幕牆面板的彈性成形方法及曲面建築幕牆的製作方法

2023-10-18 19:28:44 1

專利名稱：幕牆面板的彈性成形方法及曲面建築幕牆的製作方法
技術領域：
本發明涉及曲面建築幕牆、屋面或天花領域，特別是涉及一種幕牆面板 通過彈性變形形成曲面的曲面建築幕牆及幕牆面板的彈性成形方法。
背景技術：
追求曲線美已成為現代建築的最大特點之一，選擇合適的建造方法來滿 足曲面建築幕牆建造的建造成本和建築效果要求， 一直是建築師和幕牆工程 師共同面對的棘手課題。曲面建築幕牆的現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，對曲面造型的模擬比較好，這種方
法的主要代表產品有GRC構件和鑄鋁構件等。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品有石雕構件等；熱塑性成
型法一般要使用模具，加熱平板後依靠重力產生塑性變形，主要代表產品有
熱彎玻璃等；冷塑性成型法一般也是在模具的襯託下，通過夾持點拉彎產生 塑性變形，也常被稱為冷彎成型法，主要代表產品有拉彎鋁型材、拉彎鋁板 等。平面擬合法分為折面法和臺階法二種，折面法一般用通過特徵點的平板 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築幕牆的代 表；臺階法一般用一系列的臺階來模擬曲面，對於本來是斜面的幕牆，採用 臺階法時，用通過特徵點的垂直面和水平面來代替曲面，將每層的幕牆建成 垂直面，並在每層設一個臺階過度。
曲面建築幕牆的三種現有建造方法，建築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築效果較差，曲面建築 幕牆的三種現有建造方法都位於建築效果和建造成本的兩個極端，現有技術中缺少一種建造成本較低，建築效果較好的建造方法。

發明內容
本發明要解決的技術問題是為了克服現有幕牆曲面整體外形流暢美觀 和節約成本兩者不能兼顧的缺陷，提供一種幕牆面板通過彈性變形形成曲面 的曲面建築幕牆及幕牆面板的彈性成形方法。
本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的
一種幕牆面板的彈性成形方法，其特點在於，利用固定裝置使面板形成
彈性變形而具有曲面。
較佳地，該面板安裝完成後因彈性變形而具有預應力。
較佳地，該幕牆還包括夾持點，該固定裝置為夾持點的支座，通過在面
板上布置夾持點，通過夾持點的支座對面板施加面外位移，使面板產生彈性
變形而形成曲面。
較佳地，該幕牆還包括骨架，面板通過該骨架固定在牆壁上。
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，通過
調整該緊固件和面板之間的壓板帶動面板端部的若干點到達預定位置而形
成曲面。
較佳地，該固定裝置為若干固接在面板上的掛鈎，而在牆壁上固定有若 幹與該掛鈎對應的掛接部件，調整掛接部件的位置，使面板形成彈性變形從 而達到預定的曲面。
較佳地，該固定裝置為粘膠，預先將骨架拉彎成預定的曲面，之後將面 板通過該粘膠粘結在骨架上從而形成預定的曲面。
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，通過支座固定在牆壁上。
較佳地，該面板通過骨架固定在牆壁上，該骨架為直骨架或者彎骨架。
較佳地，該骨架為鋼材、鋁材或不鏽鋼材。較佳地，該面板為用於幕牆、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。 本發明的另一技術方案為一種曲面建築幕牆的建造方法，其特點在於，
利用幕牆面板的彈性形變進行幕牆的安裝建造。
本發明的另一技術方案為一種彈性成型法建造的曲面建築幕牆，其包括
面板和固定裝置，其特點在於，該面板通過該固定裝置形成彈性變形而具有曲面。
較佳地，該面板安裝完成後具有因彈性變形而形成的預應力。
較佳地，該幕牆還包括夾持點，該固定裝置為夾持點的支座，面板的曲
面是通過在面板上布置夾持點，通過夾持點的支座對面板施加面外位移，使
面板產生彈性變形而形成的。
較佳地，該幕牆還包括骨架，面板通過該骨架固定在牆壁上。
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
的曲面是通過調整該緊固件和面板之間的壓板帶動面板端部的若干點到達
預定位置而形成的。
較佳地，該固定裝置為若干固接在面板上的掛鈎，其與牆壁上對應的掛
接部件相掛接，面板的曲面是通過調整掛接部件的位置使面板發生彈性變形
而形成的。
較佳地，該固定裝置為粘膠，面板的曲面是通過預先將骨架拉彎成預定 的曲面，之後將面板通過該粘膠粘結在骨架上而形成的。
較佳地，該面板為玻璃面板、金屬板、人造板或者石材。 本發明的積極進步效果在於本發明提供的曲面建築幕牆外形流暢美 觀，外觀效果可與在安裝前應用澆注成型法、塑性成型法加工成弧形和曲面 再按常規方法安裝的曲面幕牆相媲美，但成本較低；與平面擬合法構造的曲 面建築幕牆相比，又具有更流暢、美觀的曲面效果，從而較好地解決了曲面 建築幕牆外觀效果與成本之間的矛盾。另外，本發明也可應用於建築屋面或天花等領域中。


圖1為本發明實施例1的曲面建築幕牆及彈性成形方法的示意圖，圖中 示出了採用壓板調節的方法。
圖2a、圖2b和圖2c為本發明的幕牆面板的成形過程圖。
圖3為本發明實施例2的曲面建築幕牆及彈性成形方法的示意圖，圖中 示出了採用掛鈎的方法。
圖4為本發明實施例3的曲面建築幕牆及彈性成形方法的示意圖，圖中 示出了採用粘膠的方法。
圖5為本發明實施例4的曲面建築幕牆及彈性成形方法的示意圖，圖中 示出了通過夾持點的支座對平板施加面外位移的方法。
具體實施例方式
下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。 本發明相對於現有技術的改進在於使幕牆面板形成彈性變形具有一預 應力，進而形成施工中所需要的曲面。因現有的工藝都是採用熱彎成型或冷 彎成型，這兩種都屬於塑性成形，而本發明中採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產生變形或者尺寸的變化，而且能 夠恢復的變形叫做彈性變形。即受力物體的全部變形中在除去應力後能迅速 回復的那部分變形。而本發明正是將這一性質創造性地應用於曲面建築幕牆 領域中，達到了既曲面流暢、美觀又節約成本的效果。而使面板形成彈性變 形可以有各種方法，下面給出四個具體的實施例進行說明。 實施例1
如圖l所示，本實施例為採用螺栓和壓板使面板產生彈性變形的方法， 而採用這種方法的幕牆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1為採用本方法的一個局部圖，實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，然後通過調節螺栓32，帶動幕牆面板端 部的幾個點到達預定位置，利用幕牆面板本身具備一定彈性可彎曲的特點， 使幕牆面板彎折成單曲、雙曲等多種造型。對所有面板採取上述措施冷彎， 就可形成整幅曲面幕牆。
如圖2a-2c所示，下面對面板彈性變形的原理進行描述，該原理同樣適 用於實施例2和3中。測量面板定位點，在鋁合金龍骨框內根據玻璃板塊位 置通過A、 B、 C三點確定一個平面，將玻璃板塊對應三點約束在A、 B、 C 點，將D點根據放樣測量的翹曲度值進行合理壓彎到D點後定位。調整幕 牆面板上固定點的高度形成曲面是通過調整壓板設置來實現的。該玻璃板塊 的相對變形為均勻變形，其相對變形量在絕對變形量的30%~50%之間。
若有誤差，可調節固定於鋁合金龍骨上的不鏽鋼調節螺栓，保證安裝。 確保面板滿足翹曲值，四點定位後最終擬合成曲面幕牆中的板塊單元。對所 有玻璃採取上述措施變形，就可形成整幅曲面幕牆。在實施過程中，需要通 過預先實驗計算對幕牆面板的預應力進行控制，進而監測變形並控制幕牆面 板的形狀。
實施例2
如圖3所示，本實施例為採用掛鈎使面板產生彈性變形的方法，而採用 這種方法的幕牆的固定裝置為掛鈎。圖2為採用本方法的一個局部圖，實際 中面板1上布置有若干組掛鈎12，牆壁4上也固定有對應的若干組掛接件 41，通過調整這些掛接件的位置和突出的高度，使掛鈎12掛接在掛接件上 之後會隨著掛接件的位置，帶動面板1發生彈性變形，從而達到預定的曲面。 對所有面板採取上述措施冷彎，就可形成整幅曲面幕牆。本實施例中，掛鈎 相當於夾持點，而掛接件相當於夾持點的支座，此類幕牆至少包括面板、夾 持點和支座三要素，可以是直接將面板固定在牆壁上，也可以包括骨架，面 板通過骨架固定在牆壁上。實施例3
如圖4所示，本實施例為採用粘膠使面板產生彈性變形的方法，而採用 這種方法的幕牆的固定裝置為粘膠。圖3為採用本方法的一個局部圖，本方 法中預先將骨架2拉彎成預定的曲面，之後在骨架2上粘上粘膠5，最後將 面板1粘上，面板1就會隨著骨架2預先拉彎好的曲面發生彈性變形，從而 達到預定的曲面。對所有面板採取上述措施冷彎，就可形成整幅曲面幕牆。
實施例4
本實施例中的幕牆包括面板、骨架、夾持點、支座等四個部分，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，通過夾持點的支座 對平板施加面外位移，使平板產生彈性變形來形成和保持建築曲面。如圖5 所示，本實施例為通過夾持點的支座對平板施加面外位移，使面板產生彈性 變形的方法，而採用這種方法的幕牆的固定裝置為支座。應用於建築幕牆的 大部分結構材料，在一定條件下都滿足虎克定律，應力與應變成線性關係。 根據試驗和理論分析，不僅是單個構件，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， 一個平面板 塊，只要夾持點的位置和數量控制得當，通過夾持點施加面外位移，可以形 成任何曲面，關鍵是控制曲面板塊中的預應力和變形。對於曲面建築幕牆的 大部分區域，曲率較小，曲面精度要求不高，利用彈性成型法，只要幕牆構 件因彈性變形產生的預應力不超過材料設計強度的30%,都可以很好的滿足 工程要求，同時，通過控制板塊接縫部位的夾持點，接縫的高低差和寬度差 都較小，具有很好的建築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 一是準備按設計要求設有夾持點 的平板，並把與夾持點相連接的支座調節到設計位置；二是根據設計的安裝 順序先連接三個夾持點，形成一個基準平面；三是給平板施加一定的外力， 根據設計的安裝順序連接其它的夾持點。夾持點對平板施加的面外位移一般 是通過調節與夾持點相連接的支座來實現的，支座應具有很好的三維調節功能和剛度，實際上，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(夾持點的支座)，對面板一側的鋁框b、 d、 f點施加平 面外的線位移，達到建築所需外形，面板另一側邊框a、 c、 e點豎直固定在 鋼支架上，無指定位移。
夾持點的面外位置是否準確，決定了曲面幕牆的精度，因此，夾持點的 支座應具有較好的調節能力， 一般應採用粗調與精調相結合的二級調節方 案。同時，夾持點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，不採用試錯法多次反覆， 人工消耗較低；主要對夾持點施加面外位移成型，不需要模具和能耗；只要 合理布置夾持點，不僅能形成滿意的曲面，還能控制板塊的接縫偏差。
以上四個實施例中，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，通過支座固定在牆壁上；也可以為帶有骨架的面板， 通過骨架固定在牆壁上，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。並且，本發明的這 種面板彈性成形方法也同樣適用於屋面或天花的安裝施工中。
雖然以上描述了本發明的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理 解，這些僅是舉例說明，在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這 些實施方式做出多種變更或修改。因此，本發明的保護範圍由所附權利要求 書限定。
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權利要求
1、一種幕牆面板的彈性成形方法，其特徵在於，利用固定裝置使面板形成彈性變形而具有曲面。
2、 如權利要求1所述的幕牆面板的彈性成形方法，其特徵在於，該面 板安裝完成後因彈性變形而具有預應力。
3、 如權利要求1所述的幕牆面板的彈性成形方法，其特徵在於，該幕 牆還包括夾持點，該固定裝置為夾持點的支座，通過在面板上布置夾持點， 通過夾持點的支座對面板施加面外位移，使面板產生彈性變形而形成曲面。
4、 如權利要求3所述的幕牆面板的彈性成形方法，其特徵在於，該幕 牆還包括骨架，面板通過該骨架固定在牆壁上。
5、 如權利要求1所述的幕牆面板的彈性成形方法，其特徵在於，該固 定裝置包括若干組緊固件和與該緊固件配合的壓板，通過調整該緊固件和面 板之間的壓板帶動面板端部的若干點到達預定位置而形成曲面。
6、 如權利要求1所述的幕牆面板的彈性成形方法，其特徵在於，該固 定裝置為若干固接在面板上的掛鈎，而在牆壁上固定有若干與該掛鈎對應的 掛接部件，調整掛接部件的位置，使面板形成彈性變形從而達到預定的曲面。
7、 如權利要求1所述的幕牆面板的彈性成形方法，其特徵在於，該固 定裝置為粘膠，預先將骨架拉彎成預定的曲面，之後將面板通過該粘膠粘結 在骨架上從而形成預定的曲面。
8、 如權利要求1所述的幕牆面板的彈性成形方法，其特徵在於，該面 板為不帶有副框或者帶有副框的面板。
9、 如權利要求1所述的幕牆面板的彈性成形方法，其特徵在於，該面 板為無骨架的面板，通過支座固定在牆壁上。
10、 如權利要求1所述的幕牆面板的彈性成形方法，其特徵在於，該面 板通過骨架固定在牆壁上，該骨架為直骨架或者彎骨架。
11、 如權利要求10所述的幕牆面板的彈性成形方法，其特徵在於，該骨架為鋼材、鋁材或不鏽鋼材。
12、 如權利要求1所述的幕牆面板的彈性成形方法，其特徵在於，該面 板為用於幕牆、屋面或天花的面板。
13、 如以上任意一項權利要求所述的幕牆面板的彈性成形方法，其特徵 在於，該面板為玻璃面板、金屬板、人造板或者石材。
14、 一種曲面建築幕牆的建造方法，其特徵在於，利用幕牆面板的彈性 形變進行幕牆的安裝建造。
15、 一種彈性成型法建造的曲面建築幕牆，其包括面板和固定裝置，其 特徵在於，該面板通過該固定裝置形成彈性變形而具有曲面。
16、 如權利要求15所述的彈性成型法建造的曲面建築幕牆，其特徵在 於，該面板安裝完成後具有因彈性變形而形成的預應力。
17、 如權利要求15所述的彈性成型法建造的曲面建築幕牆，其特徵在 於，該幕牆還包括夾持點，該固定裝置為夾持點的支座，面板的曲面是通過 在面板上布置夾持點，通過夾持點的支座對面板施加面外位移，使面板產生 彈性變形而形成的。
18、 如權利要求17所述的彈性成型法建造的曲面建築幕牆，其特徵在 於，該幕牆還包括骨架，面板通過該骨架固定在牆壁上。
19、 如權利要求15所述的彈性成型法建造的曲面建築幕牆，其特徵在 於，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 通過調整該緊固件和面板之間的壓板帶動面板端部的若干點到達預定位置 而形成的。
20、 如權利要求15所述的彈性成型法建造的曲面建築幕牆，其特徵在 於，該固定裝置為若干固接在面板上的掛鈎，其與牆壁上對應的掛接部件相 掛接，面板的曲面是通過調整掛接部件的位置使面板發生彈性變形而形成 的。
21、 如權利要求15所述的彈性成型法建造的曲面建築幕牆，其特徵在於，該固定裝置為粘膠，面板的曲面是通過預先將骨架拉彎成預定的曲面， 之後將面板通過該粘膠粘結在骨架上而形成的。
22、如權利要求15-21任意一項所述的彈性成型法建造的曲面建築幕牆，其特徵在於，該面板為玻璃面板、金屬板、人造板或者石材。
全文摘要
本發明公開了一種幕牆面板的彈性成形方法，以及一種彈性成型法建造的曲面建築幕牆，其至少包括面板、骨架、夾持點、支座等四個部分中的兩個部分，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，通過夾持點的支座對平板施加面外位移，使平板產生彈性變形來形成和保持建築曲面。本發明也可應用於建築屋面或天花等領域中。曲面建築幕牆的現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築效果不理想，本發明提供的曲面建築幕牆相鄰板塊間過度自然且建築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牆相比更好，成本也較低；本發明彈性成型法達到了建築外觀效果與建造成本的完美統一。
文檔編號E04B2/88GK101560802SQ20091005177
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月22日 優先權日2009年5月22日
發明者黃擁軍 申請人:上海江河幕牆系統工程有限公司;北京江河幕牆股份有限公司