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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)感藝術雕塑建筑與建筑幕墻的關系探討。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的要求，以及相關設計與施工技術在實際工程中的應用。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系和特點以及分享這種外圍護系統(tǒng)的設計、生產(chǎn)制造方面的經(jīng)驗。
關鍵詞：藝術雕塑建筑 建筑幕墻技術 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)感藝術雕塑建筑與建筑幕墻的關系探討時，首先應對“金屬質(zhì)感藝術雕塑建筑”有所認識。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，大型抽象的藝術雕塑放在廣場中部。他空間立體的外形，藝術的想象力給我們深刻的印象。雕塑的設計者稱之為“通往芝加哥的大門”名字叫“云門”，當?shù)厝朔Q之為“豆子”或“芝加哥豆”。
當今在城市里，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。但是你仔細觀察會發(fā)現(xiàn)，這些占地不小的城市雕塑，除了它的藝術欣賞價值以外，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的，具有很高的藝術觀賞價值的同時，又有很強的實際使用功能的新型藝術建筑體。
他是藝術家和建筑師及結構工程師們有機的結合，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系。是充滿著藝術想象力和美學效果的具有實際使用功能的大型建筑。其藝術內(nèi)涵和美學效果，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，當今的建筑師們越來越對這樣的城市藝術雕塑建筑感興趣。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建筑在國內(nèi)已分布很廣。有些已經(jīng)成為當?shù)氐?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>地標。這在另一個方面，標志著我國建筑幕墻的設計與施工技術已經(jīng)走向了成熟。
當今的建筑幕墻技術，已經(jīng)能利用現(xiàn)代化的設計與施工技術手段，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雜的建筑及要求精度極高的外圍護幕墻體系的設計與施工。比如深圳的歡樂海岸世界的異形不銹鋼藝術體、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等等。都是保證最終建筑效果的關鍵點。以武漢光谷之星中國建科技館四合院中的金屬“種子”為例，探討相關技術。(圖2.)
2.1、構造形式的確定
建筑的抗風壓、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。
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，在設計的初期，維護構造系統(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與鉻化板相復合的柔性剛性相結合的防水保溫構造系統(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構上生根的剛性固定方案。(圖2. 1.1~2. 1.4)
這種剛柔相結合的方案，不僅可以很好的處理轉接件穿過內(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,還可以解決轉接件穿過內(nèi)層TPO材料的漏水隱患。
2.2、制作與安裝
當主要構造節(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，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)字技術保障安裝精度實現(xiàn)美學效果
在對該項目的實施過程中，不論從設計、生產(chǎn)、制作還是現(xiàn)場施工。對所有的構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，設計團隊首先利用BIM技術進行鍵建模;然后再深化設計。精確標注每個數(shù)據(jù)后再編程導出。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)再導入BIM模型中復合。確保安裝嚴絲合縫。
3、 結束語
小結一下，這個深化設計和施工的團隊就是多次在國內(nèi)幕墻技術創(chuàng)造第一的中建深圳裝飾幕墻團隊。在這個項目的設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與項目的特點相結合創(chuàng)造性的完成了任務。
這個團隊在接受任務后，首先對外形的曲面和構造進行分析;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造。根據(jù)實際空間位置重新進行外墻的熱工構造分區(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)點構造設計思路。保障設計安裝外形曲線順滑的節(jié)點方案等等。這些經(jīng)驗，通過總結和交流為幕墻技術的進一步提升做了有意義的工作。(圖3.1~3.2)
近年來，由于建筑技術的發(fā)展和建筑形式的多樣化、個性化處使各種新技術、新工藝、新材料在建筑外圍護上得到廣泛的應用。特別是作為不斷發(fā)展中的前沿建筑技術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內(nèi)涵和美學效果要求極高的建筑外維護。它的藝術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
[1] 《施工圖、設計說明書》，相關的PPT技術文件，2019.3
[2] 《采光頂與金屬屋面技術規(guī)程》JGJ 255-2012，行業(yè)標準，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，《幕墻設計》,
作者單位：北京德宏幕墻工程技術科研中心
