大跨度雙曲鋁板的加工和安裝方式分析

摘 要：大跨度雙曲鋁板是建筑幕墻結構的重要組成部分，因其本身質量較大，故承重難。為提升建筑美觀性，需合理其加工和安全方式。本文概述了大跨度雙曲鋁板的加工和安裝方式，并結合實際工程進行分析，以為大跨度雙曲鋁板施工提供可行性借鑒。

關鍵詞：大跨度;雙曲;鋁板;加工;安裝方式

中圖分類號：TU767 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903（2022）02-0038-03

近年間，我國建筑行業獲得了空前的發展，隨之而來承接的高層建筑工程項目的數量也日益增多[1]。在高層建筑施工過程中，基于幕墻施工材料及其加工和安裝方式的探究，成為保障工程順利進展的基礎。在傳統結構的材料應用于建筑外墻施工中，使用腳手架安裝方式具有極大的局限性，也是建筑材料安裝后出現質量問題的主因。為改變該問題，通過在大跨度雙曲鋁板中，應用雙曲鋁單板鋁鈑金件數字化制造技術，可以數字形式表達和存儲鋁板加工并協同鋁鈑金網絡制造工藝等作為技術改進措施，來滿足工程建設的整體要求。現結合工程建設概況，就大跨度雙曲鋁板的加工和安裝方式分析如下：

1背景介紹

在幕墻材料應用領域，以數字量為載體的制造模式逐漸改變了以往傳統的模擬載體加工方法[2]。以新材料的應用作為改革的核心重點，著重就工藝、工裝設計和數控代碼生成中，通過構筑面向工藝鏈數字化定義制造模型。在基本的加工手段上，CAD/CAM技術奠定了數字化設計制造的基礎。以大跨度雙曲鋁板加工為例形成了以產品及零件表達、數字化形式精確傳遞為基礎的技術，且還以二維CAD或三維CAD的應用，為建筑行業提供了新的范例。

2工程概況

某工業園為五棟建筑，建筑總面積30 000 m2，為剪力墻框架結構。外墻以紅磚虹澆注，外裝飾為外墻漆和條磚。受建筑年限過久，外裝飾殘破影響。為降低建筑隱患，近期采用后置鋁塑板幕墻、隱框玻璃幕墻、空調架、廣告燈箱等對外墻裝飾予以改造.外墻鋁塑板幕墻面積1.5萬m2的建筑外裝飾。

此次幕墻面板材料選擇雙曲幕墻鋁單板，材料以鋁合金板材為主，該材料可制作不同的弧、彎、曲、圓、角等形狀，造型獨特，現代新穎，能打造出不同的個性化建筑風格，具有良好的外觀展示效果。充分體現設計師和業主的意念和構想，滿足不同施工要求。同時雙曲鋁單板具有良好的密封性，采用內部防水結構并進行打攪密封處理，具有良好的防水性。表面采用優質氟碳漆噴涂，耐候性好，使用壽命長。

2.1應用目的

明確大跨度雙曲鋁板加工制造過程，并具其安裝方式和安裝流程進行總結。

2.2應用原理

進行半球形組件拉深成形的數值分析，建立精確計算成形過程的應力、應變分布以及組件外形、厚度分布的力學模型，是研究起皺和破裂的基礎，為預測成形過程可能出現的起皺、破裂等缺陷，并確定其中的一些重要工藝參數提供了理論依據。另外，進行半球形組件拉深分析，型性認識復雜曲面零件成形。因為半球形拉深件具有不同區域特性要求，這些典型區域可以組合出很多復雜曲面組件，研究復雜曲面組件的成形，一樣需要分析這些區域。

半球形件拉深與一般平底筒形件拉深不同，雙曲鋁板廠家針對其特點，采用數值算法進行詳細的理論分析的論述尚不多見，通過對半球形組件拉深成形過程分析研究，建立了一個方便快捷的數值算法對其成形過程進行模擬計算，得到零件的應力應變和外形厚度分布。這個算法可以用來研究筒形件、錐形件等成形的規律以及工藝參數對組件成形的影響，有助于進一步研究起皺和破裂，應用于鈑金件智能化生產，對半球形組件拉深過程中的壓邊力等進行實時控制。雙曲鋁單板廠家的操作工熟練掌握鈑金工藝技術是非常必要的，有利于鈑金件生產管理，是提高產品質量和降低成本的重要保證，是把雙曲鋁板價格從1 500元/m2定格到450～800元/m2的可接受區間范圍的堅實基礎[3]。如圖1所示。

2.3加工工藝和安裝過程

2.3.1加工工藝

雙曲鋁單板的加工步驟涵蓋鈑金加工、噴涂兩方面。其中前者的加工環節，主要是對雙曲鋁單板外觀和尺寸的“大方向”加工。施工所需的形狀和尺寸，均需采用切割、翻邊、彎曲、焊接、研磨等技術;該部分技術確定了鋁單板弧和外觀的重要參數。涂裝是對加工過的鋁板進行表面處理;噴霧器有手動噴霧器（不限數量、不限顏色）和機械噴霧器（僅適用于普通平板）兩種;尤其可通過在加工雙曲鋁單板前，通過涂裝前預處理，取得最佳效果。雙曲鋁單板的加工工藝上，選材以高等級鋁合金為主，工藝處理上采用模壓成型，表面噴涂美/烤漆制作成形幕墻施工環節，安裝后的雙曲鋁單板幕墻系統表面顏色多樣、平整度好、耐風壓性能良好。在現代建筑中，雙曲鋁板的施工工藝層面，極具現代感、系統設計也更趨合理，滿足系統功能的需求效果更佳。

2.3.2加工方式

熱加工成型方法：所謂的熱成型是將鋁單板滾彎處理，然后根據此前設置的要求，彎曲到大概的雙曲形狀之后，加熱。然后將鋁單板放在模具上，用錘子等工具進行敲打成型，這樣整個成功下來不僅能夠保證產品的外觀質量，也可適用于模型比較小的模具。此外，還有滾彎加工的成型方法也是在雙曲鋁單板加工工藝中常見的一種加工工藝;該工藝是在滾彎機上面做了一些小范圍的調整，這種調整可以成型出有規則的雙曲鋁單板，但其使用加工范圍和第一種方式相比較小，故局限性更大。

3D雙曲鋁單板是雙曲鋁單板廠家制造技術水平和能力的主要標志。受雙曲鋁單板外觀展示性能影響，為打造個性化的建筑，需嚴格各種曲率設計加工，滿足施工方個性化施工要求。

2.3.3安裝過程

（1）用電梯等垂直輸送設備將雙曲鋁板和附件輸送到各施工場所。將鋁板及配件用電梯等垂直運輸設備運至各施工點上。

（2）清洗內面側鋁板表面和直立的柱框架，方法為，在鋁板表面用機械磨擦的方法加工出直線紋路，用以刷除鋁板表面劃痕和裝飾鋁板表面。

（3）鋁單板墻面和輕鋼龍骨墻連接中，整個單曲鋁板均可固定于鋁板上。

（4）內裝無縫拼接安裝和固定上，先用電鉆在龍骨上相應位置進行轉孔，再用平頭（沉頭）鋁拉釘鉚接;外裝有膠縫板安裝固定中，以鋁角碼連接孔鉆進龍骨，再用鋼轉尾螺絲（即法蘭螺絲/鳳尾釘）固定。

（5）鋁板試拼裝作為進場的關鍵程序，需在安裝前將鋁板稍固定于龍骨上，嚴格安裝環節的精度控制，對板塊進行緊固調整。

（6）嚴格鋁板編號/數量等對鋁板進行上墻安裝。

（7）進行鋁板安裝中，著手于正面、大面積、轉角部位等加以安裝，嚴格由上往下安裝順序。

（8）嚴格設計圖紙要求，為有效減少螺栓安裝，需牢固連接鋁板與龍骨;確保其運行可靠。

（9）加工安裝環節，針對幕墻轉角、周邊墻體、上下封口等焊接部位的處理上，需滿足設計圖紙要求，尤其做好期間的焊縫處理。

（10）節點構造及收口處理上，需對墻板節點進行安裝。

（11）嚴格板塊間縫隙安裝，高低要符合面板接口處要求。

（12）以塑料薄膜或其他材料覆蓋安裝后的鋁板，以防止污染。

2.4應用可行性分析

雙曲線包括單葉雙曲面、雙葉雙曲面和旋轉雙曲面[4]。鈑金加工主要對雙曲鋁單板外觀和尺寸的“大方向”加工。加工技術采用切割、翻邊、彎曲、焊接、研磨等技術將鋁單板加工成施工所需的形狀和尺寸;該部分的技術確定了鋁單板弧和外觀的重要參數。噴涂、涂裝是對加工過的鋁板進行表面處理。應用手動涂裝的優點之一是不管數量多少，什么顏色都可以使用。但現在也有手動和機械相結合使用的新型噴涂方式。雙曲鋁單板需要涂裝前預處理，才能取得最佳效果。

本次幕墻施工中，通過成功研究成功應用于某地下空間及公園工程、體育演藝中心工程中，尤以造型奇特、且具空間多維性的不規則造型曲面鋁板幕墻工程施工著稱。雙曲鋁板鈑金加工中，首先對平板進行裁剪、按照需加工尺寸，然后將鋁單板裁剪到特定尺寸，再對鋁單板進行折邊。隨之根據鋁單板需求進行鋁單板成型。將鋁單板做出所需形狀。焊接和打磨工序以確保鋁單板整體看上去更美觀，即成一個鋁單板的半成品。表面噴涂環節，先對半成品的鋁單板進行除油處理，然后清洗鋁單板。對鋁單板進行鉻化處理，使鋁單板表面形成一層鉻化層，再對產品烘干;較近給鋁單板表面噴上所需涂料;然后再行烘干。在板塊的折邊處增設邊肋進行補強，采用3 mm厚的單鋁板在季節溫差較大的地區設置邊肋補強;補強中肋性能上，抗拉強度34 N/mm2（金屬與金屬粘接）?？辜魪姸?6 N/mm2（金屬與金屬粘接）。固化溫度20 ℃以下15～50 min，20 ℃以上1～20 min，2～3 h達到大強度;從生產工藝上是面板上按板塊折邊尺寸刨槽折邊。將邊肋型材按板塊所需尺寸予以截斷組裝;配合時常出現框小/板折邊尺寸過大。為保工期、不費料，避免強行裝配，造成板面產生裝配應力，不是邊肋變形就是板面受壓變形。導致板塊在溫度和空氣膨脹力作下產生向外的變形現象。安裝外墻鋁單板時，首先要在鋼制背板上，然后根據鋼制背板固定角碼。鋼背板定位后，將主龍骨插入鋼背板上副車架的凹槽中，然后緊固壓板上的螺栓，焊接副龍骨。鋁單板和副車架的結合完成后，開始安裝在主車架上。鋁板與鋁板之間的間隙一般為10～20 mm，用硅酮密封膠或橡膠條等彈性材料密封。在豎縫內放置一根襯條。嚴格《JGJ133-2001金屬與石材幕墻工程技術規范》[《JGJ133-2001 Metal and stone curtain wall engineering technical specification》]行業標準;需在編制鋁板、石材幕墻產品標準和編制這兩種產品的標準圖集時得以解決安裝問題。

3研究綜述

利用BIM技術，實現地大跨度雙曲鋁板加工安裝中，通過模擬加工、安裝方案和施工工序，提取各控制點坐標;通過全站儀進行現場及工廠同坐標定位放線、預拼裝;靠模進行骨架及面板精裝定位;通過合理選材、加工工藝優化等，實現了對施工難度的降低，加大程度地提高了施工效率，實現了安裝零誤差、零返工。利用BIM技術導出的施工圖與材料加工圖控制吊桿標高點，形成滿足要求的單曲異形鋁板吊頂弧度，最終完成雙曲異形鋁板吊頂系統[5-6]。為解決鋁板金屬幕墻結構為由下往上外懸挑的雙曲面造型常規施工中存在的操作不便、空中焊接誤差大且焊接質量不易控制等難題，基于BIM的雙曲面金屬幕墻模塊化鋼骨架的加工制作技術、基于BIM的雙曲面金屬幕墻模塊化施工技術應用，保證了外立面效果及工期的完美履約。

本次施工中，基于大跨度雙曲鋁板的加工和安裝方式探究，在使用后，以其重量輕、鋼性好、強度高、抗拉強度高、耐候性和耐腐蝕性性能良好等優勢，為工程的順利進展奠定了堅實的基礎。

4結語

高層建筑幕墻裝飾施工作為一項專業技術要求較高的工作，易受諸多因素影響導致加工和安裝效果不佳，故要求相關人員對幕墻施工全過程予以詳細掌握、嚴格按照規范流程實現完善的操作效果，行質量控制，強化應用流程化施工技術并加以管控、以此達到對原材料質量控制及施工現場安全管理的效果，進而達到滿足高層建筑幕墻裝飾施工綜合質量的效果。

參考文獻

[1] 沈水靜.復合金屬屋面系統在體育場屋面工程中的應用[J].中國建筑防水，2021（2）：25-29.

[2] 王學農.一種雙曲鋁板新型加工裝置[P].CN213436447U，2021- 06-15.

[3] 王學農.一種雙曲鋁板加工用可調節雙曲輥軸[P].CN213436497U， 2021-06-15.

[4] 林娜，楊新輝，包軍良，等.雙層雙曲面穿孔烤瓷鋁板幕墻設計與施工研究[J].中國建筑金屬結構，2021（10）：70-71.

[5] 孫鵬，陳靜.雙曲面鋁板造型設計及加工的簡化方法與運用[J].中國房地產業，2021（4）：175.

[6] 薛廣尉.基于BIM技術的雙曲面異形鋁板吊頂施工技術研究[J].工程技術研究，2021，6（9）：14-16.

Analysis of Processing and Installation Mode of Long-span Hyperbolic Aluminum Plate

AI Xing

（Fangda New Material （Jiangxi） Co.， Ltd.， Nanchang? Jiangxi? 330096）

Abstract： Long span hyperbolic aluminum plate is an important condition for building curtain wall structure. Because its quality is not enough to bear load， it is to improve the beauty of the building. This paper summarizes the processing and installation methods of long-span hyperbolic aluminum plate， and analyzes it combined with the actual project， which can provide a feasible reference for the construction of long-span hyperbolic aluminum plate.

Keywords： long span; hyperbolic; aluminum plate; processing; installation

收稿日期：2021-12-15

作者簡介：艾興（1985—），男，江西高安人，本科，工程師，研究方向：幕墻鋁單板的加工工藝。