技术领域
[0001] 本
发明属于建筑幕墙技术领域,特别是一种花瓣造型铝板幕墙系统及其施工方法。
背景技术
[0002] 目前
现有技术中涉及花瓣状建筑不规则空间曲面幕墙的施工,一般都会考虑以下方法去实现曲面:即工厂拉弯法和折线拟合法。
[0003] 工厂拉弯法,就是把铝板单元板
块及其幕墙
支撑龙骨体系在工厂内通过专用辊弧拉弯设备弯折形成空间曲面幕墙所需的双曲弧形形状。其优点是建筑曲面轮廓整体外形流畅美观,不足之处是工厂弯弧处理使得造价增加不少,尤其对于花瓣造型的双曲面造型,造价增加较多,如果遇到复杂又不规则的空间曲面,更会使得成本和难度以及加工周期大幅增加。对于这些复杂而又不规则的曲面使得每一个弧形板块都需要制作一个胎模模具,模具用量之大,成本之高,是显而易见的。
[0004] 折线拟合法,就是用平板铝板单元板块来拟合幕墙曲面,成本相对较低,但曲面效果不理想,此方法拼接的曲面幕墙棱
角分明,曲面拟合效果较差,不能很好地实现建筑师的曲面意图。当曲线弧度较大时,拼合棱角会更加明显,外饰效果较差。
发明内容
[0005] 鉴于上述问题,本发明的目的是提供一种花瓣造型铝板幕墙系统及其施工方法,其具有流畅外观且施工方便,可以最大限度地实现建筑的外立面效果。
[0006] 为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
[0007] 一种花瓣造型铝板幕墙系统,包括建筑结构和幕墙结构;
[0008] 该建筑结构包括建筑龙骨及与该建筑龙
骨固定连接的
钢牛腿;
[0009] 该幕墙结构包括与该钢牛腿固定的支撑龙骨,该支撑龙骨为曲线型,外侧设有若干延伸方向不同的圆形的套筒,该套筒侧面设有
定位螺栓;该套筒外侧设有T型的支撑件,该支撑件包括支撑圆管和与该支撑圆管末端垂直连接的支撑板;该支撑圆管插设于该套筒内,并通过该定位螺栓固定;该支撑件外侧设有铝板立柱,该铝板立柱包括带竖向缺口的圆筒,该缺口的两端分别向该圆筒内部延伸设有平行的隔板,将该圆筒内部分隔为两个截面呈半圆形的第一空间和位于两个第一空间之间的截面呈矩形的第二空间;该支撑板穿过该缺口位于该第二空间内,并与两个隔板通过第一固定螺栓固定连接;该圆筒外侧通过连接板固定设有矩形的
固定板,该固定板两侧的均设有若干竖向的第一长孔,该第一长孔外侧设有L型的角码,该角码包括相互垂直的第一板和第二板;该第一板设有横向的第二长孔,该第一长孔和第二长孔之间设有第二固定螺栓;该角码外侧设有带折边的铝板,该铝板的两侧的折边通过第三固定螺栓固定在相邻的固定板的角码的第二板上;相邻铝板的外侧面所在的平面相交,使各铝板组合起来形成的整体表面呈花瓣型。
[0010] 进一步的,所述铝板为梯形,所述铝板为穿孔铝板。
[0011] 进一步的,所述铝板背面设有加强肋。
[0012] 进一步的,所述连接板与所述隔板位于同一平面。
[0013] 进一步的,所述圆筒侧面设有与所述第一固定螺栓对应的通孔。
[0014] 进一步的,所述隔板与所述支撑板之间设有缓冲垫。
[0015] 一种所述的花瓣造型铝板幕墙系统的施工方法,包括下列步骤:
[0016] A.在工厂内,在铝板左右两侧折边安装角码,并通过第三固定螺栓固定连接,组成铝板单元板块;
[0017] B.根据建筑外形将支撑龙骨进行双向弯曲,将双向拉弯成型的支撑龙骨通过台架固定;将铝板立柱与支撑件的支撑板通过第一固定螺栓固定连接,再进行铝板立柱的空间定位,铝板立柱在空间中的
位置通过全站仪对其上下两端分别精确定位;铝板单元板块的扭拧角度通过铝板立柱的不同摆放位置和旋转角度拟合花瓣的曲面轮廓;
[0018] C.将支撑件的支撑圆管插入套筒内,调整支撑件与套筒的位置,调节就位后,固定套筒的定位螺栓,并将套筒与支撑龙骨进行
焊接固定;
[0019] D.在施工现场,首先将该铝板单元板块的一条侧边通过第二固定螺栓固定在一个铝板立柱的固定板上,然后将该铝板单元板块的另外一条侧边的上端或下端通过第二固定螺栓固定在相邻的铝板立柱的固定板上,然后通过外
力将铝板单元板块的
翘曲点与铝板立柱的固定板贴合,通过第二固定螺栓紧固
锁紧;依此方式将多个铝板单元板块固定在支撑龙骨上组成大单元曲面板块;
[0020] E.将大单元曲面板块通过起吊设备吊起安装,安装全过程通过全站仪准确定位,吊装就位后,将支撑龙骨的钢牛腿与建筑龙骨进行焊接固定,依此方式将多个相邻的大单元曲面板块依次固定。
[0021] 进一步的,所述角码与铝板立柱之间设有尼龙
垫圈。
[0022] 本发明的有益效果是:本发明的目的是提供一种花瓣造型铝板幕墙系统及其施工方法,其具有流畅外观且施工方便,可以最大限度地实现建筑的外立面效果,其采用平面铝板板块拟合(在现场通
过冷弯)形成双曲。
附图说明
[0023] 图1是本发明花瓣造型铝板幕墙系统的立体图。
[0024] 图2是本发明花瓣造型铝板幕墙系统的横剖示意图。
[0025] 图3是图2中E处的放大示意图。
[0026] 图4是本发明花瓣造型铝板幕墙系统的支撑龙骨处的位置调节示意图。
[0027] 图5是本发明花瓣造型铝板幕墙系统的第一长孔处的位置调节示意图。
[0028] 图6是本发明花瓣造型铝板幕墙系统的第二长孔处的位置调节示意图。
[0029] 图7是本发明花瓣造型铝板幕墙系统的原理示意图。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图,通过对本发明的具体实施方式详细描述,将使本发明的技术方案显而易见。
[0031] 如图1-图6所示,本发明提供一种花瓣造型铝板幕墙系统,包括建筑结构1和幕墙结构2。
[0032] 该建筑结构1包括建筑龙骨11及与该建筑龙骨11固定连接的钢牛腿12。
[0033] 该幕墙结构2包括与该钢牛腿12固定的支撑龙骨13,该支撑龙骨13为曲线型,外侧设有若干延伸方向不同的圆形的套筒14,该套筒14侧面设有定位螺栓15。该套筒14外侧设有T型的支撑件3,该支撑件3包括支撑圆管31和与该支撑圆管31末端垂直连接的支撑板32。该支撑圆管31插设于该套筒14内,并通过该定位螺栓15固定。该支撑件3外侧设有铝板立柱
21,该铝板立柱21包括带竖向缺口的圆筒22,该缺口的两端分别向该圆筒22内部延伸设有平行的隔板23,将该圆筒22内部分隔为两个截面呈半圆形的第一空间221和位于两个第一空间221之间的截面呈矩形的第二空间222。该支撑板32穿过该缺口位于该第二空间222内,并与两个隔板23通过第一固定螺栓24固定连接。为了便于安装,该圆筒22侧面设有与该第一固定螺栓24对应的通孔223。该圆筒22外侧通过连接板25固定设有矩形的固定板26,该连接板25与该隔板23位于同一平面。该固定板26两侧的均设有若干竖向的第一长孔261,该第一长孔261外侧设有L型的角码27,该角码27包括相互垂直的第一板和第二板。该第一板设有横向的第二长孔271,该第一长孔和第二长孔之间设有第二固定螺栓28。该角码27外侧设有带折边的铝板4,该铝板4的两侧的折边通过第三固定螺栓41固定在相邻的固定板26的角码27的第二板上。相邻铝板4的外侧面所在的平面相交,使各铝板4组合起来形成的整体表面呈花瓣型。
[0034] 具体来说,该铝板4为梯形,为普通铝单板或者穿孔铝板,还可以是穿孔率单板、铝复合板、蜂窝铝板、
铜板、
不锈钢板等外墙用铝板。该铝板4背面设有加强肋,当铝板4为穿孔铝板时,加强肋也穿孔。
[0035] 本发明还提供一种所述的花瓣造型铝板幕墙系统的施工方法,包括下列步骤:
[0036] A.首先通过对于花瓣造型的建筑轮廓表皮,进行科学合理的分割,根据支撑龙骨13的实际跨度,将其分割成6-8米长的一段曲面支撑龙骨,然后将支撑龙骨13上的铝板4分割的大单元曲面板块转换成小的铝板单元板块;
[0037] 在工厂内,在铝板4左右两侧折边安装角码27,并通过第三固定螺栓41固定连接,组成铝板单元板块;
[0038] B.根据建筑外形将支撑龙骨13进行双向弯曲,将双向拉弯成型的支撑龙骨13通过台架固定;将铝板立柱21与支撑件3的支撑板32通过第一固定螺栓24固定连接,再进行铝板立柱21的空间定位,铝板立柱21在空间中的位置通过全站仪对其上下两端分别精确定位;铝板单元板块的扭拧角度通过铝板立柱21的不同摆放位置和旋转角度拟合花瓣的曲面轮廓;
[0039] C.将支撑件3的支撑圆管31插入套筒14内,调整支撑件3与套筒14的位置,调节就位后,固定套筒14的定位螺栓15,并将套筒14与支撑龙骨13进行焊接固定;
[0040] D.在施工现场,首先将该铝板单元板块的一条侧边通过第二固定螺栓28固定在一个铝板立柱21的固定板26上,然后将该铝板单元板块的另外一条侧边的上端或下端通过第二固定螺栓28固定在相邻的铝板立柱21的固定板26上,然后通过外力将铝板单元板块的翘曲点与铝板立柱21的固定板26贴合,通过第二固定螺栓28紧固锁紧;依此方式将多个铝板单元板块固定在支撑龙骨13上组成大单元曲面板块;
[0041] E.将大单元曲面板块通过起吊设备吊起安装,安装全过程通过全站仪准确定位,吊装就位后,将支撑龙骨13的钢牛腿12与建筑龙骨11进行焊接固定,依此方式将多个相邻的大单元曲面板块依次固定。
[0042] 进一步的,所述角码27与铝板立柱21之间设有尼龙垫圈,该隔板23与该支撑板32之间设有缓冲垫。
[0043] 如图7所示,其为本发明的原理示意图,通常情况下,平面板块A、B、C、D四点共面;而冷弯成型的板块为三点共面,其中一个点和其他共面的三点有一定的偏移量,如右图所示,A点为和其他三点B、C、D共面点。实际施工时,通过一定的外力使A点偏移至a1点位置,达到双曲面效果。为了不使铝板单元板块在扭拧过程中需要扭拧的
变形量过大而产生拉裂或产生较大的
应力,造成安装后的失效,通常通过犀牛三维放线确定板块最大扭拧距离,选取最不利板块,采用有限元
软件ansys建立模型进行分析,确定铝板和幕墙构件扭拧而产生的应力以及加上外部荷载产生的应力,为确定幕墙构件壁厚提供依据。务必计算确认铝板
板面和幕墙构件的因曲翘而产生的内应力加上外部荷载产生的应力仍在安全允许范围内,确保双曲面幕墙结构的安全性。一般情况下铝板单元板块边长与冷弯的翘曲量是成正比,当边长小于1米时其翘起距离不宜超过200mm,扭拧距离过大,为减小扭拧距离,方便施工,可以适当增加板块尺寸或通过工厂辊弯成型。
[0044] 为了适应花瓣状主体结构外轮廓角度的变化,每块铝板单元板块为一个小曲面,同一块单元四个角点不在同一平面内,用铝板单元板块,需要对其进行扭拧,如果设计的铝板单元板块过大,则需要扭拧的变形量就比较大,这样,为了得到扭拧不破裂失效、且产生的内应力与单元板块所用材质及板块尺寸相适应的合适的变形量,需要对于铝板板块进行这样的设计:采用cad三维放样确定最不利铝板单元板块,建立铝板单元板块的有限元模型,计算确认例如铝板
型材的因扭拧而产生的内应力加上外部荷载产生的应力仍在安全允许范围内。采用cad三维放样模拟平板铝板单元板块和立柱与转接件系统的连接、相邻铝板单元板块拼接,使得相邻铝板单元板块通过冷弯插接以及立柱精确安装。通过有限元计算,得到铝板单元板块、铝板立柱和铝制
框架的应力及挠度,判断扭拧变形与外部荷载作用下幕墙系统的安全性。在角码上设置的圆形钉孔挂点的数目和间距,铝
合金立柱上设置螺栓挂点用于铝板单元板块连接挂点,挂点间距根据计算确定。计算中主要考虑所受铝板单元板块的重量、所受外荷载和连接螺栓的承载能力,同时兼顾在安装时将铝板单元板块扭拧成曲面板的变形量。为了使得各个钉孔处安装时的扭拧变形产生应力都不至于过大,则相应地增加钉孔的数目、从而减小钉孔的间距。
[0045] 本发明在铝板单元板块的制作中由于只是制作平板的铝板单元板块,而避免了制曲面的面板单元板块复杂的工艺过程,在安装中的冷扭拧又使得平板的铝板单元板块在结构体系中成型为曲面单元板块,一改现有技术中用平板的铝板单元板块拟合组成曲面幕墙带来的棱角分明,曲面效果不理想的
缺陷。为充分展现建筑师的双曲面单元式建筑幕墙的曲面意图提供了方法上和结构上的保障,同时缩短了施工周期,具有良好的经济性。
[0046] 以上
实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照实施例对本发明进行详细说明,本领域技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行
修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的
权利要求范围内。