雙層雙曲面穿孔烤瓷鋁板幕墻設計與施工研究

林娜 楊新輝 包軍良 吳小平 陳天馳

杭州運河中央公園外立面大量采用白色穿孔鋁板幕墻，為空間雙曲面造型，繞著玻璃幕墻蜿蜒而上，猶如水波形狀，不規則的多邊形孔洞體現江南窗花的肌理，富有傳統韻味。公園將運河文化意境和中國傳統文化元素完美結合,成為運河文化新起點、杭州城北新中心以及生態文明新地標。

穿孔鋁板幕墻造型復雜，穿孔沒有規律，每個板塊的形狀都不一樣，對設計和施工都是巨大的挑戰。為了體現表皮的輕盈與簡潔，設計師認真研究了幕墻的施工工藝及用材，大膽構思幕墻的系統構造，對幕墻龍骨及板塊的安裝方式進行創新。建筑師希望達到的立面效果，通過幕墻得到淋漓盡致的體現。

1.設計難點

（1）穿孔鋁板幕墻為螺旋空間雙曲面造型，板塊的多邊形孔洞分布毫無規律，沒有一個標準板塊。

（2）采用雙層鋁板，鋼龍骨隱藏于穿孔鋁板中間。

（3）鋼龍骨為雙曲面不規則造型，鋼結構加工及安裝難度高。

（4）面板為雙曲面，均為非標板，工廠化加工拼裝難度大。

（5）白色鋁板長期暴露在自然環境中，容易附著灰塵，表面被污染。

2.系統設計特點

（1）根據穿孔鋁板幕墻的構造特點，研發出一套特殊的系統，面板采用雙層鋁板單元板塊，并將受力的鋼結構包裹在單元板塊的拼接處，幕墻外觀輕盈簡潔。

（2）對整個幕墻體系進行精確三維建模，鋁板曲率、分格及開孔尺寸完全根據實際尺寸進行1∶1 放樣。通過參數化設計，形成板塊的理論尺寸數據，與現場實際數據進行比對校核，即可用于鋼結構與鋁板加工。

（3）鋼結構進行空間三維整體建模，采用等截面格構式進行整體計算分析，鋼構架簡潔、輕盈。

（4）鋁板表面采用烤瓷工藝，其自潔性較常規噴涂面有很大提升，雨水沖刷即可除去表面灰塵。

3.雙層雙曲面穿孔鋁板加工及施工要點

3.1 現場根據BIM 建模放樣數據進行受力鋼龍骨的拼裝焊接

鋼龍骨的拼裝焊接流程：（1）地面鋪設鋼板安裝平臺；（2）間隔一定距離，從上平臺豎直固定一根臨時支撐鋼管，根據BIM 模型，確定支點位置鋼管高度（鋼架為不規則曲面造型）；（3）以軸線為分界，水平方向進行空間鋼架焊接，組成一個鋼架單元；（4）切斷臨時支撐管，將組裝成型的鋼架豎向放置，吊裝到預定高度，由玻璃幕墻的鋼結構橫向挑出支撐結構，將懸空的鋼架固定在指定區域。

3.2 采用BIM 優化

采用三維掃描儀對現場安裝好的龍骨進行空間點位掃描，獲取具體點位數據，輸入BIM 模型進行校核調整后。鋁板加工廠家可根據精準的三維模型進行穿孔鋁板的加工，確保單元板塊的加工尺寸與現場實際放樣尺寸相吻合，大大減少加工誤差，提高安裝精度。

圖1 實景照片

圖2 穿孔鋁板與鋼龍骨裝配三維圖

圖3 穿孔鋁板現場安裝圖

圖4 穿孔鋁板幕墻BIM 建模

圖5 曲面鋼結構拼裝圖

3.3 鋁板表面烤瓷處理

烤瓷鋁板表層是由純無機樹脂和無機顏料形成的涂膜，高溫加熱后形成化學穩定性很強的涂層。其特點有：

（1）表面光滑、高硬度、高耐磨，涂層的表面硬度達到6H 以上。

（2）耐高溫，300℃不會變色或受損，耐久性≥25 年。

（3）抗污性能好，不易粘附大氣中的污染物質，具有自潔性。

（4）涂膜顏色種類多，可滿足不同效果需求。

烤瓷鋁板生產工藝：開卷→精剪→切角→折彎→燒焊→裝配→拋光打磨→清洗→噴砂→噴烤瓷漆→固化→包裝→出廠。

3.4 現場安裝

完成以上加工，成型單元板塊運至現場前，相應位置鋼龍骨已經焊裝完畢，成品板塊在現場只需吊裝后，通過緊固件與鋼龍骨固定即可完成安裝，安裝過程十分便捷，現場沒有一個單元板塊因加工誤差而安裝不上，板塊利用率極高。

4.結語

運河大劇院項目，將烤瓷穿孔鋁板的運用提升到一個新的高度。使用新制作工藝和新的系統設計理念，鋁板幕墻不再局限于傳統的使用方式，而是可以有更大的發展空間。本文以運河大劇院項目的鋁板幕墻設計和施工過程中得出的經驗為依據，將該項目雙層穿孔鋁板的特殊做法進行了總結和歸納，以期給同行帶來幫助。