專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻及其成形工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬板幕墻，尤其是一種大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻。本發(fā)明還涉及所述尤其是一種大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻的成形工藝。
背景技術(shù)：
目前，金屬板幕墻成型有三種方法
第一種是制作鋼模，再將金屬板置于該鋼模上，通過(guò)手工錘鍛成形，因異形曲面的連續(xù)變化，需制作大量鋼模，其成本較高，且生產(chǎn)周期過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法在工程上大面積使用，另外，金屬板，尤其是使用普遍的不銹鋼板硬度較高，回彈比較大，難以定形。 第二種是靠模滾壓成形，該成形法適用于較為規(guī)則的曲面，而對(duì)于不規(guī)則的異形曲面，此工藝就無(wú)法滿(mǎn)足要求。第三種是采用多點(diǎn)無(wú)模成型的數(shù)控機(jī)械設(shè)備將平板金屬板加工成雙曲面板。對(duì)于這種多點(diǎn)無(wú)模成型的數(shù)控機(jī)械設(shè)備國(guó)內(nèi)只有極少?gòu)S家配有，而且它比較適合工業(yè)制造，即其可適用于較為規(guī)則的曲面板，而對(duì)于不規(guī)則的異形曲面，就不太適合工程上的批量生產(chǎn)。最重要的是，這種多點(diǎn)無(wú)模成型的數(shù)控機(jī)械設(shè)備加工成的雙曲面金屬板，尤其是不銹鋼板，很難進(jìn)行二次加工，回彈比較大，無(wú)法定形。目前，金屬板幕墻均為有分格縫設(shè)計(jì)。由于金屬板幕墻在室外使用過(guò)程中，受到溫度變化影響，會(huì)產(chǎn)生熱脹冷縮的作用，因此，金屬幕墻的金屬面板之間必須留縫，使金屬面板之間可以熱脹冷縮。否則，面板會(huì)產(chǎn)生凸凹現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致面板被破壞。但是，在金屬板幕墻上設(shè)置縫隙，會(huì)影響到幕墻的一體性和美觀性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的金屬板幕墻成形難、易回彈及難以大批量生產(chǎn)的問(wèn)題，提供一種便于成型、不會(huì)回彈并可以大批量生產(chǎn)的大分格無(wú)模成型焊接金屬板眷墻O本發(fā)明另一個(gè)目的在于提供上述大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻的成形工藝。本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的
一種大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻，其包括一加勁肋，其是一金屬框架，在該加勁肋上蒙覆有一金屬板，該金屬板與所述加勁肋緊密貼合在一起，所述金屬板焊接在所述金屬框架上，或者通過(guò)固定件固定在所述金屬框架上。所述的金屬幕墻，可以是任何形狀，金屬框架也可以是任意形狀，適應(yīng)于制作各種形狀的金屬幕墻。一個(gè)金屬幕墻可以由若干金屬板單元構(gòu)成，所述金屬板單元的形狀也可以是任何形狀。例如可以是平面的，曲面的，在曲面金屬單元中有可以分為單方向?yàn)榍娴膯吻娴暮蛢蓚€(gè)方向上均為曲面的雙曲面的，以構(gòu)成任意設(shè)定形狀的金屬幕墻。下面的技術(shù)方案是針對(duì)雙曲面的金屬幕墻。一種大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻，其包括一加勁肋，其是一雙曲形狀的框架，在該加勁肋上蒙覆有一金屬板，該金屬板與所述框架貼合地固定在該加勁肋上，所述金屬板焊接在所述金屬框架上，或者通過(guò)固定件固定在所述金屬框架上。上述方案構(gòu)成金屬幕墻的金屬板單元，一個(gè)實(shí)際建筑的金屬板單元可以是一個(gè)，更多的是包括若干所述金屬板單元，對(duì)于包括若干所述金屬板單元的金屬幕墻，其特點(diǎn)在于，每個(gè)所述金屬板單元上的面板之間相互焊接形成一個(gè)整體，表面形成無(wú)縫效果或大分格、超大分格效果。一種大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻，其包括若干個(gè)金屬板單元，每個(gè)所述金屬板單元包括加勁肋和該加勁肋上蒙覆且通過(guò)焊接或固定件固定的金屬板，形成為一個(gè)金屬板單元，至少一部分或所有的所述金屬板單元的金屬板相互焊接形成一個(gè)整體，構(gòu)成無(wú)縫的或大分格或超大分格的金屬幕墻。該金屬幕墻可為平面、曲面乃至任意形狀。其中的曲面可以是所述的雙曲面，也可以是單曲面等等。則所述的金屬板單元也就可以是根據(jù)建筑設(shè)計(jì)而成的任意形狀。
所述加勁肋的雙曲框架可以是包括若干可塑變剛性線(xiàn)材或稱(chēng)為塑型線(xiàn)材構(gòu)成的，各個(gè)塑型線(xiàn)材具有依照設(shè)定的雙曲板的曲率彎曲的形狀，各個(gè)塑型線(xiàn)材連接在一起構(gòu)成所述框架。所述框架中的各個(gè)塑型線(xiàn)材縱橫交錯(cuò)地設(shè)置。形成網(wǎng)格狀框架的所述加勁肋也就可以是任意成型形狀。所述塑型線(xiàn)材可以為桿，也可以是管材。所述桿或管材優(yōu)選為圓截面。所述金屬板可以焊接在所述框架上，也可以通過(guò)固定件固定在所述框架上。在所述加勁肋中，相鄰塑型線(xiàn)材之間的距離可根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算調(diào)整。例如可以為30_150cm。所述固定件可以是幾字碼，其為一板條，側(cè)面為“ Ω ”形狀，中間的弧形板部分與所述線(xiàn)材的表面匹配，且跨設(shè)于所述線(xiàn)材上，兩邊的直板部分與所述金屬板固接。例如可以是焊接結(jié)構(gòu)。在所述加勁肋中最好還包括邊部加強(qiáng)線(xiàn)材，即為加強(qiáng)肋，其固聯(lián)在由塑型線(xiàn)材構(gòu)成的框架的外圍周邊上，和/或固定在所述框架內(nèi)。設(shè)置邊部加強(qiáng)線(xiàn)材，即加強(qiáng)肋，可以有效提高單元板塊的強(qiáng)度，即提高安全性。所述邊部加強(qiáng)線(xiàn)材的截面大于所述塑型線(xiàn)材的截面。帶加強(qiáng)肋的所述金屬板單元，所述加強(qiáng)筋設(shè)有與幕墻骨架連接的連接結(jié)構(gòu)。固定在幕墻骨架上，所述金屬幕墻上的至少一部分或者所有金屬板單元中的金屬板焊接成一體，且所述框架中的所述線(xiàn)材之間的間距為使得在設(shè)定的環(huán)境溫差下產(chǎn)生的溫差應(yīng)力小于所述金屬板的允許應(yīng)力相對(duì)應(yīng)的數(shù)值。所述線(xiàn)材間距L為
L = Δ T · a /t · fy
L :線(xiàn)材的間距，mm AT:溫度變化，V t :金屬板的厚度，mm
fy :金屬板材料的抗拉或抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/mm2
α :變化參數(shù)，根據(jù)不同的金屬材料不同，選擇不同的變化參數(shù)，變化參數(shù)采用有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件經(jīng)過(guò)分析得出。前述大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻的成形工藝為
步驟I :制作金屬框架作為加勁肋體系
將構(gòu)成框架的線(xiàn)材制作成設(shè)定形狀，再將線(xiàn)材固聯(lián)起來(lái)形成設(shè)定形狀的框架；
步驟2 :加工設(shè)定形狀的金屬板
通過(guò)無(wú)模成型錘鍛工藝，將金屬板制作成設(shè)定形狀，蒙覆在所述加勁肋框架上，通過(guò)無(wú)模成型錘鍛使得所述金屬板緊密完全的貼附在該加勁肋形成的框架上，與所述框架的形狀匹配；金屬板與加勁肋形成單個(gè)金屬單元。
步驟3 :定型任意形狀金屬板
將所述加勁肋與所述金屬板固定連接；且所述金屬幕墻上的至少一部分或者所有金屬板單元中的金屬板焊接成一體。在步驟1，即在成型所述框架過(guò)程中或之后或者在步驟2之后，還可以包括在該框架的外周或其中設(shè)置其剛度較所述線(xiàn)材大的加強(qiáng)線(xiàn)材。該加強(qiáng)線(xiàn)材與金屬板也是可以通過(guò)幾字碼固聯(lián)，或者焊接連接。上述工藝制作出來(lái)的金屬幕墻的金屬板單元，一個(gè)實(shí)際建筑的金屬板單元可以是一個(gè)，更多的是包括若干所述金屬板單元，對(duì)于包括若干所述金屬板單元的金屬幕墻，要將其中至少一部分的所述金屬板單元中的所述金屬板焊接成一體，表面形成無(wú)縫效果或大分格、超大分格效果。對(duì)于將各個(gè)相鄰的金屬板單元中的金屬板焊接成一體的工藝，在步驟I之前，還應(yīng)該有一個(gè)步驟，即進(jìn)行加勁肋即所述框架中各個(gè)相鄰的所述線(xiàn)材的間距設(shè)定。所述框架中的所述線(xiàn)材之間的間距為使得在設(shè)定的環(huán)境溫差下產(chǎn)生的溫差應(yīng)力小于所述金屬板的允許應(yīng)力相對(duì)應(yīng)的數(shù)值。所述線(xiàn)材間距取決于金屬板的材質(zhì)、厚度和環(huán)境溫度變化的大小?？梢酝ㄟ^(guò)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估計(jì)。也可以采用有限元計(jì)算，主要是計(jì)算在一定的溫差下所使用的金屬板的材質(zhì)的熱膨脹性能導(dǎo)致的應(yīng)力，使得該應(yīng)力小于材質(zhì)的允許應(yīng)力。所述線(xiàn)材間距的的計(jì)算方法是
采用如下公式
L = Δ T · a /t · fyL :線(xiàn)材的間距，mmAT:溫度變化，Vt :金屬板的厚度，mm
fy :金屬板材料的抗拉或抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/mm2 α :變化參數(shù)，根據(jù)不同的金屬材料不同，選擇不同的變化參數(shù)。線(xiàn)材的間距可以根據(jù)以上公式確定，但是變化參數(shù)需要采用專(zhuān)業(yè)的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件經(jīng)過(guò)分析得出，這些有限元軟件包括(SAP2000、ANASYS2. O等)。也可以采用直接在有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件中，通過(guò)建立單元模型的辦法計(jì)算加勁肋的間距。具體計(jì)算方法如下
A.輸入現(xiàn)有的條件溫度變化量、金屬板的厚度、金屬板的材質(zhì)
B.輸入假設(shè)條件線(xiàn)材的間距L，C.建立單元模型 進(jìn)行分析計(jì)算，
如計(jì)算結(jié)果顯示，金屬板失穩(wěn)或超過(guò)允許應(yīng)力，則表明線(xiàn)材的間距L過(guò)大，需要調(diào)整假設(shè)條件，減少間距舉例，重新計(jì)算，直至金屬板不在失穩(wěn)或不超過(guò)允許應(yīng)力，則表明此時(shí)輸入的假設(shè)條件的加勁肋間距L就是能夠滿(mǎn)足我們需要，抵抗溫度變形的加勁肋間距。本發(fā)明提供的大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻和該金屬幕墻的制作工藝，通過(guò)將金屬板直接蒙覆在設(shè)定的加勁肋即框架上，根據(jù)框架的形狀成型，金屬框架本身充當(dāng)模具的功能，因此，金屬板的成型不需要在制作另外的模具，因此，本發(fā)明的最大一個(gè)特點(diǎn)是不需要特別制作模具，就能實(shí)現(xiàn)金屬板單元的造型，故而本發(fā)明提供的金屬幕墻也可以被叫作無(wú)模成型。本發(fā)明比起現(xiàn)有技術(shù)的金屬板在模具上成型，加工更加簡(jiǎn)單，便捷，也更加經(jīng)濟(jì)。不管設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)多么奇特的建筑外形，都可以方便地建造。另外，作為金屬幕墻，其墻面的理想狀態(tài)是光滑無(wú)縫，但現(xiàn)有技術(shù)中，為了保證金屬板在溫度變化中不因溫差應(yīng)力而出現(xiàn)變形等問(wèn)題，將金屬板分割成塊，每塊之間都犧牲光滑和美觀地留有縫隙。而本發(fā)明則可以 將幕墻的金屬板制成一個(gè)整體。本發(fā)明找到了很好地解決溫差應(yīng)力的問(wèn)題，抓住了解決問(wèn)題的關(guān)鍵因素，即控制加勁肋即所述框架中線(xiàn)材之間的間距，即通過(guò)加勁肋和面板厚度進(jìn)行加勁肋中線(xiàn)材間距的設(shè)計(jì)，保證了面板可以依靠自身的強(qiáng)度和剛度，抵消一定的熱脹冷縮作用，從而面板之間不需要留縫，或者減少縫隙，最終形成大分格或超大分格或無(wú)縫的金屬幕墻效果。通過(guò)本發(fā)明，將金屬板連成一體就很容易、很安全地實(shí)現(xiàn)了。進(jìn)一步地，采用例如鋼管的線(xiàn)材拉彎并焊接成可以是任意形狀，例如是曲面形狀的網(wǎng)格形狀的金屬框架，通過(guò)錘鍛工藝將例如不銹鋼板的金屬板蒙覆在所述金屬框架上成形，最后通過(guò)例如幾字碼將金屬框架與金屬板焊接固定。通過(guò)例如金屬框架支撐和幾字碼固定，可很好地解決金屬板，尤其是不銹鋼板成形及回彈問(wèn)題構(gòu)成金屬板幕墻。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是加工非常簡(jiǎn)單，可在工廠實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，為在實(shí)際工程上應(yīng)用提供有效保障。本發(fā)明提供的無(wú)模成型錘鍛金屬板幕墻的制造工藝具有成形工藝簡(jiǎn)單、易于生產(chǎn)加工，可簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)異形曲面成形，為異形金屬幕墻的制作提供有效解決方案。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更清楚完整地說(shuō)明。


圖I為本發(fā)明提供的一雙曲不銹鋼板板背鋼管構(gòu)成的加勁肋金屬框架布置示意圖。圖2為圖I中的不銹鋼板和加勁肋上的鋼管固定的放大的局部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為連接本發(fā)明提供的金屬幕墻的建筑主體和龍骨架的連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為建筑主體和龍骨架之間的單向鉸支座的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明提供的金屬幕墻與建筑主體、龍骨架結(jié)合的分解結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為將加勁肋與龍骨架連接所用的轉(zhuǎn)接件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I一不銹鋼板、2—邊部加強(qiáng)鋼管、3—塑型鋼管、4一幾字碼。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的金屬幕墻其包括一加勁肋，其是一金屬框架，在該加勁肋上蒙覆有一金屬板，該金屬板與所述加勁肋緊密貼合在一起，所述金屬板焊接在所述金屬框架上，或者通過(guò)固定件固定在所述金屬框架上。所述的金屬框架和金屬板構(gòu)成了一金屬板單元，金屬幕墻通常是有若干金屬板單元組成的。金屬框架即加勁肋以及構(gòu)成的金屬板單元可以是任意形狀，根據(jù)具體建筑的設(shè)計(jì)形狀而定。例如可以是平面的、曲面的，曲面中可以是單曲面或雙曲面。下面以雙曲面金屬板單元為例。如圖I所示，本發(fā)明提供的大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻為雙曲不銹鋼板，其包括一加勁肋，其是一雙曲形狀的框架，在該加勁肋上蒙覆有一不銹鋼板，該不銹鋼板與所述框架貼合地固定在該加勁肋上。所述加勁肋的雙曲面框架是包括若干可塑變剛性線(xiàn)材構(gòu)成的，在此實(shí)施例中，線(xiàn) 材為圓截面的塑型鋼管3。各個(gè)線(xiàn)材具有依照設(shè)定的雙曲板的曲率彎曲的形狀，各個(gè)線(xiàn)材連接在一起構(gòu)成所述框架。如圖I所示的雙曲不銹鋼板是可以通過(guò)如下工藝制作的
步驟I :制作金屬框架作為加勁肋體系
將圓截面的塑型鋼管3按照設(shè)定曲率拉彎并焊接起來(lái)形成雙曲形狀的框架，為了提高加勁肋的整體剛性，還可以在其外周邊固結(jié)一周邊部加強(qiáng)鋼管2 ;加勁肋的曲面形狀由實(shí)際工程三維模型放樣測(cè)得，塑型鋼管3布置間距及規(guī)格由計(jì)算確定。對(duì)應(yīng)于一個(gè)建筑中至少部分金屬板單元中的金屬板要焊接在一起的情況下，所述框架中的所述線(xiàn)材之間的間距就應(yīng)該是使得在設(shè)定的環(huán)境溫差下產(chǎn)生的溫差應(yīng)力小于所述金屬板的允許壓應(yīng)力或拉應(yīng)力相對(duì)應(yīng)的數(shù)值。所述線(xiàn)材間距取決于金屬板的材質(zhì)、厚度和環(huán)境溫度變化的大小?？梢酝ㄟ^(guò)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估計(jì)。也可以采用有限元計(jì)算，主要是計(jì)算在一定的溫差下所使用的金屬板的材質(zhì)的熱膨脹性能導(dǎo)致的應(yīng)力，使得該應(yīng)力小于材質(zhì)的允許應(yīng)力。所述線(xiàn)材間距的的計(jì)算方法是
采用如下公式
L = Δ T · a /t · fyL :線(xiàn)材的間距，mmAT:溫度變化，Vt :金屬板的厚度，mm
fy :金屬板材料的抗拉或抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/mm2 α :變化參數(shù)，根據(jù)不同的金屬材料不同，選擇不同的變化參數(shù)。線(xiàn)材的間距可以根據(jù)以上公式確定，但是變化參數(shù)需要采用專(zhuān)業(yè)的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件經(jīng)過(guò)分析得出，這些有限元軟件包括(SAP2000、ANASYS2. O等)。也可以采用直接在有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件中，通過(guò)建立單元模型的辦法計(jì)算加勁肋的間距。具體計(jì)算方法如下
A.輸入現(xiàn)有的條件溫度變化量、金屬板的厚度、金屬板的材質(zhì)
B.輸入假設(shè)條件線(xiàn)材的間距L,如500mm。C.建立單元模型進(jìn)行分析計(jì)算，
如計(jì)算結(jié)果顯示，金屬板失穩(wěn)或超過(guò)允許應(yīng)力，則表明線(xiàn)材的500mm的間距L過(guò)大，需要調(diào)整假設(shè)條件，減少間距舉例，重新計(jì)算，直至金屬板不在失穩(wěn)或不超過(guò)允許應(yīng)力，則表明此時(shí)輸入的假設(shè)條件的加勁肋間距L就是能夠滿(mǎn)足我們需要，抵抗溫度變形的加勁肋間距。根據(jù)板型大小可在邊部設(shè)置邊部加強(qiáng)鋼管2。如果雙曲板的板面較大，加強(qiáng)鋼管2也可以設(shè)置在雙曲性框架的中間，如圖I中的加強(qiáng)鋼管2’，其兩端與邊部加強(qiáng)鋼管2連接。所述邊部加強(qiáng)鋼管的截面一般是大于所述可塑變剛性鋼管的截面。
步驟2 :加工雙曲金屬板
通過(guò)手工錘鍛工藝將不銹鋼板I蒙覆在塑型鋼管3上成形。即將金屬板蒙覆在所述加勁肋上，通過(guò)錘鍛使得所述不銹鋼板形成與所述加勁肋形狀對(duì)應(yīng)的雙曲不銹鋼板；
步驟3 :定型錘鍛無(wú)模成型金屬板幕墻
將在所述加勁肋上成形的所述金屬板與所述加勁肋固定連接。采用幾字碼4將塑型鋼管3與不銹鋼板I焊接固定，幾字碼4如圖2所示，為一板條，側(cè)面為“ Ω ”形狀，中間的弧形板部分與所述線(xiàn)材的表面匹配，且跨設(shè)于所述線(xiàn)材上，兩邊的直板部分與所述金屬板固接。例如可以是焊接結(jié)構(gòu)。在整個(gè)雙曲不銹鋼板上，相鄰的兩個(gè)幾字碼4的間距最好不大于300mm設(shè)置，以保證不銹鋼板I與塑型鋼管3的整體性。幾字碼4不與塑型鋼管3焊接而僅與不銹鋼板I焊接固定，以適應(yīng)面板的伸縮變形用。所述固定件可以是幾字碼4，如圖2所示。將構(gòu)成一個(gè)建筑或造型的金屬幕墻上的至少一部分或所有金屬板單元中的金屬板焊接成一體。在步驟I中，各個(gè)拉彎的鋼管縱橫設(shè)置，構(gòu)成網(wǎng)格狀框架的所述加勁肋。在所述加勁肋中，相鄰鋼管之間的距離為30-150cm。如果相鄰鋼管之間的間距過(guò)小，則就會(huì)限制本雙曲不銹鋼板曲率設(shè)計(jì)，曲率無(wú)法做到更小，限制設(shè)計(jì)。但如果相鄰鋼管之間的間距過(guò)大，則會(huì)使得兩相鄰鋼管之間的不銹鋼板產(chǎn)生較大的撓曲度，由此，會(huì)影響本雙曲不銹鋼板的外觀效果。在實(shí)際應(yīng)用中，鋼管之間的間距可通過(guò)選取鋼板的厚度、具體的設(shè)計(jì)情況而定。但是，不管如何選擇鋼管和設(shè)計(jì)，如果相鄰鋼管之間的間距在上述的數(shù)值范圍之外，制得的雙曲不銹鋼板都是不夠理想的。加勁肋的間距還與整個(gè)無(wú)縫幕墻的面板抵消熱脹冷縮作用有關(guān)，經(jīng)過(guò)如上所述的計(jì)算合理設(shè)計(jì)加勁肋的間距，可以使加勁肋支撐的面板能夠消除溫度變化帶來(lái)的形變和應(yīng)力作用，從而將不同金屬板單元上的金屬板焊接成一體，構(gòu)成大分格或超大分格的焊接金屬幕墻，保證外觀效果不變和結(jié)構(gòu)承載滿(mǎn)足要求。本發(fā)明提供的金屬幕墻的制作工藝，其一個(gè)特點(diǎn)就是一改現(xiàn)有技術(shù)中用模具對(duì)金屬板成型的方法，而是將加勁肋制成設(shè)計(jì)的形狀，然后將金屬板以定型的加勁肋為模具，用錘鍛的方式將金屬板蒙覆并貼合在加勁肋上，這樣的方法可以省掉模具，這對(duì)于任意形狀的建筑，制造都是非常容易的。再一個(gè)特點(diǎn)就是對(duì)于加勁肋中線(xiàn)材的間距的設(shè)定，通過(guò)間距的設(shè)定，可以將金屬板焊為一體，大大提高了金屬幕墻的成型質(zhì)量和效果。所述鋼管還可以用桿材替代，但是，管材重量輕，耗材少的優(yōu)點(diǎn)使得管材成為優(yōu)選方案。所述管材優(yōu)選為圓截面管材。圓截面管材具有受力情況好，拉彎方便的優(yōu)點(diǎn)，更突出的是，圓截面管材無(wú)方向性，荷載與管材的截面方向無(wú)關(guān)。所述加勁肋的框架中的各個(gè)線(xiàn)材縱橫交錯(cuò)地設(shè)置，形成網(wǎng)格狀雙曲框架的所述加勁肋。本實(shí)施例中的塑型鋼管3可采用碳鋼管，鋼管焊接完畢后需對(duì)焊縫進(jìn)行打磨并做好防腐處理。幾字碼4可采用同不銹鋼面板I同牌號(hào)的不銹鋼板制成。根據(jù)使用的需要選擇金屬板的材質(zhì)。形成的帶加強(qiáng)肋的金屬單元板塊固定在幕墻骨架上，且面板焊接在一起，表面形成無(wú)縫效果或大分格、超大分格效果?！⑸鲜鼋饘倌粔νㄟ^(guò)如圖6所述的具有長(zhǎng)孔的轉(zhuǎn)接件04固定在如圖3和圖5所示的龍骨架02上，而龍骨架02又通過(guò)如圖4所示的單向鉸接座03鉸接在主體結(jié)構(gòu)的鋼架01上。龍骨和主體結(jié)構(gòu)之間和龍骨與金屬板單元中的加勁肋即所述框架之間可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中的具有長(zhǎng)孔的鉸接座和轉(zhuǎn)接件解決溫差應(yīng)力問(wèn)題，而本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以很好地解決金屬板單元中的金屬板的溫差應(yīng)力問(wèn)題，一改現(xiàn)有技術(shù)中金屬板設(shè)縫隙的方式，采用控制加勁肋中線(xiàn)材之間的間距，很好地解決了金屬幕墻墻面有縫隙的問(wèn)題。下面是一個(gè)具體實(shí)例
本實(shí)例中金屬板為2mm厚的不銹鋼鋼板，每個(gè)金屬板單元板塊尺寸為7mX3m (如圖I所示)，邊緣主管即加強(qiáng)肋2為Φ70Χ4，次管即加勁肋線(xiàn)材3為Φ30Χ2，加勁肋間距為700mmX 700mm。本實(shí)例中鋼結(jié)構(gòu)的溫度變化取值如下溫度升溫變化30°C ;溫度降溫變化35°C。計(jì)算過(guò)程如下
為方便計(jì)算，我們認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)很剛(這樣做對(duì)結(jié)果偏安全)，也就是板的邊界條件很剛，并在此邊界條件下計(jì)算板的溫度應(yīng)力，如果這個(gè)條件的溫度應(yīng)力滿(mǎn)足要求，則整體的溫度應(yīng)力亦滿(mǎn)足要求，因?yàn)閷?shí)際鋼結(jié)構(gòu)邊界條件要更柔一點(diǎn)，溫度應(yīng)力也相應(yīng)比計(jì)算的要小。在溫度應(yīng)力里，降溫時(shí)產(chǎn)生拉力，升溫時(shí)產(chǎn)生壓力，但只要這些拉力和壓力小于不銹鋼面板的設(shè)計(jì)應(yīng)力就可以。在溫度變形里，降溫不會(huì)產(chǎn)生溫度變形，只要強(qiáng)度滿(mǎn)足要求即可；升溫則會(huì)產(chǎn)生變形(類(lèi)似于風(fēng)荷載下產(chǎn)生的撓度)，為滿(mǎn)足美觀和結(jié)構(gòu)的需要，我們控制溫度產(chǎn)生的變形，不能超過(guò)風(fēng)荷載下不銹鋼面板產(chǎn)生的變形，即面板短邊長(zhǎng)度的1/100。計(jì)算模型中主管連接點(diǎn)按三向鉸支座設(shè)置，用以考慮安裝支座；豎向板邊緣設(shè)置X向位移約束，橫向板邊緣設(shè)置y向位移約束，用以考慮其它面板對(duì)其的約束。計(jì)算溫升30度時(shí)大面積板的溫度應(yīng)力為155 MPa (壓應(yīng)力)左右，計(jì)算溫降35度時(shí)大面積板的溫度應(yīng)力為175 MPa左右(拉應(yīng)力)，S304不銹鋼強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為180 MPa，上述計(jì)算結(jié)果表明在升溫30度和降溫35度的溫度作用下面板的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。但溫升時(shí)面板應(yīng)力為壓應(yīng)力，在允許板件變形的情況下，該位移為25. 4 mm，是短向跨度的1/118，可以滿(mǎn)足規(guī)范要求及風(fēng)荷載下不銹鋼面板產(chǎn)生的變形，即面板短邊長(zhǎng)度的1/100。
以上實(shí)施例描述了本發(fā)明的具體 實(shí)施方式，這些僅是舉例說(shuō)明，在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)內(nèi)容的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改。
權(quán)利要求
1.一種大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻，其特征在于包括一加勁肋，其是一金屬框架，在該加勁肋上蒙覆有一金屬板，該金屬板與所述加勁肋緊密貼合在一起，所述金屬板焊接在所述金屬框架上，或者通過(guò)固定件固定在所述金屬框架上。
2.一種大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻，其特征在于包括一加勁肋，其是一雙曲面形狀的框架，在該加勁肋上蒙覆有一金屬板，該金屬板與所述框架貼合地固定在該加勁肋上，所述金屬板焊接在所述金屬框架上，或者通過(guò)固定件固定在所述金屬框架上。
3.一種大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻，其特征在于包括若干個(gè)金屬板單元，每個(gè)所述金屬板單元包括加勁肋和該加勁肋上蒙覆且通過(guò)焊接或固定件固定的金屬板，形成為一個(gè)金屬板單元，至少一部分或所有的所述金屬板單元的金屬板相互焊接形成一個(gè)整體，構(gòu)成無(wú)縫的或大分格或超大分格的金屬幕墻。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻，其特征在于所述加勁肋是包括若干可塑變剛性線(xiàn)材構(gòu)成的，各個(gè)線(xiàn)材具有依照設(shè)定的形狀，各個(gè)線(xiàn)材連接在一起構(gòu)成所述框架。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻，其特征在于所述框架中的各個(gè)線(xiàn)材縱橫交錯(cuò)地設(shè)置，形成網(wǎng)格狀所述框架的所述加勁肋；或者， 所述線(xiàn)材為桿，或者是管材；或者， 所述桿或管材的截面為圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻，其特征在于所述金屬幕墻上的至少一部分或者所有金屬板單元中的金屬板焊接成一體，且所述框架中的所述線(xiàn)材之間的間距為使得在設(shè)定的環(huán)境溫差下產(chǎn)生的溫差應(yīng)力小于所述金屬板的允許應(yīng)力相對(duì)應(yīng)的數(shù)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻，其特征在于所述線(xiàn)材間距L為L(zhǎng) = (Δ T · a ) / (t · fy) L :線(xiàn)材的間距，mm AT:溫度變化，V t :金屬板的厚度，mm fy :金屬板的允許應(yīng)力設(shè)計(jì)值，N/mm2 α :變化參數(shù)，根據(jù)不同的金屬材料不同，選擇不同的變化參數(shù)，變化參數(shù)采用有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件經(jīng)過(guò)分析得出。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻，其特征在于所述固定件是幾字碼，其為一板條，側(cè)面為“ Ω ”形狀，中間的弧形板部分與所述線(xiàn)材的表面匹配，且跨設(shè)于所述線(xiàn)材上，兩邊的直板部分與所述金屬板固接；或者， 在所述加勁肋中，相鄰所述線(xiàn)材之間的距離為30-150cm;或者，在所述加勁肋中還包括邊部加強(qiáng)線(xiàn)材，其固聯(lián)在由塑型線(xiàn)材構(gòu)成的所述框架的外圍周邊上，和/或固定在所述框架內(nèi)。
9.一種大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻的成形工藝，其特征在于包括如下步驟 步驟I :制作金屬框架作為加勁肋 將構(gòu)成加勁肋的線(xiàn)材制作成設(shè)定形狀，再將線(xiàn)材固聯(lián)起來(lái)形成設(shè)定形狀的框架，及制成所述加勁肋； 步驟2 :加工設(shè)定形狀的金屬板 將金屬板制作成設(shè)定形狀蒙覆在所述加勁肋框架上，通過(guò)無(wú)模成型錘鍛使得所述金屬板緊密完全的貼附在該加勁肋形成的框架上，與所述框架的形狀匹配；金屬板與加勁肋形成單個(gè)金屬單元； 步驟3 :定型的金屬板 將在所述加勁肋與所述金屬板固定連接；且所述金屬幕墻上的至少一部分或者所有金屬板單元中的金屬板焊接成一體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻的成形工藝，其特征在于在步驟1，即在成型所述框架過(guò)程中或之后或者在步驟2之后，還包括在該框架的外周或其中設(shè)置其剛度較所述線(xiàn)材大的加強(qiáng)線(xiàn)材。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻的成形工藝，其特征在于在步驟I之前，還有一個(gè)步驟，即進(jìn)行加勁肋即所述框架中各個(gè)相鄰的所述線(xiàn)材的間距設(shè)定。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻的成形工藝，其特征在于所述線(xiàn)材間距的的計(jì)算方法是 采用如下公式L = (Δ T · a ) / (t · fy) L :線(xiàn)材的間距，mm AT:溫度變化，V t :金屬板的厚度，mm fy :金屬板的允許應(yīng)力設(shè)計(jì)值，N/mm2 α :變化參數(shù)，根據(jù)不同的金屬材料不同，選擇不同的變化參數(shù)；變化參數(shù)采用有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件經(jīng)過(guò)分析得出；或者， 所述線(xiàn)材間距的的計(jì)算方法是采用直接在有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件中，通過(guò)建立單元模型的辦法計(jì)算加勁肋的間距，具體計(jì)算方法如下 Α.輸入現(xiàn)有的條件溫度變化量、金屬板的厚度、金屬板的材質(zhì) B.輸入假設(shè)條件線(xiàn)材的間距L， C.建立單元模型 進(jìn)行分析計(jì)算， 如計(jì)算結(jié)果顯示，金屬板失穩(wěn)或超過(guò)允許應(yīng)力，則表明線(xiàn)材的間距L過(guò)大，需要調(diào)整假設(shè)條件，減少間距舉例，重新計(jì)算，直至金屬板不在失穩(wěn)或不超過(guò)允許應(yīng)力，則表明此時(shí)輸入的假設(shè)條件的加勁肋間距L就是能夠滿(mǎn)足我們需要，抵抗溫度變形的加勁肋間距。
全文摘要
本發(fā)明提供一種大分格無(wú)模成型焊接金屬幕墻，其包括一加勁肋，其是一金屬框架，在該加勁肋上蒙覆有一金屬板，該金屬板與所述加勁肋緊密貼合在一起，所述金屬板焊接在所述金屬框架上，或者通過(guò)固定件固定在所述金屬框架上。本發(fā)明還提供上述金屬幕墻的成形工藝，其包括制作加勁肋體系、在加勁肋上通過(guò)無(wú)模成型錘鍛工藝加工設(shè)定形狀的金屬板和定型任意形狀金屬板即將所述加勁肋與所述金屬板固定連接；且所述金屬幕墻上的至少一部分或者所有金屬板單元中的金屬板焊接成一體的步驟。本發(fā)明不需要特別制作模具，就能制成任意形狀金屬幕墻，且形成大分格或超大分格或無(wú)縫的金屬幕墻效果。
文檔編號(hào)B21J5/00GK102953483SQ20111045403
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者王治寧, 陳德毅 申請(qǐng)人:北京江河幕墻股份有限公司, 上海江河幕墻系統(tǒng)工程有限公司, 廣州江河幕墻系統(tǒng)工程有限公司