大跨度双曲铝板的加工和安装方式分析

摘 要：大跨度双曲铝板是建筑幕墙结构的重要组成部分，因其本身质量较大，故承重难。为提升建筑美观性，需合理其加工和安全方式。本文概述了大跨度双曲铝板的加工和安装方式，并结合实际工程进行分析，以为大跨度双曲铝板施工提供可行性借鉴。

关键词：大跨度;双曲;铝板;加工;安装方式

中图分类号：TU767 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2022）02-0038-03

近年间，我国建筑行业获得了空前的发展，随之而来承接的高层建筑工程项目的数量也日益增多[1]。在高层建筑施工过程中，基于幕墙施工材料及其加工和安装方式的探究，成为保障工程顺利进展的基础。在传统结构的材料应用于建筑外墙施工中，使用脚手架安装方式具有极大的局限性，也是建筑材料安装后出现质量问题的主因。为改变该问题，通过在大跨度双曲铝板中，应用双曲铝单板铝钣金件数字化制造技术，可以数字形式表达和存储铝板加工并协同铝钣金网络制造工艺等作为技术改进措施，来满足工程建设的整体要求。现结合工程建设概况，就大跨度双曲铝板的加工和安装方式分析如下：

1背景介绍

在幕墙材料应用领域，以数字量为载体的制造模式逐渐改变了以往传统的模拟载体加工方法[2]。以新材料的应用作为改革的核心重点，着重就工艺、工装设计和数控代码生成中，通过构筑面向工艺链数字化定义制造模型。在基本的加工手段上，CAD/CAM技术奠定了數字化设计制造的基础。以大跨度双曲铝板加工为例形成了以产品及零件表达、数字化形式精确传递为基础的技术，且还以二维CAD或三维CAD的应用，为建筑行业提供了新的范例。

2工程概况

某工业园为五栋建筑，建筑总面积30 000 m2，为剪力墙框架结构。外墙以红砖虹浇注，外装饰为外墙漆和条砖。受建筑年限过久，外装饰残破影响。为降低建筑隐患，近期采用后置铝塑板幕墙、隐框玻璃幕墙、空调架、广告灯箱等对外墙装饰予以改造.外墙铝塑板幕墙面积1.5万m2的建筑外装饰。

此次幕墙面板材料选择双曲幕墙铝单板，材料以铝合金板材为主，该材料可制作不同的弧、弯、曲、圆、角等形状，造型独特，现代新颖，能打造出不同的个性化建筑风格，具有良好的外观展示效果。充分体现设计师和业主的意念和构想，满足不同施工要求。同时双曲铝单板具有良好的密封性，采用内部防水结构并进行打搅密封处理，具有良好的防水性。表面采用优质氟碳漆喷涂，耐候性好，使用寿命长。

2.1应用目的

明确大跨度双曲铝板加工制造过程，并具其安装方式和安装流程进行总结。

2.2应用原理

进行半球形组件拉深成形的数值分析，建立精确计算成形过程的应力、应变分布以及组件外形、厚度分布的力学模型，是研究起皱和破裂的基础，为预测成形过程可能出现的起皱、破裂等缺陷，并确定其中的一些重要工艺参数提供了理论依据。另外，进行半球形组件拉深分析，型性认识复杂曲面零件成形。因为半球形拉深件具有不同区域特性要求，这些典型区域可以组合出很多复杂曲面组件，研究复杂曲面组件的成形，一样需要分析这些区域。

半球形件拉深与一般平底筒形件拉深不同，双曲铝板厂家针对其特点，采用数值算法进行详细的理论分析的论述尚不多见，通过对半球形组件拉深成形过程分析研究，建立了一个方便快捷的数值算法对其成形过程进行模拟计算，得到零件的应力应变和外形厚度分布。这个算法可以用来研究筒形件、锥形件等成形的规律以及工艺参数对组件成形的影响，有助于进一步研究起皱和破裂，应用于钣金件智能化生产，对半球形组件拉深过程中的压边力等进行实时控制。双曲铝单板厂家的操作工熟练掌握钣金工艺技术是非常必要的，有利于钣金件生产管理，是提高产品质量和降低成本的重要保证，是把双曲铝板价格从1 500元/m2定格到450～800元/m2的可接受区间范围的坚实基础[3]。如图1所示。

2.3加工工艺和安装过程

2.3.1加工工艺

双曲铝单板的加工步骤涵盖钣金加工、喷涂两方面。其中前者的加工环节，主要是对双曲铝单板外观和尺寸的“大方向”加工。施工所需的形状和尺寸，均需采用切割、翻边、弯曲、焊接、研磨等技术;该部分技术确定了铝单板弧和外观的重要参数。涂装是对加工过的铝板进行表面处理;喷雾器有手动喷雾器（不限数量、不限颜色）和机械喷雾器（仅适用于普通平板）两种;尤其可通过在加工双曲铝单板前，通过涂装前预处理，取得最佳效果。双曲铝单板的加工工艺上，选材以高等级铝合金为主，工艺处理上采用模压成型，表面喷涂美/烤漆制作成形幕墙施工环节，安装后的双曲铝单板幕墙系统表面颜色多样、平整度好、耐风压性能良好。在现代建筑中，双曲铝板的施工工艺层面，极具现代感、系统设计也更趋合理，满足系统功能的需求效果更佳。

2.3.2加工方式

热加工成型方法：所谓的热成型是将铝单板滚弯处理，然后根据此前设置的要求，弯曲到大概的双曲形状之后，加热。然后将铝单板放在模具上，用锤子等工具进行敲打成型，这样整个成功下来不仅能够保证产品的外观质量，也可适用于模型比较小的模具。此外，还有滚弯加工的成型方法也是在双曲铝单板加工工艺中常见的一种加工工艺;该工艺是在滚弯机上面做了一些小范围的调整，这种调整可以成型出有规则的双曲铝单板，但其使用加工范围和第一种方式相比较小，故局限性更大。

3D双曲铝单板是双曲铝单板厂家制造技术水平和能力的主要标志。受双曲铝单板外观展示性能影响，为打造个性化的建筑，需严格各种曲率设计加工，满足施工方个性化施工要求。

2.3.3安装过程

（1）用电梯等垂直输送设备将双曲铝板和附件输送到各施工场所。将铝板及配件用电梯等垂直运输设备运至各施工点上。

（2）清洗内面侧铝板表面和直立的柱框架，方法为，在铝板表面用机械磨擦的方法加工出直线纹路，用以刷除铝板表面划痕和装饰铝板表面。

（3）铝单板墙面和轻钢龙骨墙连接中，整个单曲铝板均可固定于铝板上。

（4）内装无缝拼接安装和固定上，先用电钻在龙骨上相应位置进行转孔，再用平头（沉头）铝拉钉铆接;外装有胶缝板安装固定中，以铝角码连接孔钻进龙骨，再用钢转尾螺丝（即法兰螺丝/凤尾钉）固定。

（5）铝板试拼装作为进场的关键程序，需在安装前将铝板稍固定于龙骨上，严格安装环节的精度控制，对板块进行紧固调整。

（6）严格铝板编号/数量等对铝板进行上墙安装。

（7）进行铝板安装中，着手于正面、大面积、转角部位等加以安装，严格由上往下安装顺序。

（8）严格设计图纸要求，为有效减少螺栓安装，需牢固连接铝板与龙骨;确保其运行可靠。

（9）加工安装环节，针对幕墙转角、周边墙体、上下封口等焊接部位的处理上，需满足设计图纸要求，尤其做好期间的焊缝处理。

（10）节点构造及收口处理上，需对墙板节点进行安装。

（11）严格板块间缝隙安装，高低要符合面板接口处要求。

（12）以塑料薄膜或其他材料覆盖安装后的铝板，以防止污染。

2.4应用可行性分析

双曲线包括单叶双曲面、双叶双曲面和旋转双曲面[4]。钣金加工主要对双曲铝单板外观和尺寸的“大方向”加工。加工技术采用切割、翻边、弯曲、焊接、研磨等技术将铝单板加工成施工所需的形状和尺寸;该部分的技术确定了铝单板弧和外观的重要参数。喷涂、涂装是对加工过的铝板进行表面处理。应用手动涂装的优点之一是不管数量多少，什么颜色都可以使用。但现在也有手动和机械相结合使用的新型喷涂方式。双曲铝单板需要涂装前预处理，才能取得最佳效果。

本次幕墙施工中，通过成功研究成功应用于某地下空间及公园工程、体育演艺中心工程中，尤以造型奇特、且具空间多维性的不规则造型曲面铝板幕墙工程施工著称。双曲铝板钣金加工中，首先对平板进行裁剪、按照需加工尺寸，然后将铝单板裁剪到特定尺寸，再对铝单板进行折边。随之根据铝单板需求进行铝单板成型。将铝单板做出所需形状。焊接和打磨工序以确保铝单板整体看上去更美观，即成一个铝单板的半成品。表面喷涂环节，先对半成品的铝单板进行除油处理，然后清洗铝单板。对铝单板进行铬化处理，使铝单板表面形成一层铬化层，再对产品烘干;较近给铝单板表面喷上所需涂料;然后再行烘干。在板块的折边处增设边肋进行补强，采用3 mm厚的单铝板在季节温差较大的地区设置边肋补强;补强中肋性能上，抗拉强度34 N/mm2（金属与金属粘接）。抗剪强度36 N/mm2（金属与金属粘接）。固化温度20 ℃以下15～50 min，20 ℃以上1～20 min，2～3 h达到大强度;从生产工艺上是面板上按板块折边尺寸刨槽折边。将边肋型材按板块所需尺寸予以截断组装;配合时常出现框小/板折边尺寸过大。为保工期、不费料，避免强行装配，造成板面产生装配应力，不是边肋变形就是板面受压变形。导致板块在温度和空气膨胀力作下产生向外的变形现象。安装外墙铝单板时，首先要在钢制背板上，然后根据钢制背板固定角码。钢背板定位后，将主龙骨插入钢背板上副车架的凹槽中，然后紧固压板上的螺栓，焊接副龙骨。铝单板和副车架的结合完成后，开始安装在主车架上。铝板与铝板之间的间隙一般为10～20 mm，用硅酮密封胶或橡胶条等弹性材料密封。在竖缝内放置一根衬条。严格《JGJ133-2001金属与石材幕墙工程技术规范》[《JGJ133-2001 Metal and stone curtain wall engineering technical specification》]行业标准;需在编制铝板、石材幕墙产品标准和编制这两种产品的标准图集时得以解决安装问题。

3研究综述

利用BIM技术，实现地大跨度双曲铝板加工安装中，通过模拟加工、安装方案和施工工序，提取各控制点坐标;通过全站仪进行现场及工厂同坐标定位放线、预拼装;靠模进行骨架及面板精装定位;通过合理选材、加工工艺优化等，实现了对施工难度的降低，加大程度地提高了施工效率，实现了安装零误差、零返工。利用BIM技术导出的施工图与材料加工图控制吊杆标高点，形成满足要求的单曲异形铝板吊顶弧度，最终完成双曲异形铝板吊顶系统[5-6]。为解决铝板金属幕墙结构为由下往上外悬挑的双曲面造型常规施工中存在的操作不便、空中焊接误差大且焊接质量不易控制等难题，基于BIM的双曲面金属幕墙模块化钢骨架的加工制作技术、基于BIM的双曲面金属幕墙模块化施工技术应用，保证了外立面效果及工期的完美履约。

本次施工中，基于大跨度双曲铝板的加工和安装方式探究，在使用后，以其重量轻、钢性好、强度高、抗拉强度高、耐候性和耐腐蚀性性能良好等优势，为工程的顺利进展奠定了坚实的基础。

4结语

高层建筑幕墙装饰施工作为一项专业技術要求较高的工作，易受诸多因素影响导致加工和安装效果不佳，故要求相关人员对幕墙施工全过程予以详细掌握、严格按照规范流程实现完善的操作效果，行质量控制，强化应用流程化施工技术并加以管控、以此达到对原材料质量控制及施工现场安全管理的效果，进而达到满足高层建筑幕墙装饰施工综合质量的效果。

参考文献

[1] 沈水静.复合金属屋面系统在体育场屋面工程中的应用[J].中国建筑防水，2021（2）：25-29.

[2] 王学农.一种双曲铝板新型加工装置[P].CN213436447U，2021- 06-15.

[3] 王学农.一种双曲铝板加工用可调节双曲辊轴[P].CN213436497U， 2021-06-15.

[4] 林娜，杨新辉，包军良，等.双层双曲面穿孔烤瓷铝板幕墙设计与施工研究[J].中国建筑金属结构，2021（10）：70-71.

[5] 孙鹏，陈静.双曲面铝板造型设计及加工的简化方法与运用[J].中国房地产业，2021（4）：175.

[6] 薛广尉.基于BIM技术的双曲面异形铝板吊顶施工技术研究[J].工程技术研究，2021，6（9）：14-16.

Analysis of Processing and Installation Mode of Long-span Hyperbolic Aluminum Plate

AI Xing

（Fangda New Material （Jiangxi） Co.， Ltd.， Nanchang  Jiangxi  330096）

Abstract： Long span hyperbolic aluminum plate is an important condition for building curtain wall structure. Because its quality is not enough to bear load， it is to improve the beauty of the building. This paper summarizes the processing and installation methods of long-span hyperbolic aluminum plate， and analyzes it combined with the actual project， which can provide a feasible reference for the construction of long-span hyperbolic aluminum plate.

Keywords： long span; hyperbolic; aluminum plate; processing; installation

收稿日期：2021-12-15

作者简介：艾兴（1985—），男，江西高安人，本科，工程师，研究方向：幕墙铝单板的加工工艺。