异形铝板幕墙设计重难点分析

异形铝板幕墙设计重难点分析

李超

深圳市三鑫科技发展有限公司  广东深圳 518054

摘要：当前,随着人们物质生活水平和质量的提高,人们对建筑的品质和要求也在逐步上升。特别是建筑中,人们在建筑的实用性和安全性基础上,逐渐开始追求特色异形、极致美观的设计,所以世界上出现了越来越多的异形建筑，而实现越来越复杂的异形建筑，铝板幕墙无疑是一种较好的选择。本文将针对异形铝板幕墙的设计重难点进行分析和探讨

关键词：异形建筑；异形铝板；幕墙设计

引言：随着社会审美观念的迭代变化和建筑行业的飞速发展,越来越多具有象征性的异形建筑涌入人们的视线。建筑幕墙作为建筑的外衣和外围护结构，其设计对建筑整体的影响不仅在外观上，在结构安全、保温、节能等功能上都具有重要影响。铝板幕墙作为实现复杂异形建筑的一种较好的选择，由于其外观的不规则性和空间复杂性，其设计施工相比普通常造型设计具有更高的难度性、复杂性。下文中，笔者将对异形铝板幕墙的设计重难点进行分析和探讨。

1.异形铝板幕墙的概况

随着我国经济的高速发展，大型公共建筑的规模体量逐渐变大、外观逐渐复杂,各种类型的幕墙在大型公共建筑的建设中被广泛使用,这给幕墙设计和施工组织带来了很大的难度。异形建筑幕墙通常由不规则的曲面或是不规则的平面构成。这些曲面或是不规则多边形在设计难度、施工难度上都远高于常规建筑的幕墙。铝板幕墙作为实现复杂异形建筑的一种较好的选择，因其设计特点、材料生产、施工等优势，被广泛应用于异形复杂建筑。

2.异形铝板幕墙重难点分析

2.1 平面异形铝板分析

对于平面异形铝板，铝板分格不规则、不统一，锐角尖角位置数量众多，但单块铝板均是共面的，不存在翘曲值；平面上看，每个面之间存在夹角，每块铝板都属于收口铝板，这些苛刻的条件给方案设计、材料生产、现场材料组织安装带来不少困难。以下为笔者根据实践经验总结的几个重难点：

3D建模：针对此类型的项目，建议必须通过3D建模的方式进行分析设计；一方面是设计上可以闭合收口方案，做到无收口下单；另一方面是可以高效的方便施工现场施工定位，避免反复的技术沟通和交底。

尖角位置方案：一般来说，平面尖角位置小于30°，都不能按照常规的工艺去设计，铝板加工厂往往需要通过特殊的焊接、打磨加工以接近原设计效果，注意这里只能做到接近，尖角位置尺寸偏差往往会有0~3mm；如遇到大量的小角度铝板，势必会影响整个立面效果，如有必要需要与建筑师充分的沟通和商榷。

加强筋和植钉：

①加强筋布置的间距根据结构计算的间距进行排布，第一根和最后一根加强筋距铝板边的距离不应大于计算所需的间距，且不小于计算 间距的 0.75 倍（详见下图）。

②标准大面位置铝板的加强筋与铝板折边除特殊说明外，可不进行连接。特殊部位如转角、 挑檐等位置必须进行连接（详见下图）。

③每批次的铝板在大批量加工前，工厂应事先进行植钉的焊接检测，合格后方可大批量加工，植钉的焊接电流值根据检测确定。检测方法为：分三组，每组植4颗铝植钉于检测铝板上，用工具将植钉敲弯至 45 度，如植钉不脱落，则植钉合格。 铝板出厂前，应对铝板植钉进行抽检，抽检比例不小于 1%。

2.2 翘曲异形铝板分析

如上图所示，翘曲铝板即至少四个轮廓角点不共面，属于双曲铝板，翘曲值（H）是翘曲铝板的一个关键参数，相比单曲铝板从设计、材料生产和施工现场安装上难度都要大不少。

3D建模分析——传统二维分析效率非常之低，而且分析往往不够全面，必须要借助犀牛、Inventor等3D软件进行建模分析。首先，需要分析整个翘曲铝板的特质，例如翘曲值范围、几何形状、单板的面积大小、铝板之间的夹角；然后，选择合适的铝板连接方案，风压如果过大，建议必须选择自攻螺钉、机丝螺钉或者螺栓固定；最后，根据节点做法的空间关系建立次龙骨模型；

铝板连接方案选择——铝板的连接方式主要是通过折边连接角码的方式，而角码又分为活动式角码和固定式角码，这两种方式需要根据具体分析情况甄别使用。如铝板的夹角种类相对较少，角度比较单一，则可选择固定式角码；又或者铝板的夹角种类较多，则可选择活动式角码，活动式角码主要是调整连接角码的角度，可以统一角码的规格，大大提高了铝板供应商的生产效率和施工现场的安装效率，如下图所示：

次龙骨的方案选择——次龙骨的方案选择与铝板表皮的造型息息相关，建议把所有的难度都集中在次龙骨设计方案上，通过次龙骨这一层把铝板造型定准；针对空间异形的铝板造型，铝板每边的次龙骨与铝板尽量保持平行固定的距离关系，次龙骨的连接件尽量采用单板连接，连接点尽可能的少，这样做是为了解决施工现场空间定位的困难，减少施工现场的工作量，见下图：

2.3 空间尖角异形铝板分析

如上图所示，现如今越来越多的建筑师追求建筑造型的艺术感，这种类型的造型已不能按传统的思维去设计方案，空间尖角位置往往没有空间布置次龙骨，现场多面拼接的效果往往不如人意，故需要一种新的思路去实现建筑造型，异形铝板尖角位置建议采用一体化设计，即空间尖角位置作为一块铝板设计，需要注意以下几点：

铝板供应商的拼接工艺：需要与铝板供应商充分沟通，特殊的造型是否有空间进行机械连接为一整体；如空间不足，铝板焊接工艺是否能满足要求，如有必要，必须要通过样板论证方案是否能落地。

铝板供应商的分面喷涂工艺：如上图所示，空间尖角位置每个铝板面的颜色不统一，需要与铝板供应商充分沟通是否能根据建筑师要求的颜色进行喷涂。

空间尖角工艺：理论模型中，尖角位置最终汇集到一个点，但是往往目前的工艺水平是达不到的，毕竟3D打印技术在幕墙领域运用仍不成熟，所以必须要与铝板供应商充分沟通尖角位置可以做到何种程度，如有必要，可通过样板确认。 

2.4 空间异形铝板的加工设计

如上图所示为典型的空间异形铝板，考虑铝板形状各不统一、种类繁多、空间翘曲等因素，传统的二维出图方式已经远远不能满足加工设计需求，必须借助以犀牛为代表的3D软件完成加工图出图，其主要步骤如下：

通过犀牛GH插件进行表皮分析建模→通过犀牛GH插件编号→通过犀牛GH插件进行数据和清单提取→通过犀牛GH插件进行二维图纸导出→通过CAD插件批量标注完成出图。

这样做的好处是：

①可以针对同一类型的铝板造型进行整体分析及编写相应GH程序；

②设计人员投入大大减少，节约设计出图周期；

③避免了大量、繁琐的人工手动数据输入输出、标注等工作；

④减少设计出图数据出错的概率。

结束语：异形铝板幕墙作为建筑的外衣，其对于建筑的美观性、安全性有着极为重要的影响，在实际设计过程中,设计师应采用合理、有效的手段去分析选择最佳的方案，同时也要考虑生产工艺和施工工艺，这对项目的材料组织和施工安装有着至关重要的影响。同时，设计师通过运用先进的技术手段和全面的分析研究形成一套经济、适用的设计方案，以确保工程的进度、质量,为建筑物整体品质的提升提供了有力保障。

参考文献：

[1]徐博,范东辉.异形建筑幕墙设计与施工技术探讨[J].华夏地理,2016,(4):107.

[2]曾绍斌.异形建筑幕墙设计及施工技术探讨[J].砖瓦世界,2019,(12):52.

[3]赵万辉.关于建筑幕墙的设计要点分析[J].建材与装饰,2018,(26).98-99.