(jié)，不能滿足鋁板的安裝精度要求。

　　通過分析板塊規(guī)格和安裝方式等特點(diǎn)，將大板塊鋁板幕墻設(shè)計(jì)為單元體式系統(tǒng)，鋁板掛接系統(tǒng)為三維可調(diào)節(jié)的鋁合金掛接系統(tǒng)，進(jìn)出方向和高度方向均為雙調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)，滿足鋁板加工誤差調(diào)節(jié)，鋼龍骨（詞條“龍骨”由行業(yè)大百科提供）安裝誤差調(diào)節(jié)等。通過受力計(jì)算確定掛接系統(tǒng)的材質(zhì)為6061-T6。(圖4、圖5、圖6)

　　由于掛接點(diǎn)在鋁板內(nèi)部，為保證鋁板的安裝便捷性將左右限位設(shè)計(jì)在鋁板兩側(cè)邊部，即單塊鋁板吊裝安裝完畢后，再安裝左右限位裝置，調(diào)整好尺寸后再進(jìn)行下一塊鋁板的安裝。(圖7)

　　4 鋁板加工設(shè)計(jì)

　　為保證超大鋁板的背筋系統(tǒng)組裝滿足設(shè)計(jì)要求及平整度等外觀要求，在鋁板加工中需要對加工過程層層把控，從鈑金加工到背筋安裝到植釘?shù)?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>噴涂到結(jié)構(gòu)膠粘接等均進(jìn)行質(zhì)量控制。

　　4.1加工工序要求

　　主次背筋之間采用角鋁及螺釘連接，要求鋁板背筋安裝時(shí)，安裝按照以下工序進(jìn)行加工。由于超大鋁板加工的特殊性，在加工工序中，設(shè)置板面打磨調(diào)整平整度和加工廠預(yù)拼裝等工序，在預(yù)拼裝工序滿足設(shè)計(jì)要求后，才可進(jìn)行鋁板噴涂。

　　4.2焊釘技術(shù)及質(zhì)量要求

　　本項(xiàng)目單層鋁板加勁肋的固定采用電栓釘，但在加工時(shí)應(yīng)確保鋁板外表面不變形、褪色，固定應(yīng)牢固。植釘間距 350mm以內(nèi)均布。

　　焊栓質(zhì)量要求

　　a、用扳手扳彎到30°，無裂痕或脫落;(圖8)

　　b、用錘子錘彎到30°，無裂痕或脫落;(圖9)

　　c、扭力達(dá)到31.6kgf.cm，無脫落、斷釘;(圖10)

　　d、要求等強(qiáng)度焊接，且拉力≥2000N。并經(jīng)拉拔測試進(jìn)行檢驗(yàn)。

　　4.3背筋安裝技術(shù)及質(zhì)量要求

　　在焊釘安裝及測試結(jié)束后，安裝背筋。背筋按照鋁板加工圖先安裝豎向兩道主背筋(豎向主背筋通長布置)，再安裝橫向兩道主背筋，最后安裝次背筋。橫、豎背筋交接處采用L40X4鋁合金角鋁固定。角鋁兩個(gè)方向分別安裝4-ST4.8x22不銹鋼自攻釘與主、次背筋螺接，確保連接部位的牢固。

　　另外加強(qiáng)筋與鋁板折邊不適宜進(jìn)行牢固連接，因?yàn)樵跍囟茸兓�下，鋁板與加強(qiáng)筋受影響的長度變形量不同，如果兩頭牢固連接將影響鋁板的自由伸縮。加強(qiáng)肋與折邊連接的越牢固，越容易對鋁板造成損害。因?yàn)殇X板在噴涂烘烤的高溫條件下，極易受重力影響而變形，大板面鋁板在烘烤前，應(yīng)該首先安裝好加強(qiáng)肋。而且噴涂后再利用閃光焊接技術(shù)固接加強(qiáng)肋，可能會導(dǎo)致板面出現(xiàn)變形痕跡。

　　綜上所述，加強(qiáng)肋安裝的正確方式可總結(jié)為：在鋁板噴涂前安裝加強(qiáng)肋，加強(qiáng)肋兩頭不要與折邊連接且預(yù)留2mm左右的伸縮縫。(圖12和圖13)

　　4.4板面尺寸初檢驗(yàn)技術(shù)及質(zhì)量要求

　　在全部背筋安裝完畢并鎖緊后，首先對板面平整度進(jìn)行檢測。我國相關(guān)行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于金屬幕墻平整度的內(nèi)容，如《GB/T23443-2009建筑裝飾（詞條“建筑裝飾”由行業(yè)大百科提供）用鋁單板》、《GB50210-2001建筑裝飾裝修工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》等，要求幕墻表面平整度≤2mm，采用靠尺或塞尺進(jìn)行檢測。

　　同時(shí)對基層厚度、長度、寬度、對角線、對邊尺寸、折邊角度及折邊高度等進(jìn)行檢測。并符合《GB/T23443-2009建筑裝飾用鋁單板》中7.3的要求。(圖14)

　　4.5預(yù)拼裝技術(shù)及質(zhì)量要求

　　鋁板在面層噴涂前要進(jìn)行板塊的預(yù)拼裝，此做法目的在于通過相鄰板塊的預(yù)拼裝模擬現(xiàn)場的安裝后效果。對板面的尺寸及交接部位的角部處理方式進(jìn)行校核，若出現(xiàn)縫隙過大或者過小，就一定存在板面尺寸的偏差，并及時(shí)做出調(diào)整，為后續(xù)的現(xiàn)場安裝提供便利，很好的避免了返工的情況發(fā)生。(圖15)

　　4.6鋁板噴涂技術(shù)及質(zhì)量要求

　　鋁板表面為PVDF氟碳噴涂處理，采用“三涂兩烤”工藝。三涂涂層的厚度≥40μm±5μm。其中面漆層厚度(20~30μm)，罩面漆涂層(5~10μm)。平均膜厚42μm，最小局部膜厚39μm。檢測依據(jù)應(yīng)符合《GB/T23443-2009》及《GB/T4957-2003》要求。

　　4.7背筋兩側(cè)粘結(jié)結(jié)構(gòu)膠技術(shù)及質(zhì)量要求

　　鋁板噴涂結(jié)束后，對鋁板背筋兩側(cè)粘結(jié)結(jié)構(gòu)膠(此目的在前文中已講過，不再贅述)，要求粘結(jié)結(jié)構(gòu)膠之前應(yīng)清潔注膠部位的材料表面。因結(jié)構(gòu)膠的黏附力依賴于表面的接觸，因此，在使用結(jié)構(gòu)膠之前，一定要確保需要黏附的表面干凈、干燥、無油污和灰塵。如果表面有殘留物，將會影響結(jié)構(gòu)的黏附效果。同時(shí)結(jié)構(gòu)膠的黏附效果也會受到環(huán)境的溫度和濕度的影響。一般來說，結(jié)構(gòu)膠廠家使用時(shí)需要將溫度控制在15℃至30℃之間，濕度控制在30%至75%之間。如果溫度過低或者濕度過高，結(jié)構(gòu)膠的黏附效果也將受到負(fù)面影響。打膠量需要掌握得當(dāng)。太多或太少，都會影響結(jié)構(gòu)膠的黏附效果。(圖16)

　　4.8鋁板出廠前尺寸終檢驗(yàn)

　　鋁板各項(xiàng)加工工序均完成后，在出廠前要求對板面尺寸進(jìn)行最終的檢驗(yàn)，技術(shù)及質(zhì)量要求與初檢驗(yàn)一致。確保合格后方可發(fā)至現(xiàn)場。對不符合要求的板進(jìn)行調(diào)整，直至滿足各項(xiàng)要求方可離廠。(圖17、圖18、圖19)

　　通過以上對鋁板加工設(shè)計(jì)控制，鋁板的背筋組裝及外觀效果滿足相關(guān)規(guī)范及項(xiàng)目驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

　　5 結(jié)語

　　隨著幕墻的不斷發(fā)展，建筑形式更加的多樣化和個(gè)性化，所以對于幕墻工程師來說，要對每個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及加工精益求精，才可以保證幕墻的最終實(shí)現(xiàn)效果。

　　本文通過上述對沿海城市強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下，大板塊的背筋及掛接系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及受力分析，和對鋁板加工過程中的加工工序及質(zhì)量把控，來保證超大鋁板的加工質(zhì)量、外觀要求及鋁板的受力和安裝要求，滿足設(shè)計(jì)的最終效果。

　　本文中所介紹的內(nèi)容是在設(shè)計(jì)與施工中一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，望與幕墻同仁共同分析與探討

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作者單位：北京凌云宏達(dá)幕墻工程有限公司