CN102359209B - 一种单层结构金属幕墙体系及其建造方法 - Google Patents

一种单层结构金属幕墙体系及其建造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单层结构金属幕墙体系及其建造方法,包括若干块数控生产的复杂造型的复合材料幕墙单元,若干复合材料幕墙单元拼接为内外墙体造型;所述的复合材料幕墙单元内设置有预埋件,预埋件的引出部分朝向内外墙体并与内外墙体固定;上下相邻的复合材料幕墙单元之间错位排列,复合材料幕墙单元表面涂以弹性结构胶,弹性结构胶上覆以薄型金属片。本发明无论在生产、制造过程中都以可持续性的数控生产,环保节能的制造过程提高双曲金属的精度,简易而成熟工艺降低施工难度,大幅改善造价,节约资源或空间的浪费,把复杂数字建筑工程提升到现代化科技工业的行列中。

Description

一种单层结构金属幕墙体系及其建造方法
技术领域
本发明公开了一种幕墙,具体为一种单层结构的金属幕墙体系及其建造方法,属于建筑材料及方法领域。
背景技术
自20世纪70年代末期,我国铝合金门窗、幕墙工业开始起步,铝合金玻璃幕墙在建筑中的推广应用和发展,从无到有,从仿制到自行研制开发,从承担小工程的施工到承揽大型工程项目,从生产施工中低档产品到生产高新技术产品,从施工中低层建筑门窗到施工高层玻璃幕墙,从只能加工简单中低档型材到挤压复截面的高档型材,从依靠进口发展到对外承包工程,铝合金门窗及玻璃幕墙得到了迅速的发展。到20世纪90年代新型建筑材料的出现推动了建筑幕墙的进一步发展,一种新型的建筑幕墙型式在全国各地相继出现,即金属幕墙,所谓金属幕墙是指幕墙面板材料为金属板材的建筑幕墙。是一种新型的建筑幕墙型式。是将玻璃幕墙中的玻璃更换为金属板材的一种幕墙形式,金属幕墙所使用的面材主要有以下几种:铝复合板、单层铝板、铝蜂窝板、防火板、钛锌塑铝复合板、夹芯保温铝板、不锈钢板、彩涂钢板、珐琅钢板等。由于面材的不同两者之间又有很大的区别,所设计施工过程中应对其分别进行考虑。由于金属板材的优良的加工性能,色彩的多样及良好的安全性,能完全适应各种复杂造型的设计,可以任意增加凹进和凸出的线条,而且可以加工各种型式的曲线线条,给建筑师以巨大的发挥空间,倍受建筑师的青睐,因而获得了突飞猛进的发展。
目前国外的几种做法是:1、《三维冲压满焊抛光式铝幕墙》[1];三维冲压满焊抛光是船模或飞机生成的模式。此工艺利用超6mm厚铝板小块冲压整形拼接。在此研究中使用6mm厚的厚铝板,利用焊接(亚弧焊、满焊处理)使其成为一个连续的造型面,接着经过打磨抛光以隐藏接缝,使其渐渐成为三维造型的外壳,最后使用船舶漆和胶衣覆盖在表面以违美观及防腐。此工艺每一片都需要客制化的制作亟需仰赖人工及机具,且因为板材的满焊和打磨导致人工的大量耗费。整个工艺过程耗时耗工,造价庞大。
2、《三维拉锚式金属幕墙》[2];其材料选用:不锈钢板、客制化的钢骨结构。这种方法由于客制化钢结构需要单独加工成型,因此价格昂贵;防水要在两个层面进行,因为在表层制作防水层有难度,因此需要使用双层外墙(Double Skin
Figure BDA0000090720310000021
大部分的主要结构要素是客制化加工以增加表面的精度,但也因此使得成本大幅增加。在此工法中,每一个单件都是使用客制化消减,导致产生大量的废弃物,造成浪费。从加工一直到安装的建造过程,需要一个大组织团队的参与;使得人事成本增加。施工误差大、曲率太小,拉弧不顺,必须做内防水层,外观会有许多铆钉头外露也易造成积灰层不易清洁。
3、《三维折冲压式金属幕墙》[3],选用不锈钢板、客制化不锈钢双曲面用折、冲压模式进行加工制造。需要次级结构的分层系统以实现所需要的曲面,即需要将钢骨结构分割成若干段并加以连接以达到曲面的效果。在精准框架上挂表面肌肤相当复杂;防水要在两个层面进行,因为在表层制作防水层有难度。此工艺相较下较不精准,但依旧需要大量人力的参与以及成本的耗费。钢结构的元素都是标准且精准的,控制每一段钢骨的长度以及客制化制造的节点是变化的关键。此系统精度要求高,施工调平困难,必须施作内防水层,费时费工。
综上所述,由于数字化参数化设计已成为建筑的新趋势,内、外金属幕墙造型随机、抽象,双曲造型已非传统的折弯、弯弧,依据几何分割加工难以解决。即使勉强为之,造价也太高,加工精度、施工难度甚至金属材料力学应力分布不均匀冲压力不够,都造成品质难以控制,因此研发一种造价便宜,施工容易、维修方便且应力分布均匀的金属幕墙是相关行业亟待解决的问题。
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Design:Gehry Partners LLP.
Construction:Hoffman Corp.
发明内容
本发明公开了一种单层结构金属幕墙的建造方法,以解决现有金属幕墙的上述缺陷。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。
一种单层结构金属幕墙体系,包括若干块数控生产的复杂造型的复合材料幕墙单元,若干复合材料幕墙单元拼接为内外墙体造型;所述的复合材料幕墙单元内设置有预埋件,预埋件的引出部分朝向内外墙体并与内外墙体固定;上下相邻的复合材料幕墙单元之间错位排列,复合材料幕墙单元表面涂以弹性结构胶,弹性结构胶上覆以薄型金属片。
所述的复合材料幕墙单元为GRG(预铸式玻璃纤维增强石膏成型品)、GRC(玻璃纤维混凝土)和GRP(玻璃增强热固性塑料)中的一种。
所述的薄型金属片选自不锈钢、钛、铜等金属。
所述的薄型金属片由下而上叠砌而成;上下薄型金属片的叠合部分为:10mm。
每块复合材料幕墙单元的外表面边缘处设置有直角槽,与直角槽匹配有铝型材,铝型材的纵截面为“T”形,铝型材的横边端面上还设置有压片;其竖边端面与复合材料幕墙单元的贴合处用紧固件固定,横边端面一端恰与直角槽吻合,另一端面上设置有紧固件与压片连接;每块复合材料幕墙单元与其下方靠近的两块复合材料幕墙单元之间形成“T”型缝隙;“T”型缝隙之间安装有高性能橡胶预制件,橡胶预制件通过铝型材和压片固定。(本段所述的横边和竖边仅仅为“T”形结构的正常书写的名称,实际上,根据不同造型的内外墙体,某处的“T”形结构可能会是倾斜、倒置、横倒等位置)
所述的复合材料幕墙单元内侧至内外墙体的之间的距离为:600mm~1000mm。
为了保证隔热绝缘,在复合材料幕墙单元内侧以挂式、贴式或钉式安装有绝缘隔热块。
更进一步,为了安装方便,可以在内外墙上预先安装金属支撑框架。
上述单层结构金属幕墙的建造方法,其步骤为:1)通过数控生产复合材料幕墙单元得到绝对精确的复杂造型予以拼接而成内、外墙整体造型;2)再以薄规格金属片以弹性结构胶贴合在复合材料之表面。以达成建筑师要求的造型金属实体感效果。
本发明在防水、位移、防火、绝缘隔热和维修上都做了细致考量:
1、防水:本方法利用物理学原理,由下而上叠砌概念,简易说以瓦片的底层是木质基层,中国传统建筑、日本神庙、欧美新式住宅流传至今上千年也不造成漏水的概念来施作。
2、位移:结构层间变位、震动、温差都会造成位移,因此本体系是采用单元式例如:投影立面5M×8M为单元。四周都有变形缝的设计最终根据单体建筑允许变型量的设计而决定铝型材伸缩缝的大小。
3、防火:由于基层复合材料GRG、GRC皆为防火A级,金属材料也为A级,因此本体系都为A级防火。
4、隔热绝缘:在幕墙背面以绝缘隔热块以挂式、贴式、钉式皆可轻易施作。
5、维修:本方法最大特色,不需像一般幕墙,须双层式幕墙,一为防水隔热层,一为装饰层。所有维修可内、外同时进行操作,真的内装饰层与外幕墙间有600mm-1000mm维修通道,可节省空间的利用以及资源的浪费。
本发明无论在生产、制造过程中都以可持续性的数控生产,环保节能的制造过程提高双曲金属的精度,简易而成熟工艺降低施工难度,大幅改善造价,节约资源或空间的浪费,把复杂数字建筑工程提升到现代化科技工业的行列中。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明复合材料的安装结构示意图;
图3为本发明橡胶预制件的结构示意图;
图4为本发明的纵截面结构示意图(部分);
图5为图4的垂直方向上的纵截面结构示意图(部分);
图中:1、复合材料幕墙单元 2、预埋件 3、结构胶 4、薄型金属片 5、铝型材 6、压片 7、橡胶预制件。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。
如图1、图2和图3所示,一种单层结构金属幕墙体系,包括若干块数控生产的复杂造型的复合材料幕墙单元1,若干复合材料幕墙单元1拼接为内外墙体造型;所述的复合材料幕墙单元1内设置有预埋件2,预埋件2的引出部分朝向内外墙体并与内外墙体固定;上下相邻的复合材料幕墙单元1之间错位排列,复合材料幕墙单元1表面涂以弹性结构胶3,弹性结构胶3上覆以薄型金属片4。
所述的复合材料幕墙单元1为GRG、GRC和GRP中的一种。
所述的薄型金属片4选自不锈钢、钛、铜等金属。
所述的薄型金属片4由下而上叠砌而成;上下薄型金属片的叠合部分为10mm。
每块复合材料幕墙单元1的外表面边缘处设置有直角槽,与直角槽匹配有铝型材5,铝型材5的纵截面为“T”形,铝型材5的横边端面上还设置有压片6;其竖边端面与复合材料幕墙单元1的贴合处用紧固件固定,横边端面一端恰与直角槽吻合,另一端面上设置有紧固件与压片6连接;每块复合材料幕墙单元1与其下方靠近的两块复合材料幕墙单元1之间形成“T”型缝隙;“T”型缝隙之间安装有高性能橡胶预制件7,橡胶预制件7通过铝型材5和压片6固定。(本段所述的横边和竖边仅仅为“T”形结构的正常书写的名称,实际上,根据不同造型的内外墙体,某处的“T”形结构可能会是倾斜、倒置、横倒等位置)
所述的复合材料幕墙单元1内侧至内外墙体的之间的距离为:600mm~1000mm。
为了保证隔热绝缘,在复合材料幕墙单元1内侧以挂式、贴式或钉式安装有绝缘隔热块。
为了安装方便,可以在内外墙上预先安装金属支撑框架。
使用时,按照以下步骤实施:1)通过数控生产复合材料幕墙单元得到绝对精确的复杂造型予以拼接而成内、外墙整体造型;2)再以薄规格金属片以弹性结构胶贴合在复合材料之表面。以达成建筑师要求的造型金属实体感效果。
建造费用比较:
案例一:按照《三维冲压满焊抛光式铝幕墙》所述方法,需要约4000欧元/m2;案例二:按照《三维拉锚式金属幕墙》所述方法,需要约2500美金/m2;案例三:按照《三维折冲压式金属幕墙》所述方法,需要约3500美金/m2;按本发明方法,需要约4000人民币/m2

Claims (8)

1.一种单层结构金属幕墙体系,其特征在于:包括若干块数控生产的复杂造型的复合材料幕墙单元,若干复合材料幕墙单元拼接为内外墙体造型;所述的复合材料幕墙单元内设置有预埋件,预埋件的引出部分朝向内外墙体并与内外墙体固定;上下相邻的复合材料幕墙单元之间错位排列,复合材料幕墙单元表面涂以弹性结构胶,弹性结构胶上覆以薄型金属片;每块复合材料幕墙单元的外表面边缘处设置有直角槽,与直角槽匹配有铝型材,铝型材的纵截面为“T”形,铝型材的横边端面上还设置有压片;其竖边端面与复合材料幕墙单元的贴合处用紧固件固定,横边端面一端恰与直角槽吻合,另一端面上设置有紧固件与压片连接;每块复合材料幕墙单元与其下方靠近的两块复合材料幕墙单元之间形成“T”型缝隙;“T”型缝隙之间安装有高性能橡胶预制件,橡胶预制件通过铝型材和压片固定。
2.根据权利要求1所述的一种单层结构金属幕墙体系,其特征在于:复合材料幕墙单元为GRG、GRC和GRP中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种单层结构金属幕墙体系,其特征在于:所述的薄型金属片选自不锈钢、钛或铜金属。
4.根据权利要求1所述的一种单层结构金属幕墙体系,其特征在于:所述的薄型金属片由下而上叠砌而成;上下薄型金属片的叠合部分为10mm。
5.根据权利要求1所述的一种单层结构金属幕墙体系,其特征在于:所述的复合材料幕墙单元内侧至内外墙体的之间的距离为:600mm~1000mm。
6.根据权利要求1所述的一种单层结构金属幕墙体系,其特征在于:在复合材料幕墙单元内侧以挂式、贴式或钉式安装有绝缘隔热块。
7.根据权利要求1所述的一种单层结构金属幕墙体系,其特征在于:在内外墙上预先安装金属支撑框架。
8.如权利要求1所述的单层结构金属幕墙的建造方法,其特征在于:
其步骤为:1)通过数控生产复合材料幕墙单元得到绝对精确的复杂造型予以拼接而成内、外墙整体造型;2)再以薄型金属片以弹性结构胶贴合在复合材料幕墙单元之表面。
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