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摘要： 本文主要介紹了我國在對大型不銹鋼金屬質(zhì)感藝術(shù)雕塑建筑與建筑幕墻的關(guān)系探討。對金屬質(zhì)感的不銹鋼雕塑建筑的特殊性、物理性能和視覺美學(xué)的要求，以及相關(guān)設(shè)計與施工技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用。并以武漢光谷之星的中國建筑科技館四合院中的金屬“種子”這個成功的項目為例子，分析金屬雕塑與建筑幕墻之間的相互關(guān)系和特點以及分享這種外圍護系統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)制造方面的經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞：藝術(shù)雕塑建筑 建筑幕墻技術(shù) 雙曲面板順滑拼接 三維可視化管理模型。
1、引言
在對大型不銹鋼金屬質(zhì)感藝術(shù)雕塑建筑與建筑幕墻的關(guān)系探討時，首先應(yīng)對“金屬質(zhì)感藝術(shù)雕塑建筑”有所認(rèn)識。只要說到大型城市不銹鋼雕塑，你可能馬上就會告訴我，在美國的芝加哥市有一個由高反射鏡面(8k)反光面效果的，大型抽象的藝術(shù)雕塑放在廣場中部。他空間立體的外形，藝術(shù)的想象力給我們深刻的印象。雕塑的設(shè)計者稱之為“通往芝加哥的大門”名字叫“云門”，當(dāng)?shù)厝朔Q之為“豆子”或“芝加哥豆”。
當(dāng)今在城市里，各種金屬雕塑很多很多。都有著他們自身的意義。給美化城市增添了不少色彩。但是你仔細(xì)觀察會發(fā)現(xiàn)，這些占地不小的城市雕塑，除了它的藝術(shù)欣賞價值以外，就很少有其他的使用功能不能不說那只是精神層面的作品。
我這篇文章，是想和大家探討的是與建筑外維護有關(guān)的，具有很高的藝術(shù)觀賞價值的同時，又有很強的實際使用功能的新型藝術(shù)建筑體。
他是藝術(shù)家和建筑師及結(jié)構(gòu)工程師們有機的結(jié)合，共同創(chuàng)作的作品。她與建筑幕墻、金屬屋面等有著直接的關(guān)系。是充滿著藝術(shù)想象力和美學(xué)效果的具有實際使用功能的大型建筑。其藝術(shù)內(nèi)涵和美學(xué)效果，是由建筑外維護，也就是建筑幕墻這個特定的載體來展示出來的。
由于它的特性，當(dāng)今的建筑師們越來越對這樣的城市藝術(shù)雕塑建筑感興趣。同時呢，被生活在美麗環(huán)境中的大眾所接受。現(xiàn)在已經(jīng)建成的大型不銹鋼雕塑式的藝術(shù)建筑在國內(nèi)已分布很廣。有些已經(jīng)成為當(dāng)?shù)氐?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>地標(biāo)。這在另一個方面，標(biāo)志著我國建筑幕墻的設(shè)計與施工技術(shù)已經(jīng)走向了成熟。
當(dāng)今的建筑幕墻技術(shù)，已經(jīng)能利用現(xiàn)代化的設(shè)計與施工技術(shù)手段，如ANSIS、BIM、SAP、CAD等等三維立體軟件系統(tǒng)，建立三維立體可視化管理模型和可以直接指導(dǎo)作業(yè)的安全度有限元（詞條“有限元”由行業(yè)大百科提供）分析。利用高精度全站儀、3D精度測量掃描儀等，有效地把控著這類復(fù)雜的建筑及要求精度極高的外圍護幕墻體系的設(shè)計與施工。比如深圳的歡樂海岸世界的異形不銹鋼藝術(shù)體、武漢光谷之星中國建科技館四合院中的金屬“種子”等等。(圖1.2~1.3)
2、系統(tǒng)的構(gòu)造分析
金屬質(zhì)感的不銹鋼雕塑建筑的外圍護面層，是采用抗腐蝕（詞條“腐蝕”由行業(yè)大百科提供）能力極強的不銹鋼材料。其復(fù)雜的表面和特殊的要求，已經(jīng)不是普通的金屬幕墻的概念了，我們叫它為特種金屬外圍護系統(tǒng);它的最大特點就是在保證外維護各項物理性能的同時，要滿足視覺美學(xué)的要求。
特別是對板塊之間的縫隙的處理;板塊與板塊之間拼接的順滑;每個板塊的表面紋路走向、每塊版面曲度和光澤的度的對應(yīng)等等。都是保證最終建筑效果的關(guān)鍵點。以武漢光谷之星中國建科技館四合院中的金屬“種子”為例，探討相關(guān)技術(shù)。(圖2.)
2.1、構(gòu)造形式的確定
建筑的抗風(fēng)壓、防水、保溫隔熱、抗震、隔聲等。各項物理性能是外圍護系統(tǒng)，建筑幕墻必須要確保的功能指標(biāo)。
對具體項目，我們首先要考慮就是采取什么樣的連接形式來固定最外層的面板，由于國內(nèi)建筑幕墻和金屬屋面技術(shù)的逐步成熟和發(fā)展，可以提供給我們選擇的方案很多，如果選型不正確，將會將會對施工和建筑效果造成難以挽回的損失。
在項目確定后，要充分分析外飾面的特點。結(jié)合幕墻物理性能保障系統(tǒng)的特性和要求，確定方案;在能保證外形視覺效果的同時，保證各項性能的實現(xiàn)。這也就是普通的大型金屬雕塑和金屬雕塑建筑的區(qū)別。
就拿“種子”這個項目來說，在設(shè)計的初期，維護構(gòu)造系統(tǒng)是確定的。要求使用鋁鎂錳直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)。用立邊的防風(fēng)夾來固定表面的雙曲面4mm厚的不銹鋼金屬板塊。
我們經(jīng)過對這套系統(tǒng)的分析認(rèn)為，這套系統(tǒng)用在該項目上將會出現(xiàn)很多不利于施工及體型保障方面的問題。經(jīng)過對設(shè)計、生產(chǎn)、制作等各方面的全面分析。最終選定采用了TPO與鉻化板相復(fù)合的柔性剛性相結(jié)合的防水保溫構(gòu)造系統(tǒng)。對于雙曲面不銹鋼面板的連接固定，采用直接在主體鋼結(jié)構(gòu)上生根的剛性固定方案。(圖2. 1.1~2. 1.4)
這種剛?cè)嵯嘟Y(jié)合的方案，不僅可以很好的處理轉(zhuǎn)接件穿過內(nèi)層TPO材料與外層不銹鋼板（詞條“不銹鋼板”由行業(yè)大百科提供）相接的受力問題,還可以解決轉(zhuǎn)接件穿過內(nèi)層TPO材料的漏水隱患。
2.2、制作與安裝
當(dāng)主要構(gòu)造節(jié)點確定后，對其使用和維護、維修等方面的功能根據(jù)項目的實際情況加以確定。在外層不銹鋼裝飾面板（詞條“飾面板”由行業(yè)大百科提供）與內(nèi)層TPO防水保溫功能層之間正好有一個較大的空間。我們利用此空間設(shè)置了一個“檢修通道”，這個通道不緊解決了項目施工作業(yè)面的問題,也為后期幕墻工程維護、檢修工作提供了通道。
為了解決使用過程中的清洗維護，我們在外部設(shè)置了不銹鋼安全“固定銷座”。這個裝置可以為清洗維護人員提供保障措施。可以固定安全繩，也可以與固定銷相連后進行清洗作業(yè),大大提升了維護維修過程中的安全度。
我們在對施工工藝的討論分析中認(rèn)為，在50多米的高空中要安裝近3000塊的雙曲面不銹鋼板。如按常規(guī)一塊塊安裝。不僅安全隱患大，施工效率和安裝質(zhì)量也必將大打折扣。 根據(jù)現(xiàn)有的幕墻施工技術(shù)，最好的方案是采用裝配式安裝。將雙曲面板先組裝成安裝單元，再將單元板塊在高空中定位安裝。這樣就可以大大提升安裝精度。實現(xiàn)建筑師在效果圖上要求的視覺效果。實踐證明，這套方案切實可行徹底解決了在樣板制作過程中出現(xiàn)的板塊拼接不順滑的弊端。(圖2. 2.1)
2.3、用數(shù)字技術(shù)保障安裝精度實現(xiàn)美學(xué)效果
在對該項目的實施過程中，不論從設(shè)計、生產(chǎn)、制作還是現(xiàn)場施工。對所有的構(gòu)件及板塊均需要通過三維軟件實際建模、放樣、提取數(shù)據(jù)、制圖分析，來一步步地將圖紙上的圖像變?yōu)楝F(xiàn)實。
而其中產(chǎn)生的幾百萬計的數(shù)據(jù)，如果沒有很好的利用數(shù)字化智慧手段的助力，其難度可想而知。在過程中，設(shè)計團隊首先利用BIM技術(shù)進行鍵建模;然后再深化設(shè)計。精確標(biāo)注每個數(shù)據(jù)后再編程導(dǎo)出。最終將數(shù)據(jù)傳給高度智能化的加工廠。為了檢驗BIM中的數(shù)據(jù)與是否現(xiàn)實施工發(fā)生碰撞，我們采用了16個全站儀、一個3D掃描儀同時介入后,產(chǎn)生的數(shù)據(jù)再導(dǎo)入BIM模型中復(fù)合。確保安裝嚴(yán)絲合縫。
3、 結(jié)束語
小結(jié)一下，這個深化設(shè)計和施工的團隊就是多次在國內(nèi)幕墻技術(shù)創(chuàng)造第一的中建深圳裝飾幕墻團隊。在這個項目的設(shè)計和施工過程中他們巧妙的將已經(jīng)掌握的幕墻高端技術(shù)與項目的特點相結(jié)合創(chuàng)造性的完成了任務(wù)。
這個團隊在接受任務(wù)后，首先對外形的曲面和構(gòu)造進行分析;然后分析了主材的加工難度、安裝難點、保證外部外形的雙曲面順滑的難點所在。然后確定了用柔性TPO材料防水系統(tǒng)替代鋁鎂錳直立鎖邊板防水構(gòu)造。根據(jù)實際空間位置重新進行外墻的熱工構(gòu)造分區(qū)。確定雙曲面板的加工板塊單元的劃分。板塊的單元拼接安裝方法。雙曲面板板塊的插接安裝節(jié)點構(gòu)造設(shè)計思路。保障設(shè)計安裝外形曲線順滑的節(jié)點方案等等。這些經(jīng)驗，通過總結(jié)和交流為幕墻技術(shù)的進一步提升做了有意義的工作。(圖3.1~3.2)
近年來，由于建筑技術(shù)的發(fā)展和建筑形式的多樣化、個性化處使各種新技術(shù)、新工藝、新材料在建筑外圍護上得到廣泛的應(yīng)用。特別是作為不斷發(fā)展中的前沿建筑技術(shù)雙曲面異形建筑外圍護，是一種較活躍的類型。特別是這種有著其豐富藝術(shù)內(nèi)涵和美學(xué)效果要求極高的建筑外維護。它的藝術(shù)價值和生命力是由建筑幕墻這個特定的載體來展示出來的。 這對于我們幕墻人來說又是一個展示自我價值的機會。
參考文獻(xiàn)
[1] 《施工圖、設(shè)計說明書》，相關(guān)的PPT技術(shù)文件，2019.3
[2] 《采光頂與金屬屋面技術(shù)規(guī)程》JGJ 255-2012，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，2012.10
[3] 余心愿等，合院之中萌芽的“金屬種子”光谷之星中國建筑科技館幕墻工程解析，《幕墻設(shè)計》,
作者單位：北京德宏幕墻工程技術(shù)科研中心
