析竖向变截面装饰线条幕墙设计

析竖向变截面装饰线条幕墙设计

徐敏

上海方大智建科技有限公司 上海市 200000

摘要：幕墙作为建筑的外围护结构，在我国已有几十年的发展历程，它因整洁、美观而深受建筑师们的喜爱，幕墙最大的特点是将建筑的功能、美学、节能等因素有机的结合在一起，因而受到广泛的推广及应用，使得幕墙在近几十年得到快速的发展。幕墙成就了建筑之美，然而形态成就了幕墙之美，其中线条是幕墙最常见的形态之一，通过线条可以增加幕墙的遮阳功能，建筑师为了凸显建筑整体的造型风格，会将线条设计成水平或者竖向的造型。然而这种造型我们常见的都是线条与幕墙面进出尺寸保持一致，然而具有渐变效果的装饰线条在实际工程中的应用并不多见，所以有必要进行深入的研究及分析。本文针对竖向变截面装饰线条幕墙设计体系进行分析及总结，希望能给广大幕墙设计人员带来参考。

关键字：变截面装饰线条 对称型型材 垂直度  外接圆直径

1、引言

关于竖向变截面装饰线条，其形态种类很多，比如宽度方向尺寸渐变、进出方向尺寸渐变、阶梯式尺寸渐变等，但是无论何种形式的竖向渐变装饰线条，常规来说我们最先想到的是采用铝板这种材料进行深化设计，因为铝板作为幕墙的

宽度方向尺寸渐变进出方向尺寸渐变阶梯式尺寸渐变

常规材料，应用较为广泛且容易加工成各式各样的造型。

针对变截面装饰线条的设计，铝板也是比较容易能够实现其外观效果，但是很多建筑师及业主并不是很喜欢采用铝板这种材料进行设计，原因其实有很多方面，综合分析有以下几点：

1）平整度难以控制

铝板在工厂生产加工时，由于受生产机械加工精度的限制，会出现不平整的现象，根据《一般工业用铝及铝合金板、带材 第3部分》（GBT 3880.3-2012）中3.4的规定，铝板局部不平度采用d波高/R任意不小于300mm的弦长的比值来衡量，常规幕墙饰面铝板采用的是3mm厚，通过表格内的数据可知，该比值不大于0.8%，随着铝板尺寸的变大，波高也会随之变大，进而影响铝板的平整度。还有就是铝板在工厂生产后运输至现场的途中，若装车布置不合理，也会因为堆放挤压导致变形。

2）折弯位置存在R角

铝板在加工制作时，折弯位置会存在R角，也就是折弯外圆弧半径，一般该半径会大于板厚的1.5倍。使得铝板线条整体看上去没有棱角，外观效果也比较差，建筑师一般也不会接受。即使通过刨槽处理后折弯，虽然能减少R角的圆弧度，但也还是无法做到直角的效果。

综上均为铝板板材自身的加工制作缺陷，如果想要彻底解决这些问题，就需要调整材料，我们了解到如用铝合金型材就能避免上述的问题，但是铝合金型材是通过铝棒挤压成型，为等截面形式，若要设计成变截面造型需要二次加工，而且设计及安装难度也会比等截面装饰线条高，接下来我们将以进出方向尺寸渐变的变截面装饰线条与常规等截面装饰线条设计要点进行对比分析：

①装饰条型材开模及加工对比分析

等截面装饰条型材根据实际外观尺寸进行开模即可，若有多种尺寸分别进行开模，型材上墙前的二次加工也较为简便，只需工厂直切即可；变截面装饰条型材需考虑变化尺寸的最大值进行开模设计，工厂加工需进行斜向切割，切割还需考虑锯片厚度带来的消耗尺寸偏差，加工下单时需重点考虑。

②装饰条型材实际利用率对比分析

等截面装饰线条可根据实际需要尺寸进行下单，二次加工也仅需将料头切除即可，总体型材利用较高；而变截面装饰线条还需考虑斜向切割后带来的型材损耗问题，总体利用率较低。

③装饰条型材与幕墙龙骨连接对比分析

等截面装饰线条与幕墙龙骨之间间距相同，可用统一的连接思路进行设计；而变截面装饰线条与幕墙龙骨之间距离尺寸不相同，需要设计一种可靠的连接系统进行固定连接。

④装饰条型材之间连接对比分析

为保证上下相邻装饰线条之间的垂直度，一般在装饰条的上口设置型材插芯或者不锈钢定位销轴进行连接固定。针对变截面装饰线条之间的连接，以上方式可能存在无法安装的因素，故需进行深入设计及分析。

根据上述对比分析可知，变截面装饰线条的设计相比常规装饰线条存在成本高、加工难度大、连接设计困难等诸多问题。以下我将针对上述问题进行深入分析及方案探讨。

2.1型材开模的设计要点

针对竖向变截面装饰线条的开模设计，首先考虑对装饰条的外观尺寸进行分析，结合厂家对型材外接圆直径尺寸的限制，综合考虑型材截面的开模尺寸。如下图一所示，变截面装饰条跨越一个楼层高度，装饰条间隔一个竖向分格间距布置。

图一 变截面装饰线条立面示意

该立面竖向装饰条根据装饰条外侧距离玻璃面进出尺寸共有4种渐变尺寸，从大到小依次为100~300mm、100~250mm、100~200mm、100~150mm，考虑到型材的合理利用，根据分析可设计成对称型型材截面，见下图二；

图二 对称型型材模图示意

通过分析可知，该装饰条最大进深尺寸为345mm，宽度为80mm，通过计算可得外接圆直径为354mm，经咨询专业型材厂家，该直径型材能够满足开模要求，但型材壁厚需要加厚至4.5mm。并且考虑到装饰条为非主受力构件，针对其余不同尺寸的对称型型材，采取极限最小壁厚进行开模，保证合理的预算范围。

2.2型材加工及利用率的设计要点

考虑到对称型型材工厂加工锯片切割时会造成损耗，在开模前增加5mm的切割缝隙尺寸，保证型材开模的准确性，工厂加工时可将对称型型材一分为二，切割成二个相同的变截面装饰线条，具体见下图三

图三 对称型型材切割示意图

图上所示，共有4种不同截面的对称型开模型材，不同颜色代表工厂切割后的成品变截面装饰线条，斜向缝隙为工厂锯片切割缝，缝隙为5mm。该种方式的型材设计与加工，既能保证变截面装饰线条的准确性，也能合理利用型材从而保证出材率。

2.3装饰条与幕墙龙骨连接的设计要点

通过结构受力分析，一根变截面装饰条至少需设置3个连接点，如采用常规连接方式，变截面装饰条转接件需根据不用的进出位尺寸共设置9种不同尺寸的转接件，这是不现实的。针对该种情况，考虑设计一种带锯齿且可进出位调节的转接件型材来适用不同进出尺寸的装饰条连接，转接件型材可根据最大尺寸进行开模，小尺寸位置可进行工厂切割保留锯齿部位的连接，以保证现场的实际安装，具体可见下图四

图四 100~300mm变截面装饰线条与幕墙龙骨连接节点

与幕墙龙骨连接的转接件不设置锯齿造型，通过工厂切割长度来匹配不同进出位装饰条的安装，并在上方铣缺矩形口子，矩形口子为后续装饰条挂接口，该转接件与立柱预先在工厂进行安装连接。变截面装饰条预先与带锯齿转接型材工厂安装完成，铝合金型材配合件通过M6不锈钢沉头螺钉进行连接固定，铝合金型材配合件与不带锯齿转接件进行构造挂接，变截面装饰条总体设计成挂式安装，挂接点共有3处，等间距布置，并在最上方挂点位置设置高度调节螺钉及限位螺钉，保证装饰线条的安装精度及连接可靠性。具体见下图五

图五 变截面装饰线条安装三维示意

2.4装饰条型材间连接的设计要点

为保证相邻竖向装饰条间的垂直度，一般在装饰条的上口位置设置型材插芯或者不锈钢定位销轴进行连接固定，该种方式普遍应用在等截面装饰条上；通过分析，变截面装饰条相邻位置侧向投影呈钝角造型，常规插件无法进行安装，为了适应该种角度，故设计了一种变截面型材插芯进行连接，该插芯在开模时为直切型材，需工厂二次加工切割成钝角造型来配合装饰条的插接安装，该插芯连接设置在装饰条的前端位置，待下部装饰条安装完成后，上部装饰条的下端口前腔插入插芯即可，具体见下图六

图六 变截面装饰线条插芯

3、总结

随着幕墙行业的发展，建筑师对幕墙整体形体及外观的要求越来越高，外立面的竖向线条造型也走向了多元化和复杂化，竖向变截面装饰线条由于其特殊的形态分布及外观效果，给建筑的外立面增添了不少独特的效果及美感，相信在幕墙上也会应用的越来越广泛，造型也会越来越多变。当然，针对不同形式的竖向变截面装饰线条，我们在设计、生产、加工、安装等各方面都应该进行全方面的考虑，特别是变截面装饰线条的材料成本利用率及连接设计。

希望在不久的将来，能有更加新颖、可靠的材料来实现变截面装饰线条的各种造型，为幕墙立面整体效果添砖加瓦。

参考文献：

【1】《一般工业用铝及铝合金板、带材 第3部分》GBT 3880.3-2012

【2】《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007

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