專利名稱：彈性成型法建造的曲面建筑幕墻的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及曲面建筑幕墻、屋面或天花領域，特別是涉及一種幕墻面板通過
彈性變形形成曲面的曲面建筑幕墻。
背景技術：
追求曲線美已成為現代建筑的最大特點之一，選擇合適的建造方法來滿足曲面建 筑幕墻建造的建造成本和建筑效果要求，一直是建筑師和幕墻工程師共同面對的棘手課 題。曲面建筑幕墻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，加熱平板后依靠 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托下， 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征點的平板來模擬曲 面，用三角形平板來建造球面就是用折面法建造曲面建筑幕墻的代表；臺階法一般用一系 列的臺階來模擬曲面，對于本來是斜面的幕墻，采用臺階法時，用通過特征點的垂直面和水 平面來代替曲面，將每層的幕墻建成垂直面，并在每層設一個臺階過度。 曲面建筑幕墻的三種現有建造方法，建筑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筑效果較差，曲面建筑幕墻的三種現有建造方 法都位于建筑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，建筑效果 較好的建造方法。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是為了克服現有幕墻曲面整體外形流暢美觀和節 約成本兩者不能兼顧的缺陷，提供一種幕墻面板通過彈性變形形成曲面的曲面建筑幕墻。 本實用新型是通過下述技術方案來解決上述技術問題的 —種彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其包括面板和固定裝置，其特點在于，該面 板通過該固定裝置形成彈性變形而具有曲面。 較佳地，該面板安裝完成后具有因彈性變形而形成的預應力。 較佳地，該幕墻還包括夾持點，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，該幕墻還包括骨架，面板通過該骨架固定在墻壁上。 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鉤，其與墻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
后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，通過支座固定在墻壁上。 較佳地，該固定裝置包括骨架，該面板通過骨架固定在墻壁上，該骨架為直骨架或 者彎骨架。 較佳地，該骨架為鋼材、鋁材或不銹鋼材。 較佳地，該面板為用于幕墻、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。 本實用新型的積極進步效果在于本實用新型提供的曲面建筑幕墻外形流暢美 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 安裝的曲面幕墻相媲美，但成本較低；與平面擬合法構造的曲面建筑幕墻相比，又具有更流 暢、美觀的曲面效果，從而較好地解決了曲面建筑幕墻外觀效果與成本之間的矛盾。另外， 本實用新型也可應用于建筑屋面或天花等領域中。

圖1為本實用新型實施例1的曲面建筑幕墻及彈性成形方法的示意圖，圖中示出 了采用壓板調節的方法。 圖2a、圖2b和圖2c為本實用新型的幕墻面板的成形過程圖。 圖3為本實用新型實施例2的曲面建筑幕墻及彈性成形方法的示意圖，圖中示出 了采用掛鉤的方法。 圖4為本實用新型實施例3的曲面建筑幕墻及彈性成形方法的示意圖，圖中示出 了采用粘膠的方法。 圖5為本實用新型實施例4的曲面建筑幕墻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。
具體實施方式
以下結合附圖給出本實用新型較佳實施例，以詳細說明本實用新型的技術方案。 本實用新型相對于現有技術的改進在于使幕墻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。因現有的工藝都是采用熱彎成型或冷彎成型，這兩種都屬 于塑性成形，而本實用新型中采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后能迅速回復的那部分變形。而本實用新型正是將這一性質創造性 地應用于曲面建筑幕墻領域中，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1所示，本實施例為采用螺栓和壓板使面板產生彈性變形的方法，而采用這 種方法的幕墻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l為采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 后通過調節螺栓32，帶動幕墻面板端部的幾個點到達預定位置，利用幕墻面板本身具備一 定彈性可彎曲的特點，使幕墻面板彎折成單曲、雙曲等多種造型。對所有面板采取上述措施 冷彎，就可形成整幅曲面幕墻。 如圖2a-2c所示，下面對面板彈性變形的原理進行描述，該原理同樣適用于實施 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點后定位。調整幕墻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，可調節固定于鋁合金龍骨上的不銹鋼調節螺栓，保證安裝。確保面板滿 足翹曲值，四點定位后最終擬合成曲面幕墻中的板塊單元。對所有玻璃采取上述措施變形， 就可形成整幅曲面幕墻。在實施過程中，需要通過預先實驗計算對幕墻面板的預應力進行 控制，進而監測變形并控制幕墻面板的形狀。 實施例2 如圖3所示，本實施例為采用掛鉤使面板產生彈性變形的方法，而采用這種方法 的幕墻的固定裝置為掛鉤。圖2為采用本方法的一個局部圖，實際中面板1上布置有若干 組掛鉤12，墻壁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，使掛鉤12掛接在掛接件上之后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。對所有面板采取上述措施冷彎，就可形成整幅曲面幕墻。本實施例中， 掛鉤相當于夾持點，而掛接件相當于夾持點的支座，此類幕墻至少包括面板、夾持點和支座 三要素，可以是直接將面板固定在墻壁上，也可以包括骨架，面板通過骨架固定在墻壁上。 實施例3 如圖4所示，本實施例為采用粘膠使面板產生彈性變形的方法，而采用這種方法 的幕墻的固定裝置為粘膠。圖3為采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，之后在骨架2上粘上粘膠5，最后將面板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。對所有面板采取上述措施冷彎，就可形 成整幅曲面幕墻。 實施例4 本實施例中的幕墻包括面板、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筑曲面。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，而采用這種方法的幕墻的固定裝置為支座。 應用于建筑幕墻的大部分結構材料，在一定條件下都滿足虎克定律，應力與應變成線性關 系。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。對于曲面建筑幕墻的大部分區域，曲率較小，曲面精度要求不高，利用彈性成 型法，只要幕墻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，具有很好的建筑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，并 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，達到建筑所需外形，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，決定了曲面幕墻的精度，因此，夾持點的支座應具有 較好的調節能力，一般應采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，不采用試錯法 多次反復，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，通過支座固定在墻壁上；也可以為帶有骨架的面板，通過骨架固定在墻壁上， 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。并且，本實用新型的這種面板彈性成形方法也同樣適用于屋面或天花的安 裝施工中。 雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解， 這些僅是舉例說明，在不背離本實用新型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，本實用新型的保護范圍由所附權利要求書限定。
權利要求一種彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其包括面板和固定裝置，其特征在于，該面板通過該固定裝置形成彈性變形而具有曲面。
2. 如權利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該幕墻還包括 夾持點，該固定裝置為夾持點的支座。
3. 如權利要求2所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該幕墻還包括 骨架，面板通過該骨架固定在墻壁上。
4. 如權利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該固定裝置包 括若干組緊固件和與該緊固件配合的壓板。
5. 如權利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該固定裝置為 若干固接在面板上的掛鉤，其與墻壁上對應的掛接部件相掛接。
6. 如權利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該固定裝置為 粘膠。
7. 如權利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該面板為不帶 有副框或者帶有副框的面板。
8. 如權利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該面板為無骨 架的面板，通過支座固定在墻壁上。
9. 如權利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該固定裝置包 括骨架，該面板通過骨架固定在墻壁上，該骨架為直骨架或者彎骨架。
10. 如權利要求9所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該骨架為鋼 材、鋁材或不銹鋼材。
11. 如權利要求1所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于，該面板為用于 幕墻、屋面或天花的面板。
12. 如權利要求1-11任意一項所述的彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，其特征在于， 該面板為玻璃面板、金屬板、人造板或者石材。
專利摘要本實用新型公開了一種彈性成型法建造的曲面建筑幕墻，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筑曲面。本實用新型也可應用于建筑屋面或天花等領域中。曲面建筑幕墻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筑效果不理想，本實用新型提供的曲面建筑幕墻相鄰板塊間過度自然且建筑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墻相比更好，成本也較低；本實用新型彈性成型法達到了建筑外觀效果與建造成本的完美統一。
文檔編號E04B2/88GK201486001SQ20092007278
公開日2010年5月26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:上海江河幕墻系統工程有限公司;北京江河幕墻股份有限公司