【论文原创精选1130】以华东大峡谷生态养生园为例——浅析铝板平整度控制
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作者：浙江建设职业技术学院 倪铭杰
指导老师：章一峰、郝飞
一．背景概况
我国自1983年起开始使用幕墙，现在已经有30多年的历史了。其中铝板幕墙的运用十分广泛。因为铝板幕墙安装施工方便，重量轻，强度高，耐腐蚀和耐候性能好，表面不易沾污，便于清洁保养。铝板易于加工，可加工成平面，曲面和球形等各种复杂几何形状。我国出色的铝板幕墙建筑也有许多，例如北京大兴国际机场（图1）、湖州奥体中心（图2）、雁栖湖APEC国际会议中心、敦煌国际会展中心……但是市场上的铝板普遍不平整，影响美观。本文以华东大峡谷为例，讨论如何控制铝板的平整度。
北京大兴国际机场 图1
湖州奥体中心 图2
二．工程概况
泰顺华东大峡谷炉溪花谷生态养生园位于浙江温州泰顺县雅阳镇，规划总用地面积约23.66平方公里，建设内容包括服务中心、福泉IN港、氡水世界、大湾花海、会天古寨、会天廊桥、峡谷体验及配套，总投资约166亿元，幕墙最大标高为53.8米。该项目分为A、B、C三个区域，铝板幕墙系统是框架结构，主要位于层间、女儿墙、大跨度雨棚，厚度为2.5mm和3mm的铝单板。铝板面积大约为25000m2。因为体量大、意义深远，该项目被列为省“152”工程项目、温州市市长项目工程，也是浙江大花园十大标志性项目、省重大产业预选类项目。（图3、图4）
图3
图4
三．常见铝板幕墙的分类
主要分为以下几种：
1.铝单板
铝单板重量轻，是大理石的五分之一，大幅减少了建筑结构和基础的荷载、刚性好、强度高，耐腐蚀性和耐久性好；铝板可加工成平面、弧形和球面等各种复杂的几何图形；不易沾污，便于保养清洁；安装施工方便，维护成本低，性价比高。
2.蜂窝铝板
蜂窝铝板无需任何加固，面板尺寸可达1500*5000mm，并能保持良好的平整度；自重轻，在相同的厚度，重量是铝板的五分之一，钢板的十分之一；强度高，其抗风性能远超铝单板；由于蜂窝铝板有多个封闭的小洞组成，阻止了空气流动，使热量和声波受到阻碍，所以隔音、隔热、防火、抗震能力突出，适合分隔尺寸较大的幕墙。虽然蜂窝铝板是一种优秀的铝材，但是跟相同厚度的铝单板价格差距较大且安装时局部应力导致板块变形。综合考虑不同的铝板性能、价格、实用性并结合本工程幕墙实际情况，最后采用2.5mm和3mm两种规格的铝单板。
3.发泡铝板
发泡铝板是以氢化钛为增粘剂和发泡剂，加入熔融的铝中搅拌而制成的。它具有质量轻、火灾时没有有毒气体、出色的吸音性、耐冲击性和100%再利用性。
4.铝塑板
铝塑板铝塑复合板是由多层材料复合而成，上下层为高纯度铝合金板，中间为无毒低密度聚乙烯（PE）芯板，其正面还粘贴一层保护膜。在室外，铝塑板正面涂覆氟碳树脂（PVDF）涂层。它具有耐候性佳、隔音性、防火性能出色、平整性好等优点。
5.一体化铝板
一体化铝板是由粘结层、保温装饰成品板、锚固件、密封材料等组成。一体化铝板有热桥作用少，节能效果好，在恶劣环境下能保证系统稳定性、有呼吸功能，没有负压、轻质而强度高等特点。
四.加强筋的设置
加强筋的作用：
在不加大制品壁厚的条件下，增强制品的强度和刚度，以节约材料用量，减轻重量，降低成本。加强筋的尺寸和布置间距是根据铝板承受风压的大小经计算确定的。所以通过计算能够得到最优的尺寸，同样能节约材料用量，减轻重量，降低成本。错误的加强筋可能会导致铝板平整度不佳。
五．铝板幕墙变形的原因
铝板幕墙或者铝板构件变形常常是有以下原因构成的：
1.板块没有设置加强筋，风压和空气涨力下造成变形；
2.板块与幕墙结构框架固定，热应力无法释入产生变形；
3.面板与边肋产生装配应力产生变形；
4.铝板厚度不符合计算；
5.铝板材质选用不合理；
6.铝板在运送或安装时，保护不当，有磕碰；
7.昼夜温差大而导致的耐候密封胶起鼓；
六.失败案例
如今，很多业主为了控制造价，选择生产不正规的厂商。供应商也为了获利，板块后不增加加强筋，使强度低于设计值，而引起板块不平整，导致实际效果与设计不符，降低建筑物的档次，影响美观。（图5、6）
图5
图6
七．铝板幕墙平整度解决方案
1.对于板块较大的铝板，在板块的折边处或者强度稍弱处增设加强筋来进行补强，来保证铝板的强度。加强筋的截面尺寸和布置间距应根据所受风压计算，通常的布置间距为550mm。
2.铝板幕墙与框架采用浮动连接，板块连接结构能吸收材料因为温差变化产生的热应力和地震产生的平面内变形；
3.铝单板在加工厂内加工完毕后整体运输至现场进行安装，注意做好成品保护工作。
4.铝板贮存方式应存放在干燥通风的地方，避免积水，避免安装于异常环境下，如烟尘、大风沙、辐射、有害气体及化学品环境。
5.铝板运输或贮存时均需平放。在搬运时必须将板4边同时抬起，切勿单边拖拉，以免刮伤板面。为保持铝板的平整性和增强其抗风能力，铝板弯边后需内衬骨架并用胶与板材粘贴。按相同的流程方向将铝板安装于同一平面．否则可能造成视角色差。
6.铝板安装后应在45天内撕去保护膜，否则保护膜因在阳光下长期爆晒会老化。
7.板块与板块之间的间隙进行内部处理，使其平整、光滑。
8.选用快干型耐候胶，并在气温较高时施工；打两次胶，第一次打一半的厚度，第二次根据实际情况。不建议对起鼓胶缝割胶后重新打胶；
八．华东大峡谷铝板幕墙设计
1.铝板幕墙位于层间、女儿墙位置，采用密缝拼接，工艺传统，施工方便。
2.层间铝板内衬保温岩棉，节能效果更佳，上端设置3%排水坡，下侧设有滴水线，防止室外水倒灌。（图7，图8，图9）
图7
图8
图9
九．华东大峡谷铝板安装工艺
本工程中铝板幕墙为幕墙系统之一，应做好抗变形，防碰撞等工作，铝板防变形等是工程施工的难点。图10为屋顶女儿墙节点图，其垂直方向与水平方向均有一定弧度，是典型的双曲面铝板。
图10
本工程采用2.5mm和3mm厚单层铝板，采用密缝拼接，工艺传统，施工方便，层间铝板内衬保温岩棉，节能效果更佳，上端设置3%排水坡，下侧设有滴水线，防止室外水倒灌。铝板表面为氟碳喷涂处理，最小平均膜厚大于40μm，保证装饰表面的耐候性能，单层铝合金板表面采用PVDF三涂二烤处理。本工程幕墙铝合金型材选用国产高精级型材，合金牌号及状态号为6063-T5，6063-T6，6063-T6用于玻璃幕墙的铝合金立柱，其余部位型材采用6063-T5。
本工程中采用的铝型材的力学性能如下(参照《铝合金结构设计规范》GB50429)：
表 1
十．小雨棚设计
小雨棚位于每个出入口上方，起到防坠落作用，采用2.5mm双层铝单板，90*40*5热镀锌钢方管，L50*5热镀锌角钢，前端设置有滴水槽。为保证其轻盈的质感，从门套立柱位置直接采用钢管作为支撑，与门套共用立柱，节省材料的同时也解决了立柱生根的问题，雨棚采用自由排水，向外放3%的排水坡度。（图11，图12）
图11
图12
十一．一层大跨度雨棚铝板做法
本工程一层A、B、C区的雨棚为了满足视觉需求采用了大跨度的结构设计。B区的雨棚挑出结构5.2米，门头位置单块铝板尺寸为2000*1500mm。（见图13）
图13
雨棚作为出入口的维护结构，出入口人流量大，所以铝板的强度就尤为重要。为了满足强度需求，铝板厚度为3mm，采用了60*120*5mm、100*200*4mm、60*60*5mm的热镀锌钢方管，并设置3mm的不锈钢排水槽，以保证强度和排水。雨棚吊顶采用2mm厚不锈钢板，所有铝合金固定件通长设置，以保证雨棚的平整度和安全性。（图14、图15）大跨度铝板的平整度控制也十分重要，为了控制铝板的平整度，铝板后的加强筋需要加密，设置间距小于300mm，既保证了平整度，强度也有所提升。
由于雨棚是采用大跨度和弧形的设计，雨棚需要保证连续性和平整度。在设计上，本工程通过精密的板块设计，使板块分隔过渡顺滑，提高了铝板的连续性，再加上通长的铝合金固定件，又保证了雨棚的平整度。
图14
图15
十二.总结
综上所述，为了控制铝板幕墙不出现变形现象，需设置加强筋，增加板块厚度，加强铝板强度，与框架采用浮动连接，来消除装配误差和温差变化造成的热应力变形。再结合科学的管理方法，运输过程中的保护和现场的成品保护。总之，建筑幕墙的平整度不仅仅包括铝板幕墙。任意一种板材都需要在满足安全等前提下，在设计、施工、运输、选材等环节上，严格控制。
本文编写时间仓促，作者水平有限，文中不足之处还望广大同行指正。
（文章版权归作者所有）
本文刊发在《幕墙设计》杂志2019年第六期