空間四棱錐雙曲面鋁板幕墻設(shè)計與施工探析

Summary：復(fù)雜的幕墻結(jié)構(gòu)被廣泛地運用于建筑中，而雙曲面就是其中一種。本文通過對空間四棱錐形雙曲鋁板幕墻的設(shè)計優(yōu)勢的分析，說明了其施工流程，并對其具體應(yīng)用要點進行了總結(jié)。Keys：空間四棱錐；雙曲面鋁板幕墻；設(shè)計優(yōu)點；技術(shù)應(yīng)用引言隨著我國建筑業(yè)的迅速發(fā)展，各種形式新穎、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的幕墻已被大量地運用于建筑工程領(lǐng)域。從目前的發(fā)展?fàn)顩r來看，由于雙曲鋁板幕墻的工程規(guī)模比較大，施工工藝要求高，因此在整體設(shè)計和安裝方面存在一定的困難，因此可以通過采用空間四棱錐的設(shè)計方法，來提高其抗壓、防水性能和整體美觀性。1、空間四棱錐雙曲面鋁板幕墻的設(shè)計優(yōu)點1.1安全性較高現(xiàn)代鋁板幕墻的設(shè)計不僅能凸顯建筑的外觀，而且還能保證其安全性。由于建筑高度的持續(xù)升高，使得一些高層建筑的穩(wěn)定性和采光都比較差，而四棱錐型雙曲鋁板幕墻因為其自身的結(jié)構(gòu)特點，可以極大地減少這種問題，在建筑的周邊采用四棱錐形的雙曲面鋁板幕墻，可以有效地防止建筑物的風(fēng)壓作用，并且其自身的材質(zhì)也相對較輕，不會給建筑物帶來更多的負擔(dān)。1.2觀賞性較強空間四棱錐型雙曲面鋁板幕墻與其他形式的鋁板幕墻在外觀上有很大的區(qū)別，它是一個四邊形的錐形結(jié)構(gòu)，具有很強的立體感，可以從某種意義上感受到建筑的內(nèi)部空間變化，從而使整個建筑的空間變得更大[1]。為了提高建筑的安全性，在設(shè)計雙層幕墻時，也會采取打孔的方式，將長懸臂貫穿于鋁板幕墻內(nèi)，并與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)相結(jié)合，最終在空間四棱錐雙曲面鋁板幕墻上形成不同的花紋，以提高建筑的美感。1.3節(jié)約能源在進行空間四棱錐雙曲面鋁板幕墻施工時，常采用內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層玻璃幕墻起到防護作用，外層鋁板幕墻的作用是阻擋陽光，不會對室內(nèi)的溫度產(chǎn)生太大的影響?？臻g四棱錐雙曲面鋁板幕墻可以在一定程度上封閉建筑內(nèi)部的熱量，避免大量的熱量流失，在冬天既可以保持室內(nèi)的溫度，又可以避免夏天強烈的陽光照射。因此，采用四棱錐形雙曲鋁板幕墻，可以有效地提高節(jié)能效果，達到較好的經(jīng)濟效益和社會效益。2、空間四棱錐雙曲面鋁板幕墻的工藝流程2.1準(zhǔn)備工作階段首先，建筑工人要明白建筑設(shè)計圖的意圖，詳細地了解空間四棱錐雙曲面鋁板幕墻的構(gòu)造形式、技術(shù)特征、技術(shù)規(guī)范和驗收規(guī)范。其次，要認真地檢查施工場地的控制線，確?？刂凭€的精確度，并對具體的施工技術(shù)和施工方案進行技術(shù)交底，確保技術(shù)交流不會有太大的阻礙。最后，對各施工單位進行明確的分工，并制定一套完整的施工管理體系，并明確各部門的工作職責(zé)[2]。2.2測量放線工作測量放線工作主要包括：①模型造型調(diào)整：通過對建筑外觀造型的審查，向設(shè)計者提供資料，并對其進行微觀調(diào)整；②外觀輪廓調(diào)整：根據(jù)施工現(xiàn)場的具體條件，對外輪廓線以及外輪廓的立面按照要求進行調(diào)整，使其符合工地實際水平；③節(jié)點分析：按空間四棱錐雙曲面鋁板幕墻的不同安裝節(jié)點，并確定其平面位置的精確定向；④規(guī)律查找：在確定了四棱錐雙曲面鋁板幕墻的節(jié)點和外形輪廓后，利用計算機技術(shù)對其進行三維坐標(biāo)建模，并通過計算機技術(shù)找到其具體的安裝規(guī)律。2.3龍骨安裝龍骨由主龍骨和次龍骨組成，主龍骨采用立體定向技術(shù)，將主龍骨的上下空間固定在一起，然后由下至上依次安裝，再根據(jù)安裝的上下位置來調(diào)節(jié)安裝的高度，將實際的安裝誤差降到最低。在骨架和主體結(jié)構(gòu)之間，連接接頭和主體結(jié)構(gòu)采用主龍骨，在接頭和龍骨的接觸面上用2mm厚的防腐墊片隔開，避免整個主龍骨結(jié)構(gòu)受到嚴重的侵蝕。在主龍骨安裝完畢后，要按照圖紙上的詳細圖紙，認真審查主龍骨的安裝位置，并對隱蔽工程進行檢查和驗收，以免對以后的工程產(chǎn)生一定的影響。次龍骨安裝是通過計算機的三維建模和現(xiàn)場測量放樣技術(shù)，在施工現(xiàn)場將轉(zhuǎn)向接頭焊接在主龍骨上，在這個過程中，必須保證轉(zhuǎn)向接頭的質(zhì)量和性能，避免對整個空間四棱錐雙曲面鋁板幕墻的結(jié)構(gòu)造成影響，而且要求轉(zhuǎn)向接頭與裝飾面垂直，轉(zhuǎn)向接頭的長度取決于節(jié)點的空間位置。2.4面層安裝在完成了主龍骨和次龍骨的安裝之后，空間四棱錐雙曲面鋁板幕墻的基本外形設(shè)計就會顯現(xiàn)出來，并對其上的鋁板進行了有效的標(biāo)識，然后將其安裝到工地上，進行澆灌試驗，以檢驗空間四棱錐鋁板的防水能力，按照圖紙上的編號進行安裝，在運送的時候，要注意對鋁板的保護。最后，要用足夠的螺絲來固定它，由于鋁片的平整程度和拼接尺寸與實際工程有一定的偏差，所以要把這些誤差控制在一個合理的范圍之內(nèi)。此外，還要注意鋁片的折射效果，以達到人們的感官感受。3、工程概況盧賽爾體育館坐落在盧賽爾新城，卡塔爾多哈北部15公里處，東臨海灣，西臨豪爾濱海公路，卡塔爾半島東部。建成后，將為卡塔爾舉辦2022年世界杯的重要比賽，包括半決賽、決賽和閉幕式。該體育場外形為“碗”型，東西高，南北低，東西高76.600米，在屋頂表面形成了一個馬鞍形狀。觀眾人數(shù)達到92500，建筑面積160,000平方米。幕墻采用曲線變形的形式，幕墻總面積60,000平方米，采用4200多個單元鋁板材構(gòu)成。幕墻系統(tǒng)主要包括三個部分：主承力系統(tǒng)、連接件和外部金屬鋁板。在圖1中顯示了幕墻的外形。圖1幕墻外形結(jié)構(gòu)3.1設(shè)計及施工難點1）復(fù)雜空間表面的單元劃分，利用分段三角形的平面板來進行曲面的擬合，使曲面的彎曲、平滑的過渡。2）從三維實體模型中，準(zhǔn)確地獲取各接頭的三維坐標(biāo)，并利用樣機對接頭進行安裝和固定。3）采用3-D型可調(diào)整接頭，使主體鋼結(jié)構(gòu)與單元鋁片精確定位。4）精確地將不規(guī)則的自由曲面上的各個空間點進行精確的定位，使每一片鋁板都能安全、可靠地安裝，并能有效地控制板縫的偏差，確?；⌒魏弯X板的安裝質(zhì)量。3.2單元模塊的劃分從上到下共有7個環(huán)形區(qū)，第一到第五個環(huán)形區(qū)分別為192個大型三角形，第六個環(huán)形區(qū)包括168個大型三角形和局部多邊形單元；第7圈為出門鋁片，其結(jié)構(gòu)為56個多邊形單元，其形狀類似于巨大的三角形。每一大三角包含36個小三角，并將其分成幾個單位三角形和一個梯形。圖2展示了環(huán)形分割和巨大三角形組件。第1至第3環(huán)區(qū)域，由4個單元構(gòu)成的巨大三角形構(gòu)成。圖２環(huán)帶劃分第4環(huán)帶，將大三角形分為兩個平面：一個單位三角形；一種由三個共面單元三角形組成的梯形平面。第5~6環(huán)帶，曲線大，將大三角形分為三個平面：一單元三角形，兩個梯形。4、單元鋁板系統(tǒng)安裝操作流程4.1工藝流程施工準(zhǔn)備—測量、放線、H接頭的安裝、L接頭的臨時固定、鋁片的安裝、調(diào)節(jié)L接頭和鋁片的調(diào)節(jié)、填充鋁板材的安裝。4.2安裝準(zhǔn)備1）測量點將BIM模型中的H接頭空間點提取出來，然后在主體鋼結(jié)構(gòu)上放置一個節(jié)點，以便進行H接頭的安裝。采用全站儀進行三維空間定位，對主體鋼結(jié)構(gòu)的施工誤差進行監(jiān)測，如果有很大的誤差，及時反饋技術(shù)人員進行糾正，并采取相應(yīng)的糾正措施。2）裝配式鋁片根據(jù)生產(chǎn)圖紙，將鋁合金型材下料切割，然后運輸?shù)焦さ貙I(yè)的加工室進行裝配，采用連接片、螺釘將鋁型材組成框。組裝完畢后，檢查尺寸，角度，安裝密封膠條，達到要求后，可以出貨。按單位板塊分布圖上的編號，用平板車將單位鋁板橫向運送到工地，然后由小車吊運到相應(yīng)的安裝地點。(3）工程區(qū)域的劃分和建設(shè)次序按照7條環(huán)帶分段，從下往上依次進行施工，因各單元鋁片組件之間的連接關(guān)系，先將正方向單元模塊與聯(lián)接構(gòu)件進行固定；后端設(shè)置倒三角單元，由南向北、北向南的兩個安裝小組在兩側(cè)進行對稱的施工。結(jié)束語綜上所述，與其他幕墻相比，空間四棱錐雙曲面鋁板幕墻的設(shè)計要求更高，工作難度也更大，對具體的工藝和施工方法都有諸多的要求。此外，建筑工人還必須嚴格控制材料和工藝，合理運用空間四棱錐雙曲面鋁板幕