CN101881059A - 折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统及其施工方法 - Google Patents

折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统及其施工方法 Download PDF

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CN101881059A CN 200910087861 CN200910087861A CN101881059A CN 101881059 A CN101881059 A CN 101881059A CN 200910087861 CN200910087861 CN 200910087861 CN 200910087861 A CN200910087861 A CN 200910087861A CN 101881059 A CN101881059 A CN 101881059A
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佘高乾
曹志军
李永春
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北京江河幕墙股份有限公司
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Abstract

本发明提供一种采用平面单元体板块拟合形成折扇形双曲面单元式幕墙的施工方法,其主要是通过将曲面幕墙分割成若干单元,然后对于全面幕墙单元体做平板单元体的转化,按照转化后的平板单元体制作单元体,在通过冷扭拧方法安装到幕墙结构体系中形成曲面。本施工方法避免了制作曲面的面板单元体复杂的工艺过程,在安装中的冷扭拧又使得平板单元体在结构体系中成型为曲面单元体,一改现有技术中用平板单元体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折扇形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。本发明还提供了折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统。

Description

折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统及其施工方法
技术领域
[0001] 本发明属于建筑领域,涉及一种实现曲面建筑幕墙的施工方法,尤其是涉及一种 采用平面单元体板块拟合(在现场通过冷弯)形成折扇形双曲面单元式幕墙的施工方法, 还涉及该折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统。
背景技术
[0002] 现有技术中涉及建筑曲面幕墙的施工,一般都会考虑以下方法去实现曲面:即玻 璃热弯法和折线拟合法。
[0003] 玻璃热弯法,就是把单元体玻璃在工厂高温条件下弯折形成曲面幕墙所需的形 状,同时铝合金龙骨或者钢龙骨也拉弯成相应弧形,用上述部件在工厂加工成弧形的单元 体板块。其优点是幕墙曲面整体外形流畅美观,不足之处是玻璃的热弯处理使得造价增加 不少,尤其是采用中空、夹胶或中空夹胶玻璃时,造价增加较多,如果曲面复杂又不规则,更 会使得成本和难度大幅增加。其复杂而又不规则的玻璃幕墙曲面使得每一片单元体弧形玻 璃板块都需要制作一个热弯模具,模具用量之大,成本之高,是明显的。
[0004] 折线拟合法,就是用平板玻璃单元体来拟合幕墙曲面,成本不高,但曲面效果不理 想,制出的曲面幕墙棱角分明,曲面效果不理想,不能很好地实现建筑师的曲面意图。如果 制作的是双曲面幕墙,有时还需将板块划分成三角形,另外,这种平板单元体在单元体之间 防水处理的难度也很大。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于改进现有技术的不足,提供一种构成曲面幕墙流畅美观,且施 工方便、成本低廉的采用平面单元体板块拟合形成折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统的施 工方法;
[0006] 本发明另一个目的在于提供一种折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统。
[0007] 本发明的目的是这样实现的:
[0008] 本发明提供的采用平面单元体板块拟合形成折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统 的施工方法是通过制出幕墙的平板单元体然后在现场通过冷弯安装到建筑上构成双曲面 建筑幕墙,其步骤包括:
[0009] 步骤1、在建筑主体上设置折扇形双曲面幕墙结构体系和制作平板单元体:
[0010] a.根据设计出来的双曲面幕墙在建筑的侧面设置用于固定曲面幕墙的幕墙结构 体系,该结构体系包括阴角幕墙结构体系、阳角幕墙结构体系和三维可调转接件,
[0011] 所述阴角幕墙结构体系包括阴角立柱转接件、两个阴角立柱和装饰立柱,所述装 饰立柱和阴角立柱转接件通过固定件与两个阴角立柱连接;在阴角的所述立柱上设有与所 述平板单元体的另一个侧边缘的边框固联的连接结构;
[0012] 所述阳角幕墙结构体系包括阳角立柱转接件、阳角立柱和两个副框,所述两个副 框和阳角立柱转接件通过固定件固定在所述阳角立柱上;所述副框上还设有用于固联所述平板单元体一个侧边缘的边框的连接结构;
[0013] 所述阴角幕墙结构体系和阳角幕墙结构体系中的所述阴角立柱转接件和阳角立 柱转接件通过所述三维可调转接件固联在主体结构上的转折处即阳角或阴角处;
[0014] b.制作平板单元体:
[0015] 根据设计出来的双曲面幕墙进行分割,形成若干块曲面单元体,再将该若干块曲 面单元体还原成平面单元体,将组成双曲面单元式建筑幕墙的平板单元体在制造厂生产出 来,
[0016] 分割、还原过程如下:
[0017] ①分割曲面单元体:
[0018] 对根据建筑设计要求设计出来的双曲面幕墙进行分割形成曲面单元体,分割的原 则是尽量不破坏建筑立面效果,按层高或层高的l/n(n ^ 1)和阴阳角面来划分,形成若干 块曲面单元体,即分割出的曲面单元体的上下两个边缘与建筑层高或层高的1/n相对应, 而左右两个边缘为与双曲面幕墙相邻的折线构成外凸的阳角或内凹的阴角的转折线相对 应,在该曲面单元体上的上面两个角点在一个水平高度上,下面两个角点在另一个水平高 度上,而左右方向上一侧上下两个外凸的角点为阳角点,而另一侧上下两个内凹的角点为 阴角点。
[0019] ②还原出平板单元体:
[0020] 过上述曲面单元体下方水平边缘的一个角点(例如为C点)作与左右方向另一侧 上下两个角点(例如A、B)相连直线平行且长度相等的直线段(例如为CE),该直线段与另 侧所述的两个角点(例如A、B)的连线以及所述两条直线段两端点的连线组成一平面单元, 依照该平面单元制成具有设定厚度的平板体即为还原出来的平板单元体;
[0021] 根据还原出来的平板单元体形状制成平板状幕墙面板,再在幕墙面板左右设置边 框,上下边缘设置顶横梁、底横梁,顶横梁和底横梁两端通过紧固件与单元板块左右边框连 接,所述顶、底横梁上相应处分别设有相互匹配的嵌合结构而使得上下相邻的平板单元体 固联在一起,所述边框相应部位设置连接结构与幕墙立柱结构体系上的连接结构固联;
[0022] 步骤2、将平板状幕墙面板单元体成型为曲面单元体安装在所述幕墙结构体系 上:
[0023] 将所述平板单元体固定在所述幕墙结构体系上,通过将固定在所述平板单元体上 所述连接结构与所述幕墙结构体系上设有的相应的所述连接结构结合使得所述平板单元 体固定在所述幕墙结构体系上;在固定过程中通过对平板单元体进行冷变形扭拧,即将所 述平面单元体板块四个顶点中下面的两点和上面的作平行线基准的连线竖向顶点共三点 固定在所述幕墙结构体系上相邻的所述阴角立柱和所述阳角立柱上的所述副框上原有曲 面单元体的三个点上,而该三个点涉及的一个边框上的其它中间各个点也通过所述连接结 构固定,然后,借助外力扭拧该平板单元体,使得其上的最后一个上部的顶点固定在所述幕 墙结构体系上原有曲面单元体的第四个点上安装就位,且将该侧边上中间各个点的相应连 接结构固联,即可使得平面单元体成形为曲面单元体。
[0024] 通常建筑结构外边缘从下往上是从外向里收缩的,即上层的水平长度比下层短, 所以,如上述方法还原出来的平板单元体的上部水平边缘较原曲面单元体上边缘长度长一 些,在安装时,安装单元体的最后一个角点以及该角点所在的边缘各个连接点到结构体系上时,通过拧扭,使得平板变形为曲面,与原设计的曲面幕墙有很好的吻合性。
[0025] 所述顶、底横梁上相应处分别设有的嵌合结构可以是凸缘和相匹配的嵌槽。
[0026] 所述边框相应部位设置的与幕墙立柱结构体系上的连接结构固联的连接结构可 以是鸭嘴形口,与之匹配地,所述幕墙立柱结构体系上相应处的连接结构为螺栓,其钉固在 所述幕墙立柱结构体系的相应部件上,所述平板单元体上的所述槽口挂设在螺栓螺杆上卡 固。与槽口相应处连接结构螺栓一般都是定制螺栓,尺寸为非标,根据实际需要设计相应的 尺寸。
[0027] 所述幕墙面板可以是玻璃板、金属板或人造板等材质的平板,其可以是单层面板, 也可以是中空板或中间夹层的面板。
[0028] 拟合出来的双曲面单元式建筑幕墙的平板单元体在制造厂生产出来。
[0029] 在建筑主体上设置折扇形双曲面幕墙结构体系,具体地,如幕墙系统设有轨道式 擦窗机,该结构体系还包括擦窗机轨道,该带擦窗机轨道的装饰立柱设在朝外一侧阴角立 柱壁上。
[0030] 所述阳角立柱或者装饰立柱的朝向建筑物一侧具有一弧形侧壁,因为主体结构每 层平面角度是渐变的,这样的弧形侧壁可以方便所述阴角幕墙体系中的两个阴角立柱和所 述阳角幕墙体系中的两个阳角副框的固定位置的调节以使得其间的夹角适应主体结构平 面角度的变化,这样的具有弧形侧壁结构,可以减少模具数量,降低成本。
[0031] 所述三维可调转接件在结构前后进出位方向和竖直方向开长圆孔,阴角及阳角转 接件在水平方向开长圆孔;通过该三维可调转接件将所述阳角幕墙结构体系和阴角幕墙结 构体系固定在建筑物本体转折处即本体的阳角和阴角上;
[0032] 连接阳角立柱和其上的两个副框以及连接装饰立柱和其上的两个阴角立柱之间 的固定件可以是螺栓或者还有机丝螺钉。在阳角所述阳角立柱和副框的结合结构可以是, 所述阳角立柱弧形侧壁内侧设有卡槽,所述副框上设置所述的螺栓,该螺栓最好是T型螺 栓,即头部呈T型状的螺栓,所述T型螺栓与卡槽槽口相匹配。从而,副框通过其上的螺栓 套设阳角立柱上的卡槽而固定在阳角立柱上。
[0033] 所述副框和所述阴角立柱上设置有以设定间距设置的螺栓,用来卡固平板单元 体。
[0034] 将平板单元体固定到幕墙结构体系上的具体做法可以是:所述平板单元体左右两 侧边框开有间隔的鸭嘴形槽口,与阴角立柱和所述阳角立柱上固联的所述副框上设有的螺 栓相对应,在平板单元体向幕墙结构体系上安装固定时,将鸭嘴形槽口与螺栓一一对应,在 单元体板块自重作用下螺栓沿鸭嘴形槽口倾斜表面滑入槽口从而使平板单元体扭拧成型 为曲面单元固定在所述幕墙结构体系上。
[0035] 建筑每层可按层高做一块所述平板单元体,如果这样会使得平板单元体板块扭拧 距离过大,导致变形应力过大而会造成破裂等失效问题,可采用每层层高做两块单元体或 两块以上单元体。
[0036] 本发明提供的折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统,其包括幕墙结构体系和面板单 元体;
[0037] 该幕墙结构体系包括阴角幕墙结构体系、阳角幕墙结构体系和三维可调转接件,
[0038] 所述阴角幕墙结构体系包括阴角立柱转接件、两个阴角立柱和装饰立柱,所述装饰立柱和阴角立柱转接件通过固定件与两个阴角立柱连接;
[0039] 所述阳角幕墙结构体系包括阳角立柱转接件、阳角立柱和两个副框,所述两个副 框和阳角立柱转接件通过固定件固定在所述阳角立柱上,
[0040] 所述阴角幕墙结构体系和阳角幕墙结构体系中的所述阴角立柱转接件和阳角立 柱转接件通过所述三维可调转接件固联在主体结构上的转折处即阳角或阴角处,
[0041] 所述副框上还设有用于固联所述平板单元体一个侧边缘的边框的连接结构,
[0042] 在所述阴角立柱上设有与所述平板单元体的另一个侧边缘的边框固联的连接结 构;
[0043] 每块所述面板单元体包括平板状幕墙面板,再在所述幕墙面板左右设置边框,上 下设置顶横梁、底横梁,所述顶、底横梁上相应处分别设有相互匹配的嵌合结构而使得设置 在所述幕墙结构体系上的上下相邻平板单元体固联在一起,顶横梁和底横梁两端通过紧固 件与单元板块左右边框连接,所述边框相应部位设置连接结构与幕墙立柱结构体系上的连 接结构固联。
[0044] 所述面板单元体为平板单元体,所述幕墙结构体系上对应设置面板单元体的连接 结构位置对应的是曲面单元体,该平板单元体和所述幕墙结构体系上的所述连接结构的位 置的曲面单元体的相应关系为:在对应该曲面单元体在幕墙结构体系上的四个端点,其中 的上面两个角点(例如为A、D)在一个水平高度上,下面两个角点(例如为(B、C)在另一 个水平高度上,而左右方向上一侧上下两个外凸的角点(例如为A、D)为阳角点,而另一侧 上下两个内凹的角点(例如为D、C)为阴角点;过上述一个下面的所述角点(例如为C点) 作与左右方向另一侧上下两个角点(例如A、B)相连直线平行且长度相等的直线段(例如 为CE),该直线段与另侧两个角点连接的直线组成一平面单元,依照该平面单元制成具有设 定厚度的平板单元体即为还原出来的平板单元体,所述平板单元体通过扭拧设置在所述幕 墙结构体系上对应曲面单元体的连接结构上成为曲面单元体。
[0045] 通过将平板单元体设置在幕墙结构体系上的对应曲面单元体的连接结构上,就可 以使得平板单元体在幕墙结构体系上形成曲面形状。
[0046] 该副框的形状与所述立柱的形状相配合。
[0047] 如果建筑上还设有擦窗机设备,则该带擦窗机轨道的装饰立柱设在朝外一侧阴角 立柱壁上。
[0048] 所述阳角立柱朝向建筑主体一侧可以是一弧形侧壁,以此可以使得其上固定的两 个所述副框的夹角适应建筑主体阳角的角度,同样的,所述阴角立柱体系中的装饰立柱朝 向建筑主体一侧也也可以是弧形侧壁,使得与之连接的两个阴角立柱的固定角度方便适应 建筑主体阴角的角度。
[0049] 为了实现折扇形双曲面幕墙结构体系和通过扭拧固定其上的平板单元体的密封, 可以在组成的幕墙结构体系上和其与平板单元体的结合各纵向连接面上设置纵向密封结 构,还在上下立柱之间以及上下结合的所述平板单元体之间各横向连接面上设置横向密封 结构。
[0050] 本发明提供的折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统及其施工方法,通过对于双曲面 单元式幕墙进行合理的分割,并将分割的曲面幕墙曲面的面板单元体转换成平板单元体, 再在安装过程中经过冷扭拧成曲面安装到建筑结构体系中,在面板单元体的制作中由于只是制作平板单元体,而避免了制作曲面的面板单元体复杂的工艺过程,在安装中的冷扭拧 又使得平板单元体在结构体系中成型为曲面单元体,一改现有技术中用平板单元体组成曲 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折扇形双曲面单元 式建筑幕墙的曲面意图提供了方法上和结构上的保障。
附图说明
[0051] 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。
[0052] 图1为折扇形曲面玻璃幕墙系统示意图
[0053] 图2阳角幕墙结构体系横剖截面图
[0054] 图2a为图2的1_1剖视结构示意图,表示平板单元体上连接结构即鸭嘴型槽口的 结构
[0055] 图3阴角幕墙结构体系横剖截面图
[0056] 图4阳角立柱与转接件连接三维放样图
[0057] 图5相邻单元体板块插接三维放样图
[0058] 图6节点防水示意图
[0059] 图7单元板块扭拧示意图
[0060] 图8曲面单元与平板单元关系示意图
[0061] 图9单元板块有限元模型边界约束示意图
[0062] 图10为阴角立柱与转接件连接的三维放样图
[0063] 其中:1.平板单元体;2.平板单元体;3.阳角立柱;4.阴角立柱;5.副框;6.定制 螺栓;7.单元体边框;8.鸭嘴形槽口 ;9.三维可调转接件;10.带轨道的装饰立柱;11. T型 螺栓;12.底横梁;13.顶横梁;14. PVC胶条;15.硅橡胶胶皮;16.批水胶条;17.硅橡胶胶 条;18.三元乙丙胶条;19.硅橡胶胶条;20.橡塑海绵;21.橡塑海绵;22.批水料;23.批水 料扣盖;24.阴角立柱转接件;25.阳角立柱转接件;插芯26。
具体实施方式
[0064] 本发明提供的采用平面单元体板块拟合即在现场通过冷弯形成折扇形双曲面单 元式建筑幕墙系统的施工方法是:
[0065] 步骤1、在建筑主体上设置折扇形双曲面幕墙结构体系和制作平板单元体:
[0066] 本实施例的工程为采用平面单元体板块拟合形成折扇形双曲面单元式幕墙的施 工方法,首先,在建筑物外墙上设置折扇形双曲面幕墙结构体系,幕墙系统需要在建筑物侧 墙的阴阳角处设置铝合金立柱构成阴角幕墙结构体系(见图3、10)和阳角幕墙结构体系 (见图2、4)。在建筑的侧面设置所述幕墙结构体系,该结构体系包括阴角幕墙结构体系、阳 角幕墙结构体系和三维可调转接件9,
[0067] 所述阴角幕墙结构体系包括阴角立柱转接件24、两个阴角立柱4和带轨道的装饰 立柱10,所述装饰立柱10和阴角立柱转接件24通过固定件与两个阴角立柱4连接;在阴 角的所述立柱4上设有与所述平板单元体的另一个侧边缘的边框7固联的连接结构;
[0068] 所述阳角幕墙结构体系包括阳角立柱转接件25、阳角立柱3和两个副框5,所述两
10个副框5和阳角立柱转接件25通过固定件固定在所述阳角立柱3上,所述副框5固定在阳 角的所述立柱3上,所述副框5上还设有用于固联所述平板单元体一个侧边缘的边框7的 连接结构。
[0069] 具体地,如图3、10所示,在阴角幕墙结构体系中,两个阴角立柱4与带轨道的装饰 立柱即擦窗机轨道10通过固定件也就是标准的不锈钢螺栓41与机丝螺钉42即紧固件的 一种连接形成所述的阴角幕墙结构体系,带轨道的装饰立柱即擦窗机轨道10上朝向建筑 物一侧设有弧形侧壁,阴角立柱4即固定在该弧形侧壁上,如图3所示。阴角立柱4上固联 阴角立柱转接件24,其与三维可调转接件9的L型板的纵向板部分通过螺栓连接,L型板的 水平板部分通过螺栓与结构主体固联。
[0070] 阳角立柱3上端通过阳角立柱转接件25与三维可调转接件9固定,下端与固定在 相邻立柱上的插芯26 (图6、10)连接,三维可调转接件9固定在建筑楼层板上。
[0071] 如图2、图4所示,在阳角幕墙结构体系中,阳角立柱3具有一弧形侧壁,在该弧形 侧壁上通过在立柱弧形侧壁上开了相应槽口,让阳角转接件卡固在里面而连接阳角转接件 25在阳角立柱上,通过它上设孔穿设螺栓与三维可调转接件9固连使得阳角立柱3与建筑 侧壁连接(如图1、4所示),在阳角立柱3的所述弧形侧壁上相对于阳角转接件25对称地 固接有两个副框5,阳角立柱3与铝合金副框5通过定制T型螺栓11与机丝螺钉11a连接 形成阳角幕墙结构体系。
[0072] 所述三维可调转接件9在结构前后进出位方向和竖直方向即L形板的纵向板部分 和水平板部分上均开长圆孔,阴角转接件24和阳角转接件25在与所述水平板部分上的所 述长圆孔垂直的水平方向开长圆孔。由此,即可实现三维可调转接件9成为是三维方向上 可调的构件。
[0073] 在两阴角立柱4的外端纵向固设若干定制螺栓6,由于该所用螺栓的规格尺寸为 非标准件,故而需要向紧固件厂家定做,因此成为定制螺栓,该定制螺栓用于连接所述平板 单元体1、2的侧面;在平板单元体1、2的上下两侧固设顶横梁13和底横梁12,左右两侧固 设边框7,顶横梁13和底横梁12固定在边框7的上下两端,顶横梁13上设有用于插接的凸 缘,底横梁12在相应部位开有嵌槽,安装时,上下单元体通过凸缘和嵌槽插接固定,在嵌槽 中还设有密封装置胶条或批水料对上下平板单元体之间密封,如图5、6所示。
[0074] 平板单元体1或平板单元体2为单层面板,也可以是中空板,也可以是中间夹层的 面板,其可以是玻璃板、金属板或人造板等材质的平板。在其左右两个侧边上固设的边框7 上竖向设有与阴角立柱4以及阳角立柱上固设的副框5上设置的螺栓6位置、大小相匹配 的鸭嘴形槽口 8,如图2a所示,鸭嘴型槽口即在边框上开始一槽口,该槽口向边框内与槽口 垂直或相交一个锐角向上延设一段内槽,将单元体通过该鸭嘴形槽口 8挂在阴角立柱4和 副框5上固设的所述螺栓固定,螺栓6嵌设在所述内槽中。
[0075] 对根据设计出来的双曲面幕墙进行分割,形成若干块曲面单元体,再将该若干块 曲面单元体变化成平面单元体,将组成双曲面单元式建筑幕墙的平板单元体在制造厂生产 出来,
[0076] 分割、还原过程如下:
[0077] A.分割曲面单元体:
[0078] 根据建筑设计出来的双曲面幕墙进行分割,分割的原则是尽量不破坏建筑立面效果,一般按层高和阴阳角面来划分,形成若干块曲面单元体,如图8所示,即分割出的曲面 单元体(A、B、C、D)的上下两个边缘(AD、BC)与建筑相邻的两个层高位置相对应,而左右两 个边缘的四个顶点(A、B、C、D)在双曲面幕墙相邻的转折处,即构成外凸的阳角或内凹的阴 角的竖直边缘上,在该曲面单元体上的上面两个角点(A、D)在一个层高上,下面两个角点 (B、C)在相邻的另一个层高上,而左右方向上一侧上下两个角点(A、D)为阳角点,而另一侧 上下两个角点(D、C)为阴角点。连接相邻主体结构层外轮廓的四个角点(A、B、C、D),不在 同一平面内,连接该四个角点所形成的是曲面单元;
[0079] B.还原出平板单元体:
[0080] 过上述曲面单元在下的一个角点(C点)作与左右方向另一侧两个角点(A、B)相 连直线(AB)平行且长度相等的直线段(CE),该直线段与另侧两个角点的连线(AB)组成一 平面单元,该平面单元的四个角点分别是(A、B、C、E),依照该平面单元制成具有一定厚度的 平板状幕墙面板;
[0081] 将若干块曲面单元体还原成平板状幕墙面板经过如下步骤:在分割成的曲面单元 体上以在下的阳角点或阴角点(C或B)为基点,作与AB或CD平行且相等的直线,产生新的 上端点E,连接A、B、C、E四点所形成的为所要的平面单元。将组成双曲面单元式建筑幕墙 的平板状幕墙面板在制造厂生产出来。
[0082] 所述平板单元体包括单元体边框和固定其上的平板状幕墙面板;根据还原出来的 平板单元形状制成平板状幕墙面板,再在该幕墙面板左右设置单元体边框7,上下边缘设置 顶横梁13、底横梁12,所述顶、底横梁上相应处分别设有凸缘和相匹配的嵌槽,顶横梁13和 底横梁12两端通过紧固件与平板状幕墙面板左右单元体边框7连接,所述单元体边框相应 部位设置连接结构与幕墙立柱结构体系上的连接结构固联;
[0083] 然后就是将平板单元体1、2通过扭拧的方式固定到幕墙立柱结构体系上。
[0084] 具体的施工方法可以是:
[0085]步骤 1 :
[0086] 先将三维可调转接件9上的L型板的水平板部分通过螺栓插设在长孔中而固定在 建筑物上,在三维可调转接件9与建筑物一侧安装完毕后,再进行阳角立柱结构体系与阴 角立柱结构体系的安装,对于阳角立柱结构体系的安装方法是,如图4所示,即将阳角幕墙 结构体系通过阳角立柱转接件25与L型板的竖直板部分长孔穿设螺栓将立柱与三维转接 件固联。曲面的单元的侧边与阳角立柱上的副框5相对应,与之类似,如图10所示,阴角幕 墙结构体系通过阴角立柱转接件24与L型板的竖直板部分长孔穿设螺栓将立柱与三维转 接件固联,以上就在建筑物上做好了幕墙结构体系。
[0087]步骤 2 :
[0088] 在加工厂制造的平板单元体其左右设有边框7,上下设有横梁,在该单元体两侧边 框上设有与副框5或阴角立柱4上的定制螺栓连接的鸭嘴形槽口 8。接下来就是利用平面 单元板块玻璃及型材本身具备一定弹性可弯曲的特点,工地现场起吊安装单元体,左右让 鸭嘴型槽口 8在板块自重作用下滑入定制螺栓6。上下通过底横梁12和顶横梁13插接安 装就位,通过多个阴阳角幕墙结构体系安装和多块平面单元体的扭拧变形而达到幕墙的折 扇形双曲面效果。
[0089] 再有,本发明提供的幕墙设置竖直方向和水平方向的密封防水线,在竖直方向上,如图6所示,在平板单元体的边框7鸭嘴型槽口和副框5之间以及和阴角立柱上挂点挂接 结构之间形成的例如迷宫式的缝隙中设三元乙丙胶条18、硅橡胶胶条19和橡胶海绵21形 成迷宫式密封结构,在边框7和面板单元体之间也可以设有纵向的密封条7a,由此,可以在 竖直方向上方便地形成可靠的竖直方向防水线。
[0090] 在水平方向上,相邻单元体立柱水平方向通过批水料和批水扣盖进行插接,相邻 单元体水平方向通过批水料实现顶横梁与底横梁嵌槽进行插接及密封,即在批水料22上 面与阳角立柱3的下底面即与阳角立柱下端固定为一体的批水料扣盖23之间铺硅橡胶防 水胶皮15,批水料扣盖23前端设置凹槽,凹槽内设置批水胶条16,在批水料扣盖的后端也 设置凹槽,在凹槽中槽底设置橡塑海绵20,批水料22插设在该凹槽中,在批水料22两侧与 批水料扣盖之间设置硅橡胶胶条17和硬质PVC胶条14,形成水平方向防水线。
[0091] 具体地,本发明提供的幕墙结构,立柱结构体系以及其与面板单元体之间的密封 结构可以是如图6所示,在所述阳角立柱3和铝合金副框5之间设置三元乙丙胶条18 ;在副 框5与单元体边框之间设置匹配的镶嵌凹槽,在该凹槽中设置海绵21和硅橡胶胶条19 ;在 单元体的玻璃板和边框之间也设有密封胶条7a。上述为本幕墙结构的竖向密封结构。在上 下单元板之间以及上下两立柱之间设有横向密封结构,上下两立柱之间的密封以阳角立柱 为例,在立柱的下端设置批水料扣盖23,该扣盖的两端设有嵌槽其中卡设海绵20和批水胶 条16,朝里一侧的嵌槽中卡设海绵20,其可以将通过前面批水胶条等进入的缝隙水吸存, 减少向里水的渗漏量,在底横梁的下端设置嵌槽,相邻的顶横梁和底横梁之间,在顶横梁上 固设批水料制成的凸缘,批水料22嵌入到设有海绵的嵌槽中托住海绵,其在伸入该嵌槽中 的批水料与嵌槽侧壁之间还嵌设有PVC胶条14和硅橡胶胶条17,该批水料22上表面铺设 硅橡胶胶皮15。上述的密封结构实施起来十分方便,同时,其可以在面板单元体的安装扭拧 中起到协调变形的作用。
[0092] 制平板单元体常用的玻璃虽然是脆性材料,但也具有一定弹性变形能力,玻璃与 边框、横梁之间的胶条具有一定的压缩变形能力,能吸收一定的扭拧变形。由此,使得本发 明提供的扭拧法安装平板单元体,使之变形为曲面单元体的方法得以实现。
[0093] 为了不使平板单元体在扭拧过程中需要扭拧的变形量过大而产生破裂或产生较 大的应力,造成安装后的失效,通常通过CAD三维放线确定幕墙单元板块最大扭拧距离,选 取最不利单元板块,采用有限元软件abaqus建立模型进行分析,确定面板和幕墙构件扭拧 而产生的应力以及加上外部荷载产生的应力,为确定面板厚度与幕墙构件壁厚提供依据。 务必计算确认面板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,确保折扇形双曲面幕墙结构的安全性。
[0094] 为了适应主体结构外轮廓角度的变化,每块单元体为一个小曲面,同一块单元四 个角点不在同一平面内,用平板单元体,需要对其进行扭拧,如果设计的平板单元体过大, 则需要扭拧的变形量d就比较大(参见图7),这样,为了得到扭拧不破裂失效、且产生的 内应力与单元体所用材质相适应的合适的变形量,需要对于单元体进行这样的设计:采用 cad三维放样确定最不利单元体板块,建立单元体板块的有限元模型,计算确认例如玻璃和 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 维放样模拟平板单元体和立柱与转接件系统的连接、相邻单元体插接,使得相邻单元体通 过底横梁12与顶横梁13可以冷弯插接以及阴阳角立柱精确安装。在进行单元体板块扭拧变位分析时首先经过几何放样得出具体扭拧距离尺寸,层间最大扭拧尺寸d,如层间分割为 两块单元板块,最大扭拧尺寸d/2。建立有限元模型时,在玻璃和边框之间设置结构胶7b, 在风压作用下,结构胶在玻璃与框之间起粘结作用,建立模型时只考虑它的作用,玻璃、结 构胶7b、边框和横梁之间接触,在有限元软件里通过共用节点来实现,平板单元拟合成曲面 单元,需要向里或向外有一个距离d/2,边框上设置了若干槽口,立柱上设有对应的挂点,有 限元模型的边界条件考虑一侧边框槽口对应位置固定,另一侧边框槽口对应位置分别施加 位移,它们的大小成线性关系,如图9中,一块平板单元体边框上A至H各个鸭嘴型槽口挂 点分别施加面外强制位移。通过有限元计算,得到单元体板块内外层玻璃和铝制框架的应 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。在边框上设置的鸭嘴型槽 口挂点的数目和间距阴角立柱4和阳角副框5上设置螺栓挂点用于单元体板块挂接,挂点 间距根据计算确定。计算中主要考虑所述单元体的重量、所受外荷载和连接螺栓的承载能 力,同时兼顾在安装时将平板单元体扭拧成曲面板的变形量。为了使得各个槽口处安装时 的扭拧变形产生应力都不至于过大,则相应地增加槽口的数目、从而减小槽口的间距。
[0095] 因每层按层高高度做一块单元体时,扭拧距离过大,为减小扭拧距离,方便施工, 每层层高做两块单元体,如图1、7就所示出在一层楼层中上下设置两块平板单元体的例 子。
[0096] 各个平板单元体1、2以及阴角幕墙结构体系与阳角幕墙结构体系分别在加工厂 加工组装完成。单元体幕墙安装与常规不同,先进行幕墙结构体系的安装,然后对单元体板 块进行吊装,采用一种可以测量距离,高差,角度等的测量设备——全站仪进行精确定位, 即确定基准点,求出该部位的坐标,将全站仪放于该基准点,全站仪根据输入的坐标锁定该 位置。
[0097] 幕墙结构体系的各个构件可以是铝合金型材、钢材、钢铝复合型材。

Claims (10)

  1. 一种采用平面单元体板块拟合形成折扇形双曲面单元式幕墙的施工方法是:步骤1、在建筑主体上设置折扇形双曲面幕墙结构体系和制作平板单元体:a.根据设计出来的双曲面幕墙在建筑的侧面设置用于固定曲面幕墙的所述幕墙结构体系,该结构体系包括阴角幕墙结构体系、阳角幕墙结构体系和三维可调转接件,所述阴角幕墙结构体系包括阴角立柱转接件、两个阴角立柱和装饰立柱,所述装饰立柱和阴角立柱转接件通过固定件与两个阴角立柱连接;在阴角的所述立柱上设有与所述平板单元体的另一个侧边缘的边框固联的连接结构;所述阳角幕墙结构体系包括阳角立柱转接件、阳角立柱和两个副框,所述两个副框和阳角立柱转接件通过固定件固定在所述阳角立柱上,所述副框上还设有用于固联所述平板单元体一个侧边缘的边框的连接结构;所述阴角幕墙结构体系和阳角幕墙结构体系中的所述阴角立柱转接件和阳角立柱转接件通过所述三维可调转接件固联在主体结构上的转折处即阳角或阴角处,b.制作平板单元体:根据设计出来的双曲面幕墙进行分割,形成若干块曲面单元体,再将该若干块曲面单元体还原成平面单元体,将组成双曲面单元式建筑幕墙的平板单元体在制造厂生产出来,分割、还原过程如下:①分割曲面单元体:对根据建筑设计要求设计出来的双曲面幕墙进行分割形成曲面单元体,分割的原则是,按层高或层高的1/n和阴阳角面来划分,形成若干块曲面单元体,即分割出的曲面单元体的上下两个边缘与建筑层高或层高的1/n相对应,而左右两个边缘为与双曲面幕墙相邻的折线构成外凸的阳角或内凹的阴角的转折线相对应,在该曲面单元体上的上面两个角点在一个水平高度上,下面两个角点为在另一个水平高度上,而左右方向上一侧上下两个外凸的角点为阳角点,而另一侧上下两个内凹的角点为阴角点;②还原出平板单元体:过上述曲面单元体下方水平边缘的一个角点作与左右方向另一侧上下两个角点相连直线平行且长度相等的直线段,该直线段与另侧两个角点的连线以及所述两条直线段两端点的连线组成一平面单元,依照该平面单元制成具有设定厚度的平板体即为还原出来的平板单元体;根据还原出来的平板单元体形状制成平板状幕墙面板,再在幕墙面板左右设置边框,上下边缘设置顶横梁、底横梁,所述顶、底横梁上相应处分别设有相互匹配的嵌合结构而使得上下相邻的平板单元体固联在一起,顶横梁和底横梁两端通过紧固件与单元板块左右边框连接,所述边框相应部位设置连接结构与幕墙立柱结构体系上的连接结构固联;步骤2、将平板状幕墙面板单元体成型为曲面单元体安装在所述幕墙结构体系上:将所述平板单元体固定在所述幕墙结构体系上,通过将设置在所述平板单元体上的侧面所述边框上的所述连接结构与所述幕墙结构体系上设有的相应的所述连接结构结合使得所述平板单元体固定在所述幕墙结构体系上;在固定过程中通过对平板单元体进行冷变形扭拧,即将所述平面单元体板块包括四个顶点中下面的两点和上面的作平行线基准的连线竖向顶点共三点固定在所述幕墙结构体系上相邻的所述阴角立柱和所述阳角立柱上的所述副框上原有曲面单元体的三个点上,而该三个点涉及的一个边框上的其它中间各个点也通过所述连接结构固定,然后,借助外力扭拧该平板单元体,使得其上的最后一个上部的顶点固定在所述幕墙结构体系上原有曲面单元体的第四个点上安装就位,且将该侧边上中间各个点的相应连接结构固联,即可使得平面单元体成形为曲面单元体。
  2. 2.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于:将所述平板单元体固定到幕墙结构 体系上的具体做法是:所述平板单元体左右两侧边框上的所述连接结构为在该边框上开有 的间隔的鸭嘴形槽口,其与所述阴角立柱和所述阳角立柱上固联的所述副框上设有的所述 连接结构即螺栓相对应,在平板单元体向幕墙结构体系上安装固定时,将鸭嘴形槽口与螺 栓一一对应,在单元体板块自重作用下螺栓沿鸭嘴形槽口倾斜表面滑入槽口从而使平板单 元体扭拧成型为曲面单元固定在所述幕墙结构体系上;或者,在建筑的每层层高做两块单元体或两块以上单元体;或者,在组成的幕墙结构体系上和其与平板单元体的结合各纵向连接面上设置纵向密封结 构,还在上下立柱之间以及上下结合的所述平板单元体之间各横向连接面上设置横向密封 结构;或者,设置密封结构,在竖直方向上,首先是立柱和副框之间,阳角立柱(3)与副框(5)之间 的缝隙中设置胶条(18),其为三元乙丙胶条;在平板单元体的边框(7)鸭嘴型槽口和副框 (5)之间以及和阴角立柱上挂点挂接结构之间形成的例如迷宫式的缝隙中设三元乙丙胶条 (18)、硅橡胶胶条(19)和橡胶海绵(21)形成密封结构,在边框(7)和面板单元体之间也设 有纵向的密封条(7a)和结构胶(7b),由此,在竖直方向上方便地形成可靠的竖直方向防水 线;和/或,在水平方向上,相邻单元体立柱水平方向通过批水料和批水扣盖进行插接,相邻单元 体水平方向通过批水料实现顶横梁与底横梁嵌槽进行插接及密封,即在批水料(22)上面 与阳角立柱(3)的下底面即与阳角立柱下端固定为一体的批水料扣盖(23)之间铺硅橡胶 防水胶皮(15),批水料扣盖(23)前端设置凹槽,凹槽内设置批水胶条(16),在批水料扣盖 的后端也设置凹槽,在凹槽中槽底设置橡塑海绵(20),批水料(22)插设在该凹槽中,在批 水料(22)两侧与批水料扣盖之间设置硅橡胶胶条(17)和硬质PVC胶条(14),形成水平方 向防水线。
  3. 3. 一种折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统,其特征在于:包括幕墙结构体系和平板单 元体;该结构体系包括阴角幕墙结构体系、阳角幕墙结构体系和三维可调转接件,所述阴角幕墙结构体系包括阴角立柱转接件、两个阴角立柱和装饰立柱,所述装饰立 柱和阴角立柱转接件通过固定件与两个阴角立柱连接;所述阳角幕墙结构体系包括阳角立柱转接件、阳角立柱和两个副框,所述两个副框和 阳角立柱转接件通过固定件固定在所述阳角立柱上,所述阴角幕墙结构体系和阳角幕墙结构体系中的所述阴角立柱转接件和阳角立柱转 接件通过所述三维可调转接件固联在主体结构上的转折处即阳角或阴角处,所述副框上还设有用于固联所述平板单元体一个侧边缘的边框的连接结构,在阴角的所述立柱上设有与所述平板单元体的另一个侧边缘的边框固联的连接结构;每块所述平板单元体平板状幕墙面板,再在所述幕墙面板左右设置边框,上下设置顶横梁、底横梁,所述顶、底横梁上相应处分别设有相互匹配的嵌合结构而固联在一起,所述 顶横梁和底横梁固设在幕墙面板的上边缘和下边缘,顶横梁和底横梁两端通过紧固件与单 元板块左右边框连接,所述边框相应部位设置连接结构与幕墙立柱结构体系上的连接结构 固联;所述幕墙结构体系上对应设置所述平板单元体的固定结构位置对应的是曲面单元体, 该平板单元体和所述幕墙结构体系上的所述固定结构的位置的相应关系为:在对应该曲面 单元体在幕墙结构体系上的四个端点,其中上面两个角点在一个水平高度上,下面两个角 点在另一个水平高度上,而左右方向上一侧上下两个外凸的角点为阳角点,而另一侧上下 两个内凹的角点为阴角点;过上述一个下面的所述角点作与左右方向另一侧上下两个角 点相连直线平行且长度相等的直线段,该直线段与另侧两个角点连接的直线组成一平面单 元,依照该平面单元制成具有设定厚度的平板单元体即为还原出来的所述平板单元体,所 述平板单元体设置在所述幕墙结构体系上对应曲面单元体的固定结构上。
  4. 4.根据权利要求3所述的折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统,其特征在于:该副框的 形状与所述立柱的形状相配合。
  5. 5.根据权利要求3所述的折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统,其特征在于:建筑上还 设有擦窗机设备,所述带有擦窗机轨道的装饰立柱设置在阴角立柱壁上。
  6. 6.根据权利要求3所述的折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统,其特征在于:所述阳角 立柱朝向建筑主体一侧是一弧形侧壁,所述装饰立柱朝向建筑主体一侧也是弧形侧壁。
  7. 7.根据权利要求3所述的折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统,其特征在于:所述立柱 结构体系以及其与面板单元体之间设置密封结构,其包括水平方向的密封结构,在水平方 向上,相邻单元体立柱水平方向通过批水料和批水扣盖进行插接,相邻单元体水平方向通 过批水料实现顶横梁与底横梁嵌槽进行插接及密封,即在批水料(22)上面与阳角立柱(3) 的下底面即与阳角立柱下端固定为一体的批水料扣盖(23)之间铺硅橡胶防水胶皮(15), 批水料扣盖(23)前端设置凹槽,凹槽内设置批水胶条(16),在批水料扣盖的后端也设置凹 槽,在凹槽中槽底设置橡塑海绵(20),批水料(22)插设在该凹槽中,在批水料(22)两侧与 批水料扣盖之间设置硅橡胶胶条(17)和硬质PVC胶条(14),形成水平方向防水线;和/或,还包括竖直方向上的密封结构,在平板单元体的边框(7)鸭嘴型槽口和副框(5)之 间以及和阴角立柱上挂点挂接结构之间形成的缝隙中设三元乙丙胶条(18)、硅橡胶胶条 (19)和橡胶海绵(21)形成密封结构,和/或,在边框(7)和面板单元体之间也可以设有纵 向的密封条(7a)和结构胶(7b),由此,可以在竖直方向上方便地形成可靠的竖直方向防水 线。
  8. 8.根据权利要求3所述的折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统,其特征在于:所述幕墙 面板是玻璃板、金属板或人造板材质的平板,其是单层面板,或是中空板或中间夹层的面 板;或者,所述三维可调转接件在结构前后进出位方向和竖直方向开长圆孔,阴角及阳角转接件 在水平方向开长圆孔;通过该三维可调转接件将所述阳角立柱结构体系和阴角立柱结构体 系固定在建筑物本体转折处即本体的阳角和阴角上;或者,连接装饰立柱和两个阴角立柱之间的固定件是螺栓或者还有机丝螺钉;在阳角所述阳 角立柱和副框的连接结构包括螺栓和卡槽;所述副框和所述阴角立柱设有固连所述平板单元体的连接结构是螺栓;或者,所述平板单元体上下插接的嵌合结构是设置在所述底横梁上的嵌槽和设在顶横梁相 应位置上相匹配的凸缘。
  9. 9.根据权利要求3所述的折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统,其特征在于:所述阳角 立柱和其上的两个副框上设置的所述连接结构为螺栓和卡槽,所述的螺栓,是T型螺栓,即 头部呈T型状的螺栓,所述T型螺栓与卡槽槽口相匹配;或者,所述螺栓或者机丝螺钉均以 设定间距设置;或者,所述平板单元体左右两侧边框上的所述连接结构为在该边框上开有 的间隔的鸭嘴形槽口,其与所述阴角立柱和所述阳角立柱上固联的所述副框上设有的所述 连接结构即螺栓相对应,在平板单元体向幕墙结构体系上安装固定时,将鸭嘴形槽口与螺 栓一一对应,在单元体板块自重作用下螺栓沿鸭嘴形槽口倾斜表面滑入槽口从而使平板单 元体扭拧成型为曲面单元固定在所述幕墙结构体系上;所述平板单元体的边框上。
  10. 10.根据权利要求9所述的折扇形双曲面单元式建筑幕墙系统,其特征在于:幕墙结构 体系的各个构件是铝合金型材、钢材、钢铝复合型材制成。
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