關(guān)于鋁板幕墻在超高層住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

何明

（深圳市歐博工程設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司 廣東深圳 518053）

1 引言

隨著國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，大量新型的建筑材料被用于住宅建筑的施工中，鋁板幕墻就其中的一種新型外墻裝飾材料。鋁板幕墻在美觀、色彩以及耐用性、平整性方面有著較為突出的優(yōu)勢(shì)，在塑形、制造肌理方面比較便捷，可以為建筑師的設(shè)計(jì)與創(chuàng)意提供一個(gè)較為廣闊的空間。因而，現(xiàn)階段探討鋁板幕墻在超高層住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有著重要的理論與實(shí)踐意義。

2 鋁板幕墻的概述

2.1 鋁板幕墻的優(yōu)勢(shì)

①鋁板幕墻有著豐富的裝飾效果。對(duì)于鋁單板幕墻而言，其表面平整度良好，并且顏色均勻、色澤光滑，整個(gè)幕墻施工完成后幾乎不存在色差問(wèn)題。用鋁單板制作的飾面色彩豐富，設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅可以涂飾不同種類的著色材料，同時(shí)還可以在表面施以仿天然花崗石等涂抹材料，極大的提升了住宅建筑的美感。②鋁板幕墻的鋁壁材質(zhì)較輕、剛?cè)徇m中。相比于不銹鋼板以及鈦合金板等材料而言，鋁塑鋼板的金屬壁板質(zhì)輕，尤其在超高層建筑中，通過(guò)采用鋁板幕墻的形式可以降低建筑物主體結(jié)構(gòu)的荷載。同時(shí)，鋁材的密度較小，材質(zhì)剛?cè)徇m中，加工制作較為簡(jiǎn)單。一般來(lái)說(shuō)，鋁板可以加工為超過(guò)5m的大規(guī)格板材。對(duì)于建筑工程的設(shè)計(jì)而言，通過(guò)鋁板幕墻的應(yīng)用能夠有效的提升建筑形體的個(gè)性化與立面造型的藝術(shù)化。③鋁板幕墻的使用壽命較長(zhǎng)。超高層住宅建筑的外墻可以采用鋁壁板的形式，通過(guò)在其表面涂有一層氟碳樹(shù)脂涂層材料，可以提升材料的耐老化性與耐熱性，大多鋁板幕墻的使用壽命可以達(dá)到20年以上。④鋁板幕墻還具有物美價(jià)廉的重要優(yōu)勢(shì)。在所有裝飾性的金屬幕墻中，鋁板幕墻的耐久性較為顯著，并且鋁板幕墻在價(jià)格方面可以與玻璃墻幕進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。近幾年來(lái)，我國(guó)對(duì)于鋁板幕墻的應(yīng)用越來(lái)越重視，并且受到了設(shè)計(jì)人員的廣泛關(guān)注。

2.2 鋁板幕墻的種類

鋁板幕墻可以細(xì)分為三種類型：①蜂窩鋁板。這一類型的鋁板幕墻是較早使用的一種，它由兩層構(gòu)成，每層的厚度在0.8～1.8mm之間，加工制作過(guò)程中需要將兩層鋁板之間做成鋁箔蜂窩。對(duì)于墻外側(cè)的鋁板而言，要稍微增加其厚度，這主要是為了抵抗風(fēng)壓作用的影響。一般而言，處于墻外側(cè)的鋁板厚度要控制在1.0～1.5mm之間，內(nèi)側(cè)的鋁板板厚要控制在0.8～1.0mm之間，蜂巢板的總體厚度要控制在10～25mm。②單層鋁板。單層鋁板的出現(xiàn)主要是憑借電栓焊技術(shù)的興起而被廣泛應(yīng)用的，通過(guò)電栓焊技術(shù)的應(yīng)用，可以在單層鋁板飾面的背面進(jìn)行加強(qiáng)筋的安裝。這樣一來(lái)，既不會(huì)對(duì)飾面表面產(chǎn)生破壞，同時(shí)還能提升鋁板幕墻的平整性與剛度性能。在國(guó)外，大多的單層鋁板幕墻主要是由純鋁板制作而成，板的厚度主要在3～4mm之間。在我國(guó)，單層鋁板幕墻多采用合金鋁板，其厚度大多在2.5mm左右。另外，就是復(fù)合（夾膠）鋁板。這一類型的鋁板幕墻分為內(nèi)外兩層，由0.5mm厚的純鋁板制作而成，在中間夾層中要加入3～4mm厚的聚乙烯（PE）材料或者是聚氯乙烯（PVC）材料。相比于前兩種鋁板目前，符合鋁板幕墻的顏色更加均勻，并且鋁板的表面較為平整，加工制作起來(lái)十分方便。但是，這一類型的幕墻由于中間存在夾膠，因此在強(qiáng)度方面存在一定的缺陷。隨著材料科技以及制作技術(shù)的不斷提升，建筑中出現(xiàn)了越來(lái)越多的鋁板幕墻形式。在進(jìn)行超高層住宅建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)際狀況合理選擇鋁材幕墻的種類。

3 鋁板幕墻在超高層住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 鋁材幕墻的設(shè)計(jì)原理

鋁板幕墻的設(shè)計(jì)可以分為固定式與開(kāi)放式兩種，固定式鋁材幕墻施工時(shí)需要用到固定螺栓，這也是一種較為傳統(tǒng)的幕墻形式。但是，對(duì)于開(kāi)放式鋁材幕墻而言，其設(shè)計(jì)與安裝過(guò)程中取消了固定螺釘?shù)氖褂?，并且用鋁板掛件來(lái)代替螺栓。此外，固定式鋁板幕墻的表面需要使用硅膠進(jìn)行密封，但是開(kāi)放式則是在鋁板的內(nèi)層增加了一層防水層。開(kāi)放式的鋁板幕墻大多由鋼結(jié)構(gòu)作為龍骨，并且配備內(nèi)層板作為保溫面。

3.2 建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在進(jìn)行超高層住宅鋁板幕墻的設(shè)計(jì)過(guò)程中：①要明確幕墻的尺寸。設(shè)計(jì)人員需要對(duì)住宅建筑的立面造型進(jìn)行分析，并且選擇橫向分割的方式或是豎向分割的方式。此外，還可以采用格子型分割方式或者是復(fù)合型分割方式。如果需要鋁板幕墻與玻璃幕墻之間的結(jié)合與搭配，那么要對(duì)分割線條進(jìn)行統(tǒng)一的考慮。②要明確分割尺寸。通常來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)過(guò)程中要按照住宅建筑的層高或者是外墻的長(zhǎng)豎比來(lái)明確分割尺寸。為了追求建筑外墻鋁板幕墻長(zhǎng)豎比的協(xié)調(diào)性，建議使用黃金分割比例（1：0.618）。設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)外墻的長(zhǎng)豎比較小，也可以使用伸縮分格比例，這樣一來(lái)可以提升立面線條的飽滿效果。③需要考慮鋁板幕墻分縫效果，開(kāi)縫還是采用嵌縫膠，嵌縫膠的顏色對(duì)高品質(zhì)超高層住宅效果影響很大。

3.3 變形方面的控制

在進(jìn)行固定式鋁板幕墻的設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中，需要在鋁板的四邊設(shè)有掛耳，之后再使用螺釘將四個(gè)掛耳固定于幕墻的框架結(jié)構(gòu)上。對(duì)于這種固定方式來(lái)說(shuō)，容易使鋁板出現(xiàn)變形的問(wèn)題，進(jìn)而降低了鋁板幕墻表面的平整性。在我國(guó)的絕大多數(shù)區(qū)域，年絕對(duì)溫差可以達(dá)到30℃以上，一塊寬度是1.5m的鋁板，在這樣的溫差條件下將會(huì)產(chǎn)生較大的伸縮量，并且可以使鋁板表面拱起14.2mm左右。尤其在陽(yáng)光的照射作用下，鋁板表面所產(chǎn)生的變形將會(huì)給人產(chǎn)生視覺(jué)上的沖擊。但是，如果設(shè)計(jì)為開(kāi)放式的鋁板幕墻，那么就可以有效控制熱脹冷縮帶來(lái)的變形問(wèn)題。這主要是因?yàn)殇X板的板縫中并沒(méi)有注入相應(yīng)的密封膠，因而鋁板可以進(jìn)行無(wú)阻力的自由伸縮。

3.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中：①要進(jìn)行的是風(fēng)壓設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的以下的兩個(gè)方面：a.要確保鋁板幕墻在五十年一遇瞬間最大風(fēng)速的風(fēng)壓條件下，鋁板幕墻主受力梁的最大撓度不能超過(guò)L/180，其中L所表征的是樓層間距。b.鋁板在受到30年一遇瞬間最大風(fēng)速的條件下，鋁板的撓度值要控制在L/300以內(nèi)，并且產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力要低于鋁板的允許值。設(shè)計(jì)過(guò)程中如果單層鋁板或者是復(fù)合鋁板的分割比例較大，那么要在鋁板的背面（靠近墻體的那一側(cè)）增設(shè)相應(yīng)的加強(qiáng)筋，并且關(guān)于加強(qiáng)筋的計(jì)算要和主受力梁的風(fēng)壓設(shè)計(jì)相一致。②要進(jìn)行幕墻冰密性、氣密性方面的設(shè)計(jì)。對(duì)于相鄰板材之間的接縫位置處，要使用耐候膠進(jìn)行密封，并且耐候膠膠縫的設(shè)計(jì)要和玻璃幕墻相一致。③隔熱、保溫方面的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行鋁板幕墻隔熱保溫設(shè)計(jì)工作時(shí)，現(xiàn)階段并沒(méi)有形成太多的固定方法與理論，如果超高層住宅對(duì)于鋁板幕墻的要求較高，可以使用多層的復(fù)合鋁板。

3.5 防雷設(shè)計(jì)

安裝在高層或者是超高層住宅建筑外側(cè)的鋁板幕墻，將會(huì)對(duì)地表電場(chǎng)的分布造成一定的影響，并且建筑的電場(chǎng)強(qiáng)度比普通的建筑物大很多。同時(shí)，由于超高層建筑的高度相對(duì)較大，因而容易構(gòu)成雷電發(fā)展的條件，進(jìn)而使建筑遭受雷擊的威脅。因而，在進(jìn)行鋁板幕墻的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要提升幕墻防雷設(shè)計(jì)的效果。對(duì)于超高層住宅建筑而言，宜采用蜂窩鋁板幕墻，并且鋁箔芯蜂窩材質(zhì)略好，這主要是由于膠不能充當(dāng)導(dǎo)體。此外，在進(jìn)行幕墻的制作安裝過(guò)程中，最好將鋁板封孔焊接，并且外側(cè)的鋁板厚度不宜過(guò)薄，這樣一來(lái)可以防止雷電擊穿薄板問(wèn)題的出現(xiàn)。對(duì)于單層鋁板的防雷設(shè)計(jì)而言，可以將鋁板以及幕墻進(jìn)行接地處理，也可以與防雷網(wǎng)接通。對(duì)于復(fù)合鋁板的防雷設(shè)計(jì)工作而言，由于夾層中的聚乙烯屬于不良導(dǎo)體的范疇，所以兩層鋁薄板處于絕緣狀態(tài)。此外，超高層住宅建筑的鋁板厚度要控制在2.5～3mm之間。需要注意的是，安裝完成的鋁板幕墻要注意定期的清潔，通過(guò)清洗即可以提升鋁板幕墻的美觀效果，同時(shí)可以清理掉幕墻上的雜質(zhì)與導(dǎo)體，進(jìn)而提升住宅建筑的安全效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

鋁板幕墻作為一種新型的幕墻形式越來(lái)越受到了超高層住宅建筑設(shè)計(jì)人員的青睞，其質(zhì)輕、美觀、造價(jià)適中以及施工安裝方便的優(yōu)勢(shì)更是為鋁板幕墻的推廣應(yīng)用提供了便利條件。因而，要提升鋁板幕墻的設(shè)計(jì)質(zhì)量與效果，提升幕墻的加工與安裝質(zhì)量，在確保超高層住宅建筑安全及品質(zhì)的前提下，盡可能的降低施工造價(jià)。