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摘要：本文介紹了超大鋁板幕墻的深化設計及加工，對四點掛接式超大鋁板的安裝設計，結構計算，及鋁板加工進行了設計及分析。
關鍵詞：超大鋁板;掛接式;鋁板背筋;鋁板加工
1 引言
隨著建筑業的不斷發展，在大型公共建筑上建筑師為了滿足視覺效果，體現建筑大氣之感，建筑幕墻大分格面板設計開始廣泛應用。鋁單板外觀形狀可以多樣化且色澤豐富持久，是建筑師常用的建筑材料之一。
目前對于超大鋁板幕墻的設計存在兩大難點。首先是超大鋁板安裝難度大，安裝速度和精度不好控制。其次是超大鋁板面積大，難以保證強度（詞條“強度”由行業大百科提供）及板面平整度等問題，尤其是在臺風多發區，對于超大鋁板幕墻的設計及加工提出了更高的要求。
本文即是針對此廈門英藍國際金融中心項目的掛接式超大板塊鋁板幕墻系統在強風壓（詞條“風壓”由行業大百科提供）條件下的設計及加工問題進行解析。
廈門英藍國際金融中心是廈門市標志性建筑，位于廈門島的東端海岸線上，展示出擁抱海峽的開放姿態，建筑呈大型門型風格，屬國內單體少有的建筑物，整體氣勢恢宏，建筑細節處理上又不失優雅入微，建成后將成為海峽兩岸金融中心的核心坐標，建筑面積約30萬平米：幕墻面積13萬平米;單體規模之大囯內少有，整體氣勢恢宏，建筑細節處理上又不失優雅入微，建成后將成為海峽兩岸金融中心的核心坐標。
本項目所在地為福建省廈門市，風壓設計年限50年，城市基本風壓0.8KN/㎡，基本風壓幾乎是內陸城市的2倍，且安裝方式為四點掛接。這就需要在設計方面鋁板幕墻系統不僅滿足超強受力要求，還需保證安裝的便捷性和可控性。在加工方面進行設計及深度把控，保證超大鋁板板塊表面平直度等質量要求，從而保證安裝效果，滿足驗收標準。
2 鋁板背筋系統設計
本文中的超大鋁板板塊最大尺寸4410mmx1355mm，采用四點掛接體系，因此鋁板背筋是鋁板受力的第一道屏障。鋁板背筋系統直接承受鋁板板面傳遞的荷載（詞條“荷載”由行業大百科提供），然后通過四個掛接點將力傳遞至鋼立柱上。因此鋁板背筋系統設計是保證整個系統保證受力和實現最終效果的關鍵。
2.1鋁板背筋設計原則
鋁板背筋的連接方式通常為植釘的方式，此種連接使加強筋與鋁板面材之間屬于點狀固接，且由于人工固定螺母（詞條“螺母”由行業大百科提供）是扭緊力矩的隨意性，易造成板面由于點狀繃緊產生變形（詞條“變形”由行業大百科提供）。
本文中超大鋁板板塊背筋連接設計為硅酮耐候結構膠連接，此種連接使加強筋和鋁板面材之間形成線性固接。且為保證背筋連接的長效安全性，在結構膠固接的基礎上增加了焊釘進行機械連接，作為安全附加措施。
為保證鋁板板面的強度、板面平整度及鋁板跨中撓度變形及掛接要求，背筋系統根據鋁板的受力特點設計為主次兩種，均為閉口型材，具有強度高，易組裝等特點。(圖1和圖2)
2.2鋁板計算簡圖
根據上述分析，繪制鋁板計算簡圖，初步確定主次背筋布置尺寸及掛點位置。鋁板計算形式為四點支撐，豎向布置兩道主背筋，橫向布置兩道主背筋，其余背筋采用次背筋。待有限元（詞條“有限元”由行業大百科提供）計算分析確定。(圖3)
2.3強度計算
根據上述鋁板計算簡圖建模，進行有限元分析，本項目鋁板面板材（詞條“板材”由行業大百科提供）質選用3003-H14，鋁板背筋材質選用6063-T6。
鋁板板面強度滿足計算要求
鋁板背筋強度滿足計算要求
2.4撓度計算
鋁板撓度滿足計算要求
鋁板背筋撓度滿足計算要求
通過上述計算分析驗證了主次背筋布置的方式，在四點掛接下鋁板自身的強度和撓度均滿足設計要求，且通過軟件可求得四點的支座反力，用于計算分析鋁板的掛接系統。
3 鋁板掛接系統設計
原設計方案為4mm鋁合金連接耳板安裝于鋼立柱上，在鋁板背筋上安裝不銹鋼連接掛軸，直接將鋁板通過掛軸直接掛在連接耳板上，此種方式無法安裝調節，不能滿足鋁板的安裝精度要求。
通過分析板塊規格和安裝方式等特點，將大板塊鋁板幕墻設計為單元體式系統，鋁板掛接系統為三維可調節的鋁合金掛接系統，進出方向和高度方向均為雙調節設計，滿足鋁板加工誤差調節，鋼龍骨（詞條“龍骨”由行業大百科提供）安裝誤差調節等。通過受力計算確定掛接系統的材質為6061-T6。(圖4、圖5、圖6)
由于掛接點在鋁板內部，為保證鋁板的安裝便捷性將左右限位設計在鋁板兩側邊部，即單塊鋁板吊裝安裝完畢后，再安裝左右限位裝置，調整好尺寸后再進行下一塊鋁板的安裝。(圖7)
4 鋁板加工設計
為保證超大鋁板的背筋系統組裝滿足設計要求及平整度等外觀要求，在鋁板加工中需要對加工過程層層把控，從鈑金加工到背筋安裝到植釘到噴涂到結構膠粘接等均進行質量控制。
4.1加工工序要求
主次背筋之間采用角鋁及螺釘連接，要求鋁板背筋安裝時，安裝按照以下工序進行加工。由于超大鋁板加工的特殊性，在加工工序中，設置板面打磨調整平整度和加工廠預拼裝等工序，在預拼裝工序滿足設計要求后，才可進行鋁板噴涂。
4.2焊釘技術及質量要求
本項目單層鋁板加勁肋的固定采用電栓釘，但在加工時應確保鋁板外表面不變形、褪色，固定應牢固。植釘間距 350mm以內均布。
焊栓質量要求
a、用扳手扳彎到30°，無裂痕或脫落;(圖8)
b、用錘子錘彎到30°，無裂痕或脫落;(圖9)
c、扭力達到31.6kgf.cm，無脫落、斷釘;(圖10)
d、要求等強度焊接，且拉力≥2000N。并經拉拔測試進行檢驗。
4.3背筋安裝技術及質量要求
在焊釘安裝及測試結束后，安裝背筋。背筋按照鋁板加工圖先安裝豎向兩道主背筋(豎向主背筋通長布置)，再安裝橫向兩道主背筋，最后安裝次背筋。橫、豎背筋交接處采用L40X4鋁合金角鋁固定。角鋁兩個方向分別安裝4-ST4.8x22不銹鋼自攻釘與主、次背筋螺接，確保連接部位的牢固。
另外加強筋與鋁板折邊不適宜進行牢固連接，因為在溫度變化下，鋁板與加強筋受影響的長度變形量不同，如果兩頭牢固連接將影響鋁板的自由伸縮。加強肋與折邊連接的越牢固，越容易對鋁板造成損害。因為鋁板在噴涂烘烤的高溫條件下，極易受重力影響而變形，大板面鋁板在烘烤前，應該首先安裝好加強肋。而且噴涂后再利用閃光焊接技術固接加強肋，可能會導致板面出現變形痕跡。
綜上所述，加強肋安裝的正確方式可總結為：在鋁板噴涂前安裝加強肋，加強肋兩頭不要與折邊連接且預留2mm左右的伸縮縫。(圖12和圖13)
4.4板面尺寸初檢驗技術及質量要求
在全部背筋安裝完畢并鎖緊后，首先對板面平整度進行檢測。我國相關行業規范和標準中關于金屬幕墻平整度的內容，如《GB/T23443-2009建筑裝飾（詞條“建筑裝飾”由行業大百科提供）用鋁單板》、《GB50210-2001建筑裝飾裝修工程施工質量驗收規范》等，要求幕墻表面平整度≤2mm，采用靠尺或塞尺進行檢測。
同時對基層厚度、長度、寬度、對角線、對邊尺寸、折邊角度及折邊高度等進行檢測。并符合《GB/T23443-2009建筑裝飾用鋁單板》中7.3的要求。(圖14)
4.5預拼裝技術及質量要求
鋁板在面層噴涂前要進行板塊的預拼裝，此做法目的在于通過相鄰板塊的預拼裝模擬現場的安裝后效果。對板面的尺寸及交接部位的角部處理方式進行校核，若出現縫隙過大或者過小，就一定存在板面尺寸的偏差，并及時做出調整，為后續的現場安裝提供便利，很好的避免了返工的情況發生。(圖15)
4.6鋁板噴涂技術及質量要求
鋁板表面為PVDF氟碳噴涂處理，采用“三涂兩烤”工藝。三涂涂層的厚度≥40μm±5μm。其中面漆層厚度(20~30μm)，罩面漆涂層(5~10μm)。平均膜厚42μm，最小局部膜厚39μm。檢測依據應符合《GB/T23443-2009》及《GB/T4957-2003》要求。
4.7背筋兩側粘結結構膠技術及質量要求
鋁板噴涂結束后，對鋁板背筋兩側粘結結構膠(此目的在前文中已講過，不再贅述)，要求粘結結構膠之前應清潔注膠部位的材料表面。因結構膠的黏附力依賴于表面的接觸，因此，在使用結構膠之前，一定要確保需要黏附的表面干凈、干燥、無油污和灰塵。如果表面有殘留物，將會影響結構的黏附效果。同時結構膠的黏附效果也會受到環境的溫度和濕度的影響。一般來說，結構膠廠家使用時需要將溫度控制在15℃至30℃之間，濕度控制在30%至75%之間。如果溫度過低或者濕度過高，結構膠的黏附效果也將受到負面影響。打膠量需要掌握得當。太多或太少，都會影響結構膠的黏附效果。(圖16)
4.8鋁板出廠前尺寸終檢驗
鋁板各項加工工序均完成后，在出廠前要求對板面尺寸進行最終的檢驗，技術及質量要求與初檢驗一致。確保合格后方可發至現場。對不符合要求的板進行調整，直至滿足各項要求方可離廠。(圖17、圖18、圖19)
通過以上對鋁板加工設計控制，鋁板的背筋組裝及外觀效果滿足相關規范及項目驗收標準。
5 結語
隨著幕墻的不斷發展，建筑形式更加的多樣化和個性化，所以對于幕墻工程師來說，要對每個系統設計及加工精益求精，才可以保證幕墻的最終實現效果。
本文通過上述對沿海城市強風環境下，大板塊的背筋及掛接系統的設計及受力分析，和對鋁板加工過程中的加工工序及質量把控，來保證超大鋁板的加工質量、外觀要求及鋁板的受力和安裝要求，滿足設計的最終效果。
本文中所介紹的內容是在設計與施工中一些經驗總結，望與幕墻同仁共同分析與探討
參考文獻
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作者單位：北京凌云宏達幕墻工程有限公司
