專利名稱：彈性成型法建造的曲面建筑幕墻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及曲面建筑幕墻、屋面或天花領(lǐng)域，特別是涉及一種幕墻面板通過
彈性變形形成曲面的曲面建筑幕墻。
背景技術(shù)：
追求曲線美已成為現(xiàn)代建筑的最大特點(diǎn)之一，選擇合適的建造方法來滿足曲面建 筑幕墻建造的建造成本和建筑效果要求，一直是建筑師和幕墻工程師共同面對(duì)的棘手課 題。曲面建筑幕墻的現(xiàn)有建造方法主要有澆注成型法、塑性成型法和平面擬合法三種。 澆注成型法一般在模具中澆注成型，對(duì)曲面造型的模擬比較好，這種方法的主要 代表產(chǎn)品有GRC構(gòu)件和鑄鋁構(gòu)件等。塑性成型法又具體分為雕塑、熱塑性和冷塑性三種，雕 塑成型法的主要代表產(chǎn)品有石雕構(gòu)件等；熱塑性成型法一般要使用模具，加熱平板后依靠 重力產(chǎn)生塑性變形，主要代表產(chǎn)品有熱彎玻璃等；冷塑性成型法一般也是在模具的襯托下， 通過夾持點(diǎn)拉彎產(chǎn)生塑性變形，也常被稱為冷彎成型法，主要代表產(chǎn)品有拉彎鋁型材、拉彎 鋁板等。平面擬合法分為折面法和臺(tái)階法二種，折面法一般用通過特征點(diǎn)的平板來模擬曲 面，用三角形平板來建造球面就是用折面法建造曲面建筑幕墻的代表；臺(tái)階法一般用一系 列的臺(tái)階來模擬曲面，對(duì)于本來是斜面的幕墻，采用臺(tái)階法時(shí)，用通過特征點(diǎn)的垂直面和水 平面來代替曲面，將每層的幕墻建成垂直面，并在每層設(shè)一個(gè)臺(tái)階過度。 曲面建筑幕墻的三種現(xiàn)有建造方法，建筑效果較好的澆注成型法和塑性成型法建 造成本較高，建造成本較低的平面擬合法建筑效果較差，曲面建筑幕墻的三種現(xiàn)有建造方 法都位于建筑效果和建造成本的兩個(gè)極端，現(xiàn)有技術(shù)中缺少一種建造成本較低，建筑效果 較好的建造方法。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有幕墻曲面整體外形流暢美觀和節(jié) 約成本兩者不能兼顧的缺陷，提供一種幕墻面板通過彈性變形形成曲面的曲面建筑幕墻。 本實(shí)用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的 —種彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其包括面板和固定裝置，其特點(diǎn)在于，該面 板通過該固定裝置形成彈性變形而具有曲面。 較佳地，該面板安裝完成后具有因彈性變形而形成的預(yù)應(yīng)力。 較佳地，該幕墻還包括夾持點(diǎn)，該固定裝置為夾持點(diǎn)的支座，面板的曲面是通過在 面板上布置夾持點(diǎn)，通過夾持點(diǎn)的支座對(duì)面板施加面外位移，使面板產(chǎn)生彈性變形而形成 的。 較佳地，該幕墻還包括骨架，面板通過該骨架固定在墻壁上。 較佳地，該固定裝置包括若干組緊固件和與該緊固件配合的壓板，面板的曲面是 通過調(diào)整該緊固件和面板之間的壓板帶動(dòng)面板端部的若干點(diǎn)到達(dá)預(yù)定位置而形成的。 較佳地，該固定裝置為若干固接在面板上的掛鉤，其與墻壁上對(duì)應(yīng)的掛接部件相掛接，面板的曲面是通過調(diào)整掛接部件的位置使面板發(fā)生彈性變形而形成的。 較佳地，該固定裝置為粘膠，面板的曲面是通過預(yù)先將骨架拉彎成預(yù)定的曲面，之
后將面板通過該粘膠粘結(jié)在骨架上而形成的。 較佳地，該面板為不帶有副框或者帶有副框的面板。 較佳地，該面板為無骨架的面板，通過支座固定在墻壁上。 較佳地，該固定裝置包括骨架，該面板通過骨架固定在墻壁上，該骨架為直骨架或 者彎骨架。 較佳地，該骨架為鋼材、鋁材或不銹鋼材。 較佳地，該面板為用于幕墻、屋面或天花的面板。 較佳地，該面板為玻璃面板、金屬板、人造板或者石材。 本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于本實(shí)用新型提供的曲面建筑幕墻外形流暢美 觀，外觀效果可與在安裝前應(yīng)用澆注成型法、塑性成型法加工成弧形和曲面再按常規(guī)方法 安裝的曲面幕墻相媲美，但成本較低；與平面擬合法構(gòu)造的曲面建筑幕墻相比，又具有更流 暢、美觀的曲面效果，從而較好地解決了曲面建筑幕墻外觀效果與成本之間的矛盾。另外， 本實(shí)用新型也可應(yīng)用于建筑屋面或天花等領(lǐng)域中。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的曲面建筑幕墻及彈性成形方法的示意圖，圖中示出 了采用壓板調(diào)節(jié)的方法。 圖2a、圖2b和圖2c為本實(shí)用新型的幕墻面板的成形過程圖。 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2的曲面建筑幕墻及彈性成形方法的示意圖，圖中示出 了采用掛鉤的方法。 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例3的曲面建筑幕墻及彈性成形方法的示意圖，圖中示出 了采用粘膠的方法。 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例4的曲面建筑幕墻及彈性成形方法的示意圖，圖中示出 了通過夾持點(diǎn)的支座對(duì)平板施加面外位移的方法。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。 本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)在于使幕墻面板形成彈性變形具有一預(yù)應(yīng)力， 進(jìn)而形成施工中所需要的曲面。因現(xiàn)有的工藝都是采用熱彎成型或冷彎成型，這兩種都屬 于塑性成形，而本實(shí)用新型中采用的是面板彈性變形的原理。所謂彈性變形，為材料在受到 外力作用時(shí)產(chǎn)生變形或者尺寸的變化，而且能夠恢復(fù)的變形叫做彈性變形。即受力物體的 全部變形中在除去應(yīng)力后能迅速回復(fù)的那部分變形。而本實(shí)用新型正是將這一性質(zhì)創(chuàng)造性 地應(yīng)用于曲面建筑幕墻領(lǐng)域中，達(dá)到了既曲面流暢、美觀又節(jié)約成本的效果。而使面板形成 彈性變形可以有各種方法，下面給出四個(gè)具體的實(shí)施例進(jìn)行說明。 實(shí)施例1 如圖1所示，本實(shí)施例為采用螺栓和壓板使面板產(chǎn)生彈性變形的方法，而采用這 種方法的幕墻包括面板和固定裝置，其固定裝置包括若干組螺栓和壓板。圖l為采用本方法的一個(gè)局部圖，實(shí)際中面板上布置有若干組螺栓，用壓板31壓在面板1的副框11上，然 后通過調(diào)節(jié)螺栓32，帶動(dòng)幕墻面板端部的幾個(gè)點(diǎn)到達(dá)預(yù)定位置，利用幕墻面板本身具備一 定彈性可彎曲的特點(diǎn)，使幕墻面板彎折成單曲、雙曲等多種造型。對(duì)所有面板采取上述措施 冷彎，就可形成整幅曲面幕墻。 如圖2a-2c所示，下面對(duì)面板彈性變形的原理進(jìn)行描述，該原理同樣適用于實(shí)施 例2和3中。測(cè)量面板定位點(diǎn)，在鋁合金龍骨框內(nèi)根據(jù)玻璃板塊位置通過A、B、C三點(diǎn)確定 一個(gè)平面，將玻璃板塊對(duì)應(yīng)三點(diǎn)約束在A、 B、 C點(diǎn)，將D點(diǎn)根據(jù)放樣測(cè)量的翹曲度值進(jìn)行合 理壓彎到D點(diǎn)后定位。調(diào)整幕墻面板上固定點(diǎn)的高度形成曲面是通過調(diào)整壓板設(shè)置來實(shí)現(xiàn) 的。該玻璃板塊的相對(duì)變形為均勻變形，其相對(duì)變形量在絕對(duì)變形量的30% 50%之間。 若有誤差，可調(diào)節(jié)固定于鋁合金龍骨上的不銹鋼調(diào)節(jié)螺栓，保證安裝。確保面板滿 足翹曲值，四點(diǎn)定位后最終擬合成曲面幕墻中的板塊單元。對(duì)所有玻璃采取上述措施變形， 就可形成整幅曲面幕墻。在實(shí)施過程中，需要通過預(yù)先實(shí)驗(yàn)計(jì)算對(duì)幕墻面板的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行 控制，進(jìn)而監(jiān)測(cè)變形并控制幕墻面板的形狀。 實(shí)施例2 如圖3所示，本實(shí)施例為采用掛鉤使面板產(chǎn)生彈性變形的方法，而采用這種方法 的幕墻的固定裝置為掛鉤。圖2為采用本方法的一個(gè)局部圖，實(shí)際中面板1上布置有若干 組掛鉤12，墻壁4上也固定有對(duì)應(yīng)的若干組掛接件41，通過調(diào)整這些掛接件的位置和突出 的高度，使掛鉤12掛接在掛接件上之后會(huì)隨著掛接件的位置，帶動(dòng)面板1發(fā)生彈性變形，從 而達(dá)到預(yù)定的曲面。對(duì)所有面板采取上述措施冷彎，就可形成整幅曲面幕墻。本實(shí)施例中， 掛鉤相當(dāng)于夾持點(diǎn)，而掛接件相當(dāng)于夾持點(diǎn)的支座，此類幕墻至少包括面板、夾持點(diǎn)和支座 三要素，可以是直接將面板固定在墻壁上，也可以包括骨架，面板通過骨架固定在墻壁上。 實(shí)施例3 如圖4所示，本實(shí)施例為采用粘膠使面板產(chǎn)生彈性變形的方法，而采用這種方法 的幕墻的固定裝置為粘膠。圖3為采用本方法的一個(gè)局部圖，本方法中預(yù)先將骨架2拉彎 成預(yù)定的曲面，之后在骨架2上粘上粘膠5，最后將面板1粘上，面板1就會(huì)隨著骨架2預(yù)先 拉彎好的曲面發(fā)生彈性變形，從而達(dá)到預(yù)定的曲面。對(duì)所有面板采取上述措施冷彎，就可形 成整幅曲面幕墻。 實(shí)施例4 本實(shí)施例中的幕墻包括面板、骨架、夾持點(diǎn)、支座等四個(gè)部分，該面板通過彈性成 型法利用材料的彈性，在平板上布置夾持點(diǎn)，通過夾持點(diǎn)的支座對(duì)平板施加面外位移，使平 板產(chǎn)生彈性變形來形成和保持建筑曲面。如圖5所示，本實(shí)施例為通過夾持點(diǎn)的支座對(duì)平 板施加面外位移，使面板產(chǎn)生彈性變形的方法，而采用這種方法的幕墻的固定裝置為支座。 應(yīng)用于建筑幕墻的大部分結(jié)構(gòu)材料，在一定條件下都滿足虎克定律，應(yīng)力與應(yīng)變成線性關(guān) 系。根據(jù)試驗(yàn)和理論分析，不僅是單個(gè)構(gòu)件，還是面板和附件組合在一起的組件，面板和骨 架組合在一起的單元，也都具有這樣的特性。理論上， 一個(gè)平面板塊，只要夾持點(diǎn)的位置和 數(shù)量控制得當(dāng)，通過夾持點(diǎn)施加面外位移，可以形成任何曲面，關(guān)鍵是控制曲面板塊中的預(yù) 應(yīng)力和變形。對(duì)于曲面建筑幕墻的大部分區(qū)域，曲率較小，曲面精度要求不高，利用彈性成 型法，只要幕墻構(gòu)件因彈性變形產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力不超過材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%，都可以很好的 滿足工程要求，同時(shí)，通過控制板塊接縫部位的夾持點(diǎn)，接縫的高低差和寬度差都較小，具有很好的建筑效果和較低的建造成本。 彈性成型法的主要工藝分為三部分一是準(zhǔn)備按設(shè)計(jì)要求設(shè)有夾持點(diǎn)的平板，并 把與夾持點(diǎn)相連接的支座調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)位置；二是根據(jù)設(shè)計(jì)的安裝順序先連接三個(gè)夾持點(diǎn)， 形成一個(gè)基準(zhǔn)平面；三是給平板施加一定的外力，根據(jù)設(shè)計(jì)的安裝順序連接其它的夾持點(diǎn)。 夾持點(diǎn)對(duì)平板施加的面外位移一般是通過調(diào)節(jié)與夾持點(diǎn)相連接的支座來實(shí)現(xiàn)的，支座應(yīng)具 有很好的三維調(diào)節(jié)功能和剛度，實(shí)際上，支座的位置和剛度決定了曲面的精度。圖5中，利 用固定在鋼支架上的螺栓(夾持點(diǎn)的支座)，對(duì)面板一側(cè)的鋁框b、 d、 f點(diǎn)施加平面外的線 位移，達(dá)到建筑所需外形，面板另一側(cè)邊框a、 c、 e點(diǎn)豎直固定在鋼支架上，無指定位移。 夾持點(diǎn)的面外位置是否準(zhǔn)確，決定了曲面幕墻的精度，因此，夾持點(diǎn)的支座應(yīng)具有 較好的調(diào)節(jié)能力，一般應(yīng)采用粗調(diào)與精調(diào)相結(jié)合的二級(jí)調(diào)節(jié)方案。同時(shí)，夾持點(diǎn)還要具有較 大的剛度和滿足板塊變形的需要，特別是熱脹冷縮。彈性成型法不產(chǎn)生塑形變形，基本上沒 有過度的扭曲，畸變，起皺，開裂等變形缺陷，成品率較高；基本上一次成型，不采用試錯(cuò)法 多次反復(fù)，人工消耗較低；主要對(duì)夾持點(diǎn)施加面外位移成型，不需要模具和能耗；只要合理 布置夾持點(diǎn)，不僅能形成滿意的曲面，還能控制板塊的接縫偏差。 以上四個(gè)實(shí)施例中，面板可以為不帶有副框或者帶有副框的面板，面板可以為無 骨架的面板，通過支座固定在墻壁上；也可以為帶有骨架的面板，通過骨架固定在墻壁上， 如果帶有骨架，則骨架可以為直骨架或者彎骨架。面板的材料可以為玻璃面板、金屬板、人 造板或者石材。并且，本實(shí)用新型的這種面板彈性成形方法也同樣適用于屋面或天花的安 裝施工中。 雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 這些僅是舉例說明，在不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做 出多種變更或修改。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求一種彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其包括面板和固定裝置，其特征在于，該面板通過該固定裝置形成彈性變形而具有曲面。
2. 如權(quán)利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該幕墻還包括 夾持點(diǎn)，該固定裝置為夾持點(diǎn)的支座。
3. 如權(quán)利要求2所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該幕墻還包括 骨架，面板通過該骨架固定在墻壁上。
4. 如權(quán)利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該固定裝置包 括若干組緊固件和與該緊固件配合的壓板。
5. 如權(quán)利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該固定裝置為 若干固接在面板上的掛鉤，其與墻壁上對(duì)應(yīng)的掛接部件相掛接。
6. 如權(quán)利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該固定裝置為 粘膠。
7. 如權(quán)利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該面板為不帶 有副框或者帶有副框的面板。
8. 如權(quán)利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該面板為無骨 架的面板，通過支座固定在墻壁上。
9. 如權(quán)利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該固定裝置包 括骨架，該面板通過骨架固定在墻壁上，該骨架為直骨架或者彎骨架。
10. 如權(quán)利要求9所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該骨架為鋼 材、鋁材或不銹鋼材。
11. 如權(quán)利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該面板為用于 幕墻、屋面或天花的面板。
12. 如權(quán)利要求1-11任意一項(xiàng)所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于， 該面板為玻璃面板、金屬板、人造板或者石材。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其至少包括面板、骨架、夾持點(diǎn)、支座等四個(gè)部分中的兩個(gè)部分，該面板通過彈性成型法利用材料的彈性，在平板上布置夾持點(diǎn)，通過夾持點(diǎn)的支座對(duì)平板施加面外位移，使平板產(chǎn)生彈性變形來形成和保持建筑曲面。本實(shí)用新型也可應(yīng)用于建筑屋面或天花等領(lǐng)域中。曲面建筑幕墻的現(xiàn)有建造方法主要有澆注成型法、塑性成型法和平面擬合法三種，澆注成型法、塑性成型法是將面板預(yù)先通過澆注和塑性方法加工成曲面再安裝到骨架和支座上但成本很高，平面擬合法雖然成本不高但建筑效果不理想，本實(shí)用新型提供的曲面建筑幕墻相鄰板塊間過度自然且建筑整體外形更加流暢美觀，外觀效果與用澆注成型法、塑性成型法、平面擬合法建造的曲面幕墻相比更好，成本也較低；本實(shí)用新型彈性成型法達(dá)到了建筑外觀效果與建造成本的完美統(tǒng)一。
文檔編號(hào)E04B2/88GK201486001SQ20092007278
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者黃擁軍 申請(qǐng)人:上海江河幕墻系統(tǒng)工程有限公司;北京江河幕墻股份有限公司