專利名稱：折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統及其施工方法
技術領域：
本發明屬于建筑領域，涉及一種實現曲面建筑幕墻的施工方法，尤其是涉及一種 采用平面單元體板塊擬合(在現場通過冷彎)形成折扇形雙曲面單元式幕墻的施工方法， 還涉及該折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統。
背景技術：
現有技術中涉及建筑曲面幕墻的施工，一般都會考慮以下方法去實現曲面即玻 璃熱彎法和折線擬合法。玻璃熱彎法，就是把單元體玻璃在工廠高溫條件下彎折形成曲面幕墻所需的形 狀，同時鋁合金龍骨或者鋼龍骨也拉彎成相應弧形，用上述部件在工廠加工成弧形的單元 體板塊。其優點是幕墻曲面整體外形流暢美觀，不足之處是玻璃的熱彎處理使得造價增加 不少，尤其是采用中空、夾膠或中空夾膠玻璃時，造價增加較多，如果曲面復雜又不規則，更 會使得成本和難度大幅增加。其復雜而又不規則的玻璃幕墻曲面使得每一片單元體弧形玻 璃板塊都需要制作一個熱彎模具，模具用量之大，成本之高，是明顯的。折線擬合法，就是用平板玻璃單元體來擬合幕墻曲面，成本不高，但曲面效果不理 想，制出的曲面幕墻棱角分明，曲面效果不理想，不能很好地實現建筑師的曲面意圖。如果 制作的是雙曲面幕墻，有時還需將板塊劃分成三角形，另外，這種平板單元體在單元體之間 防水處理的難度也很大。
發明內容
本發明的目的在于改進現有技術的不足，提供一種構成曲面幕墻流暢美觀，且施 工方便、成本低廉的采用平面單元體板塊擬合形成折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統的施 工方法；本發明另一個目的在于提供一種折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統。本發明的目的是這樣實現的本發明提供的采用平面單元體板塊擬合形成折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統 的施工方法是通過制出幕墻的平板單元體然后在現場通過冷彎安裝到建筑上構成雙曲面 建筑幕墻，其步驟包括步驟1、在建筑主體上設置折扇形雙曲面幕墻結構體系和制作平板單元體a.根據設計出來的雙曲面幕墻在建筑的側面設置用于固定曲面幕墻的幕墻結構 體系，該結構體系包括陰角幕墻結構體系、陽角幕墻結構體系和三維可調轉接件，所述陰角幕墻結構體系包括陰角立柱轉接件、兩個陰角立柱和裝飾立柱，所述裝 飾立柱和陰角立柱轉接件通過固定件與兩個陰角立柱連接；在陰角的所述立柱上設有與所 述平板單元體的另一個側邊緣的邊框固聯的連接結構；所述陽角幕墻結構體系包括陽角立柱轉接件、陽角立柱和兩個副框，所述兩個副 框和陽角立柱轉接件通過固定件固定在所述陽角立柱上；所述副框上還設有用于固聯所述平板單元體一個側邊緣的邊框的連接結構；所述陰角幕墻結構體系和陽角幕墻結構體系中的所述陰角立柱轉接件和陽角立 柱轉接件通過所述三維可調轉接件固聯在主體結構上的轉折處即陽角或陰角處；b.制作平板單元體根據設計出來的雙曲面幕墻進行分割，形成若干塊曲面單元體，再將該若干塊曲 面單元體還原成平面單元體，將組成雙曲面單元式建筑幕墻的平板單元體在制造廠生產出 來，分割、還原過程如下①分割曲面單元體對根據建筑設計要求設計出來的雙曲面幕墻進行分割形成曲面單元體，分割的原 則是盡量不破壞建筑立面效果，按層高或層高的l/n(n ^ 1)和陰陽角面來劃分，形成若干 塊曲面單元體，即分割出的曲面單元體的上下兩個邊緣與建筑層高或層高的1/n相對應， 而左右兩個邊緣為與雙曲面幕墻相鄰的折線構成外凸的陽角或內凹的陰角的轉折線相對 應，在該曲面單元體上的上面兩個角點在一個水平高度上，下面兩個角點在另一個水平高 度上，而左右方向上一側上下兩個外凸的角點為陽角點，而另一側上下兩個內凹的角點為 陰角點。②還原出平板單元體過上述曲面單元體下方水平邊緣的一個角點(例如為C點)作與左右方向另一側 上下兩個角點(例如A、B)相連直線平行且長度相等的直線段(例如為CE)，該直線段與另 側所述的兩個角點(例如A、B)的連線以及所述兩條直線段兩端點的連線組成一平面單元， 依照該平面單元制成具有設定厚度的平板體即為還原出來的平板單元體；根據還原出來的平板單元體形狀制成平板狀幕墻面板，再在幕墻面板左右設置邊 框，上下邊緣設置頂橫梁、底橫梁，頂橫梁和底橫梁兩端通過緊固件與單元板塊左右邊框連 接，所述頂、底橫梁上相應處分別設有相互匹配的嵌合結構而使得上下相鄰的平板單元體 固聯在一起，所述邊框相應部位設置連接結構與幕墻立柱結構體系上的連接結構固聯；步驟2、將平板狀幕墻面板單元體成型為曲面單元體安裝在所述幕墻結構體系 上將所述平板單元體固定在所述幕墻結構體系上，通過將固定在所述平板單元體上 所述連接結構與所述幕墻結構體系上設有的相應的所述連接結構結合使得所述平板單元 體固定在所述幕墻結構體系上；在固定過程中通過對平板單元體進行冷變形扭擰，即將所 述平面單元體板塊四個頂點中下面的兩點和上面的作平行線基準的連線豎向頂點共三點 固定在所述幕墻結構體系上相鄰的所述陰角立柱和所述陽角立柱上的所述副框上原有曲 面單元體的三個點上，而該三個點涉及的一個邊框上的其它中間各個點也通過所述連接結 構固定，然后，借助外力扭擰該平板單元體，使得其上的最后一個上部的頂點固定在所述幕 墻結構體系上原有曲面單元體的第四個點上安裝就位，且將該側邊上中間各個點的相應連 接結構固聯，即可使得平面單元體成形為曲面單元體。通常建筑結構外邊緣從下往上是從外向里收縮的，即上層的水平長度比下層短， 所以，如上述方法還原出來的平板單元體的上部水平邊緣較原曲面單元體上邊緣長度長一 些，在安裝時，安裝單元體的最后一個角點以及該角點所在的邊緣各個連接點到結構體系上時，通過擰扭，使得平板變形為曲面，與原設計的曲面幕墻有很好的吻合性。所述頂、底橫梁上相應處分別設有的嵌合結構可以是凸緣和相匹配的嵌槽。所述邊框相應部位設置的與幕墻立柱結構體系上的連接結構固聯的連接結構可 以是鴨嘴形口，與之匹配地，所述幕墻立柱結構體系上相應處的連接結構為螺栓，其釘固在 所述幕墻立柱結構體系的相應部件上，所述平板單元體上的所述槽口掛設在螺栓螺桿上卡 固。與槽口相應處連接結構螺栓一般都是定制螺栓，尺寸為非標，根據實際需要設計相應的 尺寸。所述幕墻面板可以是玻璃板、金屬板或人造板等材質的平板，其可以是單層面板， 也可以是中空板或中間夾層的面板。擬合出來的雙曲面單元式建筑幕墻的平板單元體在制造廠生產出來。在建筑主體上設置折扇形雙曲面幕墻結構體系，具體地，如幕墻系統設有軌道式 擦窗機，該結構體系還包括擦窗機軌道，該帶擦窗機軌道的裝飾立柱設在朝外一側陰角立 柱壁上。所述陽角立柱或者裝飾立柱的朝向建筑物一側具有一弧形側壁，因為主體結構每 層平面角度是漸變的，這樣的弧形側壁可以方便所述陰角幕墻體系中的兩個陰角立柱和所 述陽角幕墻體系中的兩個陽角副框的固定位置的調節以使得其間的夾角適應主體結構平 面角度的變化，這樣的具有弧形側壁結構，可以減少模具數量，降低成本。所述三維可調轉接件在結構前后進出位方向和豎直方向開長圓孔，陰角及陽角轉 接件在水平方向開長圓孔；通過該三維可調轉接件將所述陽角幕墻結構體系和陰角幕墻結 構體系固定在建筑物本體轉折處即本體的陽角和陰角上；連接陽角立柱和其上的兩個副框以及連接裝飾立柱和其上的兩個陰角立柱之間 的固定件可以是螺栓或者還有機絲螺釘。在陽角所述陽角立柱和副框的結合結構可以是， 所述陽角立柱弧形側壁內側設有卡槽，所述副框上設置所述的螺栓，該螺栓最好是T型螺 栓，即頭部呈T型狀的螺栓，所述T型螺栓與卡槽槽口相匹配。從而，副框通過其上的螺栓 套設陽角立柱上的卡槽而固定在陽角立柱上。所述副框和所述陰角立柱上設置有以設定間距設置的螺栓，用來卡固平板單元 體。將平板單元體固定到幕墻結構體系上的具體做法可以是所述平板單元體左右兩 側邊框開有間隔的鴨嘴形槽口，與陰角立柱和所述陽角立柱上固聯的所述副框上設有的螺 栓相對應，在平板單元體向幕墻結構體系上安裝固定時，將鴨嘴形槽口與螺栓一一對應，在 單元體板塊自重作用下螺栓沿鴨嘴形槽口傾斜表面滑入槽口從而使平板單元體扭擰成型 為曲面單元固定在所述幕墻結構體系上。建筑每層可按層高做一塊所述平板單元體，如果這樣會使得平板單元體板塊扭擰 距離過大，導致變形應力過大而會造成破裂等失效問題，可采用每層層高做兩塊單元體或 兩塊以上單元體。本發明提供的折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統，其包括幕墻結構體系和面板單 元體；該幕墻結構體系包括陰角幕墻結構體系、陽角幕墻結構體系和三維可調轉接件，所述陰角幕墻結構體系包括陰角立柱轉接件、兩個陰角立柱和裝飾立柱，所述裝飾立柱和陰角立柱轉接件通過固定件與兩個陰角立柱連接；所述陽角幕墻結構體系包括陽角立柱轉接件、陽角立柱和兩個副框，所述兩個副 框和陽角立柱轉接件通過固定件固定在所述陽角立柱上，所述陰角幕墻結構體系和陽角幕墻結構體系中的所述陰角立柱轉接件和陽角立 柱轉接件通過所述三維可調轉接件固聯在主體結構上的轉折處即陽角或陰角處，所述副框上還設有用于固聯所述平板單元體一個側邊緣的邊框的連接結構，在所述陰角立柱上設有與所述平板單元體的另一個側邊緣的邊框固聯的連接結 構；每塊所述面板單元體包括平板狀幕墻面板，再在所述幕墻面板左右設置邊框，上 下設置頂橫梁、底橫梁，所述頂、底橫梁上相應處分別設有相互匹配的嵌合結構而使得設置 在所述幕墻結構體系上的上下相鄰平板單元體固聯在一起，頂橫梁和底橫梁兩端通過緊固 件與單元板塊左右邊框連接，所述邊框相應部位設置連接結構與幕墻立柱結構體系上的連 接結構固聯。所述面板單元體為平板單元體，所述幕墻結構體系上對應設置面板單元體的連接 結構位置對應的是曲面單元體，該平板單元體和所述幕墻結構體系上的所述連接結構的位 置的曲面單元體的相應關系為在對應該曲面單元體在幕墻結構體系上的四個端點，其中 的上面兩個角點(例如為A、D)在一個水平高度上，下面兩個角點(例如為(B、C)在另一 個水平高度上，而左右方向上一側上下兩個外凸的角點(例如為A、D)為陽角點，而另一側 上下兩個內凹的角點(例如為D、C)為陰角點；過上述一個下面的所述角點(例如為C點) 作與左右方向另一側上下兩個角點(例如A、B)相連直線平行且長度相等的直線段(例如 為CE)，該直線段與另側兩個角點連接的直線組成一平面單元，依照該平面單元制成具有設 定厚度的平板單元體即為還原出來的平板單元體，所述平板單元體通過扭擰設置在所述幕 墻結構體系上對應曲面單元體的連接結構上成為曲面單元體。通過將平板單元體設置在幕墻結構體系上的對應曲面單元體的連接結構上，就可 以使得平板單元體在幕墻結構體系上形成曲面形狀。該副框的形狀與所述立柱的形狀相配合。如果建筑上還設有擦窗機設備，則該帶擦窗機軌道的裝飾立柱設在朝外一側陰角 立柱壁上。所述陽角立柱朝向建筑主體一側可以是一弧形側壁，以此可以使得其上固定的兩 個所述副框的夾角適應建筑主體陽角的角度，同樣的，所述陰角立柱體系中的裝飾立柱朝 向建筑主體一側也也可以是弧形側壁，使得與之連接的兩個陰角立柱的固定角度方便適應 建筑主體陰角的角度。為了實現折扇形雙曲面幕墻結構體系和通過扭擰固定其上的平板單元體的密封， 可以在組成的幕墻結構體系上和其與平板單元體的結合各縱向連接面上設置縱向密封結 構，還在上下立柱之間以及上下結合的所述平板單元體之間各橫向連接面上設置橫向密封 結構。本發明提供的折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統及其施工方法，通過對于雙曲面 單元式幕墻進行合理的分割，并將分割的曲面幕墻曲面的面板單元體轉換成平板單元體， 再在安裝過程中經過冷扭擰成曲面安裝到建筑結構體系中，在面板單元體的制作中由于只是制作平板單元體，而避免了制作曲面的面板單元體復雜的工藝過程，在安裝中的冷扭擰 又使得平板單元體在結構體系中成型為曲面單元體，一改現有技術中用平板單元體組成曲 面幕墻帶來的棱角分明，曲面效果不理想的缺陷。為充分展現建筑師的折扇形雙曲面單元 式建筑幕墻的曲面意圖提供了方法上和結構上的保障。
下面結合附圖，通過對本發明的具體實施方式
詳細描述，將使本發明的技術方案 顯而易見。圖1為折扇形曲面玻璃幕墻系統示意2陽角幕墻結構體系橫剖截面2a為圖2的1_1剖視結構示意圖，表示平板單元體上連接結構即鴨嘴型槽口的 結構圖3陰角幕墻結構體系橫剖截面4陽角立柱與轉接件連接三維放樣5相鄰單元體板塊插接三維放樣6節點防水示意7單元板塊扭擰示意8曲面單元與平板單元關系示意9單元板塊有限元模型邊界約束示意10為陰角立柱與轉接件連接的三維放樣圖其中1.平板單元體；2.平板單元體；3.陽角立柱；4.陰角立柱；5.副框；6.定制 螺栓；7.單元體邊框；8.鴨嘴形槽口 ；9.三維可調轉接件；10.帶軌道的裝飾立柱；11. T型 螺栓；12.底橫梁；13.頂橫梁；14. PVC膠條；15.硅橡膠膠皮；16.批水膠條；17.硅橡膠膠 條；18.三元乙丙膠條；19.硅橡膠膠條；20.橡塑海綿；21.橡塑海綿；22.批水料；23.批水 料扣蓋；24.陰角立柱轉接件；25.陽角立柱轉接件；插芯26。
具體實施例方式本發明提供的采用平面單元體板塊擬合即在現場通過冷彎形成折扇形雙曲面單 元式建筑幕墻系統的施工方法是步驟1、在建筑主體上設置折扇形雙曲面幕墻結構體系和制作平板單元體本實施例的工程為采用平面單元體板塊擬合形成折扇形雙曲面單元式幕墻的施 工方法，首先，在建筑物外墻上設置折扇形雙曲面幕墻結構體系，幕墻系統需要在建筑物側 墻的陰陽角處設置鋁合金立柱構成陰角幕墻結構體系(見圖3、10)和陽角幕墻結構體系 (見圖2、4)。在建筑的側面設置所述幕墻結構體系，該結構體系包括陰角幕墻結構體系、陽 角幕墻結構體系和三維可調轉接件9，所述陰角幕墻結構體系包括陰角立柱轉接件24、兩個陰角立柱4和帶軌道的裝飾 立柱10，所述裝飾立柱10和陰角立柱轉接件24通過固定件與兩個陰角立柱4連接；在陰 角的所述立柱4上設有與所述平板單元體的另一個側邊緣的邊框7固聯的連接結構；所述陽角幕墻結構體系包括陽角立柱轉接件25、陽角立柱3和兩個副框5，所述兩
10個副框5和陽角立柱轉接件25通過固定件固定在所述陽角立柱3上，所述副框5固定在陽 角的所述立柱3上，所述副框5上還設有用于固聯所述平板單元體一個側邊緣的邊框7的 連接結構。具體地，如圖3、10所示，在陰角幕墻結構體系中，兩個陰角立柱4與帶軌道的裝飾 立柱即擦窗機軌道10通過固定件也就是標準的不銹鋼螺栓41與機絲螺釘42即緊固件的 一種連接形成所述的陰角幕墻結構體系，帶軌道的裝飾立柱即擦窗機軌道10上朝向建筑 物一側設有弧形側壁，陰角立柱4即固定在該弧形側壁上，如圖3所示。陰角立柱4上固聯 陰角立柱轉接件24，其與三維可調轉接件9的L型板的縱向板部分通過螺栓連接，L型板的 水平板部分通過螺栓與結構主體固聯。陽角立柱3上端通過陽角立柱轉接件25與三維可調轉接件9固定，下端與固定在 相鄰立柱上的插芯26 (圖6、10)連接，三維可調轉接件9固定在建筑樓層板上。如圖2、圖4所示，在陽角幕墻結構體系中，陽角立柱3具有一弧形側壁，在該弧形 側壁上通過在立柱弧形側壁上開了相應槽口，讓陽角轉接件卡固在里面而連接陽角轉接件 25在陽角立柱上，通過它上設孔穿設螺栓與三維可調轉接件9固連使得陽角立柱3與建筑 側壁連接(如圖1、4所示)，在陽角立柱3的所述弧形側壁上相對于陽角轉接件25對稱地 固接有兩個副框5，陽角立柱3與鋁合金副框5通過定制T型螺栓11與機絲螺釘11a連接 形成陽角幕墻結構體系。所述三維可調轉接件9在結構前后進出位方向和豎直方向即L形板的縱向板部分 和水平板部分上均開長圓孔，陰角轉接件24和陽角轉接件25在與所述水平板部分上的所 述長圓孔垂直的水平方向開長圓孔。由此，即可實現三維可調轉接件9成為是三維方向上 可調的構件。在兩陰角立柱4的外端縱向固設若干定制螺栓6，由于該所用螺栓的規格尺寸為 非標準件，故而需要向緊固件廠家定做，因此成為定制螺栓，該定制螺栓用于連接所述平板 單元體1、2的側面；在平板單元體1、2的上下兩側固設頂橫梁13和底橫梁12，左右兩側固 設邊框7，頂橫梁13和底橫梁12固定在邊框7的上下兩端，頂橫梁13上設有用于插接的凸 緣，底橫梁12在相應部位開有嵌槽，安裝時，上下單元體通過凸緣和嵌槽插接固定，在嵌槽 中還設有密封裝置膠條或批水料對上下平板單元體之間密封，如圖5、6所示。平板單元體1或平板單元體2為單層面板，也可以是中空板，也可以是中間夾層的 面板，其可以是玻璃板、金屬板或人造板等材質的平板。在其左右兩個側邊上固設的邊框7 上豎向設有與陰角立柱4以及陽角立柱上固設的副框5上設置的螺栓6位置、大小相匹配 的鴨嘴形槽口 8，如圖2a所示，鴨嘴型槽口即在邊框上開始一槽口，該槽口向邊框內與槽口 垂直或相交一個銳角向上延設一段內槽，將單元體通過該鴨嘴形槽口 8掛在陰角立柱4和 副框5上固設的所述螺栓固定，螺栓6嵌設在所述內槽中。對根據設計出來的雙曲面幕墻進行分割，形成若干塊曲面單元體，再將該若干塊 曲面單元體變化成平面單元體，將組成雙曲面單元式建筑幕墻的平板單元體在制造廠生產 出來，分割、還原過程如下A.分割曲面單元體根據建筑設計出來的雙曲面幕墻進行分割，分割的原則是盡量不破壞建筑立面效果，一般按層高和陰陽角面來劃分，形成若干塊曲面單元體，如圖8所示，即分割出的曲面 單元體(A、B、C、D)的上下兩個邊緣(AD、BC)與建筑相鄰的兩個層高位置相對應，而左右兩 個邊緣的四個頂點(A、B、C、D)在雙曲面幕墻相鄰的轉折處，即構成外凸的陽角或內凹的陰 角的豎直邊緣上，在該曲面單元體上的上面兩個角點(A、D)在一個層高上，下面兩個角點 (B、C)在相鄰的另一個層高上，而左右方向上一側上下兩個角點(A、D)為陽角點，而另一側 上下兩個角點(D、C)為陰角點。連接相鄰主體結構層外輪廓的四個角點(A、B、C、D)，不在 同一平面內，連接該四個角點所形成的是曲面單元；B.還原出平板單元體過上述曲面單元在下的一個角點(C點)作與左右方向另一側兩個角點(A、B)相 連直線(AB)平行且長度相等的直線段(CE)，該直線段與另側兩個角點的連線(AB)組成一 平面單元，該平面單元的四個角點分別是(A、B、C、E)，依照該平面單元制成具有一定厚度的 平板狀幕墻面板；將若干塊曲面單元體還原成平板狀幕墻面板經過如下步驟在分割成的曲面單元 體上以在下的陽角點或陰角點(C或B)為基點，作與AB或CD平行且相等的直線，產生新的 上端點E，連接A、B、C、E四點所形成的為所要的平面單元。將組成雙曲面單元式建筑幕墻 的平板狀幕墻面板在制造廠生產出來。所述平板單元體包括單元體邊框和固定其上的平板狀幕墻面板；根據還原出來的 平板單元形狀制成平板狀幕墻面板，再在該幕墻面板左右設置單元體邊框7，上下邊緣設置 頂橫梁13、底橫梁12，所述頂、底橫梁上相應處分別設有凸緣和相匹配的嵌槽，頂橫梁13和 底橫梁12兩端通過緊固件與平板狀幕墻面板左右單元體邊框7連接，所述單元體邊框相應 部位設置連接結構與幕墻立柱結構體系上的連接結構固聯；然后就是將平板單元體1、2通過扭擰的方式固定到幕墻立柱結構體系上。具體的施工方法可以是步驟1 先將三維可調轉接件9上的L型板的水平板部分通過螺栓插設在長孔中而固定在 建筑物上，在三維可調轉接件9與建筑物一側安裝完畢后，再進行陽角立柱結構體系與陰 角立柱結構體系的安裝，對于陽角立柱結構體系的安裝方法是，如圖4所示，即將陽角幕墻 結構體系通過陽角立柱轉接件25與L型板的豎直板部分長孔穿設螺栓將立柱與三維轉接 件固聯。曲面的單元的側邊與陽角立柱上的副框5相對應，與之類似，如圖10所示，陰角幕 墻結構體系通過陰角立柱轉接件24與L型板的豎直板部分長孔穿設螺栓將立柱與三維轉 接件固聯，以上就在建筑物上做好了幕墻結構體系。步驟2 在加工廠制造的平板單元體其左右設有邊框7，上下設有橫梁，在該單元體兩側邊 框上設有與副框5或陰角立柱4上的定制螺栓連接的鴨嘴形槽口 8。接下來就是利用平面 單元板塊玻璃及型材本身具備一定彈性可彎曲的特點，工地現場起吊安裝單元體，左右讓 鴨嘴型槽口 8在板塊自重作用下滑入定制螺栓6。上下通過底橫梁12和頂橫梁13插接安 裝就位，通過多個陰陽角幕墻結構體系安裝和多塊平面單元體的扭擰變形而達到幕墻的折 扇形雙曲面效果。再有，本發明提供的幕墻設置豎直方向和水平方向的密封防水線，在豎直方向上，如圖6所示，在平板單元體的邊框7鴨嘴型槽口和副框5之間以及和陰角立柱上掛點掛接 結構之間形成的例如迷宮式的縫隙中設三元乙丙膠條18、硅橡膠膠條19和橡膠海綿21形 成迷宮式密封結構，在邊框7和面板單元體之間也可以設有縱向的密封條7a，由此，可以在 豎直方向上方便地形成可靠的豎直方向防水線。在水平方向上，相鄰單元體立柱水平方向通過批水料和批水扣蓋進行插接，相鄰 單元體水平方向通過批水料實現頂橫梁與底橫梁嵌槽進行插接及密封，即在批水料22上 面與陽角立柱3的下底面即與陽角立柱下端固定為一體的批水料扣蓋23之間鋪硅橡膠防 水膠皮15，批水料扣蓋23前端設置凹槽，凹槽內設置批水膠條16，在批水料扣蓋的后端也 設置凹槽，在凹槽中槽底設置橡塑海綿20，批水料22插設在該凹槽中，在批水料22兩側與 批水料扣蓋之間設置硅橡膠膠條17和硬質PVC膠條14，形成水平方向防水線。具體地，本發明提供的幕墻結構，立柱結構體系以及其與面板單元體之間的密封 結構可以是如圖6所示，在所述陽角立柱3和鋁合金副框5之間設置三元乙丙膠條18 ；在副 框5與單元體邊框之間設置匹配的鑲嵌凹槽，在該凹槽中設置海綿21和硅橡膠膠條19 ；在 單元體的玻璃板和邊框之間也設有密封膠條7a。上述為本幕墻結構的豎向密封結構。在上 下單元板之間以及上下兩立柱之間設有橫向密封結構，上下兩立柱之間的密封以陽角立柱 為例，在立柱的下端設置批水料扣蓋23，該扣蓋的兩端設有嵌槽其中卡設海綿20和批水膠 條16，朝里一側的嵌槽中卡設海綿20，其可以將通過前面批水膠條等進入的縫隙水吸存， 減少向里水的滲漏量，在底橫梁的下端設置嵌槽，相鄰的頂橫梁和底橫梁之間，在頂橫梁上 固設批水料制成的凸緣，批水料22嵌入到設有海綿的嵌槽中托住海綿，其在伸入該嵌槽中 的批水料與嵌槽側壁之間還嵌設有PVC膠條14和硅橡膠膠條17，該批水料22上表面鋪設 硅橡膠膠皮15。上述的密封結構實施起來十分方便，同時，其可以在面板單元體的安裝扭擰 中起到協調變形的作用。制平板單元體常用的玻璃雖然是脆性材料，但也具有一定彈性變形能力，玻璃與 邊框、橫梁之間的膠條具有一定的壓縮變形能力，能吸收一定的扭擰變形。由此，使得本發 明提供的扭擰法安裝平板單元體，使之變形為曲面單元體的方法得以實現。為了不使平板單元體在扭擰過程中需要扭擰的變形量過大而產生破裂或產生較 大的應力，造成安裝后的失效，通常通過CAD三維放線確定幕墻單元板塊最大扭擰距離，選 取最不利單元板塊，采用有限元軟件abaqus建立模型進行分析，確定面板和幕墻構件扭擰 而產生的應力以及加上外部荷載產生的應力，為確定面板厚度與幕墻構件壁厚提供依據。 務必計算確認面板和幕墻構件的因曲翹而產生的內應力加上外部荷載產生的應力仍在安 全允許范圍內，確保折扇形雙曲面幕墻結構的安全性。為了適應主體結構外輪廓角度的變化，每塊單元體為一個小曲面，同一塊單元四 個角點不在同一平面內，用平板單元體，需要對其進行扭擰，如果設計的平板單元體過大， 則需要扭擰的變形量d就比較大(參見圖7)，這樣，為了得到扭擰不破裂失效、且產生的 內應力與單元體所用材質相適應的合適的變形量，需要對于單元體進行這樣的設計采用 cad三維放樣確定最不利單元體板塊，建立單元體板塊的有限元模型，計算確認例如玻璃和 型材的因扭擰而產生的內應力加上外部荷載產生的應力仍在安全允許范圍內。采用cad三 維放樣模擬平板單元體和立柱與轉接件系統的連接、相鄰單元體插接，使得相鄰單元體通 過底橫梁12與頂橫梁13可以冷彎插接以及陰陽角立柱精確安裝。在進行單元體板塊扭擰變位分析時首先經過幾何放樣得出具體扭擰距離尺寸，層間最大扭擰尺寸d，如層間分割為 兩塊單元板塊，最大扭擰尺寸d/2。建立有限元模型時，在玻璃和邊框之間設置結構膠7b， 在風壓作用下，結構膠在玻璃與框之間起粘結作用，建立模型時只考慮它的作用，玻璃、結 構膠7b、邊框和橫梁之間接觸，在有限元軟件里通過共用節點來實現，平板單元擬合成曲面 單元，需要向里或向外有一個距離d/2，邊框上設置了若干槽口，立柱上設有對應的掛點，有 限元模型的邊界條件考慮一側邊框槽口對應位置固定，另一側邊框槽口對應位置分別施加 位移，它們的大小成線性關系，如圖9中，一塊平板單元體邊框上A至H各個鴨嘴型槽口掛 點分別施加面外強制位移。通過有限元計算，得到單元體板塊內外層玻璃和鋁制框架的應 力及撓度，判斷扭擰變形與外部荷載作用下幕墻系統的安全性。在邊框上設置的鴨嘴型槽 口掛點的數目和間距陰角立柱4和陽角副框5上設置螺栓掛點用于單元體板塊掛接，掛點 間距根據計算確定。計算中主要考慮所述單元體的重量、所受外荷載和連接螺栓的承載能 力，同時兼顧在安裝時將平板單元體扭擰成曲面板的變形量。為了使得各個槽口處安裝時 的扭擰變形產生應力都不至于過大，則相應地增加槽口的數目、從而減小槽口的間距。因每層按層高高度做一塊單元體時，扭擰距離過大，為減小扭擰距離，方便施工， 每層層高做兩塊單元體，如圖1、7就所示出在一層樓層中上下設置兩塊平板單元體的例 子。各個平板單元體1、2以及陰角幕墻結構體系與陽角幕墻結構體系分別在加工廠 加工組裝完成。單元體幕墻安裝與常規不同，先進行幕墻結構體系的安裝，然后對單元體板 塊進行吊裝，采用一種可以測量距離，高差，角度等的測量設備——全站儀進行精確定位， 即確定基準點，求出該部位的坐標，將全站儀放于該基準點，全站儀根據輸入的坐標鎖定該 位置。幕墻結構體系的各個構件可以是鋁合金型材、鋼材、鋼鋁復合型材。
權利要求
一種采用平面單元體板塊擬合形成折扇形雙曲面單元式幕墻的施工方法是步驟1、在建筑主體上設置折扇形雙曲面幕墻結構體系和制作平板單元體a.根據設計出來的雙曲面幕墻在建筑的側面設置用于固定曲面幕墻的所述幕墻結構體系，該結構體系包括陰角幕墻結構體系、陽角幕墻結構體系和三維可調轉接件，所述陰角幕墻結構體系包括陰角立柱轉接件、兩個陰角立柱和裝飾立柱，所述裝飾立柱和陰角立柱轉接件通過固定件與兩個陰角立柱連接；在陰角的所述立柱上設有與所述平板單元體的另一個側邊緣的邊框固聯的連接結構；所述陽角幕墻結構體系包括陽角立柱轉接件、陽角立柱和兩個副框，所述兩個副框和陽角立柱轉接件通過固定件固定在所述陽角立柱上，所述副框上還設有用于固聯所述平板單元體一個側邊緣的邊框的連接結構；所述陰角幕墻結構體系和陽角幕墻結構體系中的所述陰角立柱轉接件和陽角立柱轉接件通過所述三維可調轉接件固聯在主體結構上的轉折處即陽角或陰角處，b.制作平板單元體根據設計出來的雙曲面幕墻進行分割，形成若干塊曲面單元體，再將該若干塊曲面單元體還原成平面單元體，將組成雙曲面單元式建筑幕墻的平板單元體在制造廠生產出來，分割、還原過程如下①分割曲面單元體對根據建筑設計要求設計出來的雙曲面幕墻進行分割形成曲面單元體，分割的原則是，按層高或層高的1/n和陰陽角面來劃分，形成若干塊曲面單元體，即分割出的曲面單元體的上下兩個邊緣與建筑層高或層高的1/n相對應，而左右兩個邊緣為與雙曲面幕墻相鄰的折線構成外凸的陽角或內凹的陰角的轉折線相對應，在該曲面單元體上的上面兩個角點在一個水平高度上，下面兩個角點為在另一個水平高度上，而左右方向上一側上下兩個外凸的角點為陽角點，而另一側上下兩個內凹的角點為陰角點；②還原出平板單元體過上述曲面單元體下方水平邊緣的一個角點作與左右方向另一側上下兩個角點相連直線平行且長度相等的直線段，該直線段與另側兩個角點的連線以及所述兩條直線段兩端點的連線組成一平面單元，依照該平面單元制成具有設定厚度的平板體即為還原出來的平板單元體；根據還原出來的平板單元體形狀制成平板狀幕墻面板，再在幕墻面板左右設置邊框，上下邊緣設置頂橫梁、底橫梁，所述頂、底橫梁上相應處分別設有相互匹配的嵌合結構而使得上下相鄰的平板單元體固聯在一起，頂橫梁和底橫梁兩端通過緊固件與單元板塊左右邊框連接，所述邊框相應部位設置連接結構與幕墻立柱結構體系上的連接結構固聯；步驟2、將平板狀幕墻面板單元體成型為曲面單元體安裝在所述幕墻結構體系上將所述平板單元體固定在所述幕墻結構體系上，通過將設置在所述平板單元體上的側面所述邊框上的所述連接結構與所述幕墻結構體系上設有的相應的所述連接結構結合使得所述平板單元體固定在所述幕墻結構體系上；在固定過程中通過對平板單元體進行冷變形扭擰，即將所述平面單元體板塊包括四個頂點中下面的兩點和上面的作平行線基準的連線豎向頂點共三點固定在所述幕墻結構體系上相鄰的所述陰角立柱和所述陽角立柱上的所述副框上原有曲面單元體的三個點上，而該三個點涉及的一個邊框上的其它中間各個點也通過所述連接結構固定，然后，借助外力扭擰該平板單元體，使得其上的最后一個上部的頂點固定在所述幕墻結構體系上原有曲面單元體的第四個點上安裝就位，且將該側邊上中間各個點的相應連接結構固聯，即可使得平面單元體成形為曲面單元體。
2.根據權利要求1所述的施工方法，其特征在于將所述平板單元體固定到幕墻結構 體系上的具體做法是所述平板單元體左右兩側邊框上的所述連接結構為在該邊框上開有 的間隔的鴨嘴形槽口，其與所述陰角立柱和所述陽角立柱上固聯的所述副框上設有的所述 連接結構即螺栓相對應，在平板單元體向幕墻結構體系上安裝固定時，將鴨嘴形槽口與螺 栓一一對應，在單元體板塊自重作用下螺栓沿鴨嘴形槽口傾斜表面滑入槽口從而使平板單 元體扭擰成型為曲面單元固定在所述幕墻結構體系上；或者，在建筑的每層層高做兩塊單元體或兩塊以上單元體；或者，在組成的幕墻結構體系上和其與平板單元體的結合各縱向連接面上設置縱向密封結 構，還在上下立柱之間以及上下結合的所述平板單元體之間各橫向連接面上設置橫向密封 結構；或者，設置密封結構，在豎直方向上，首先是立柱和副框之間，陽角立柱(3)與副框(5)之間 的縫隙中設置膠條(18)，其為三元乙丙膠條；在平板單元體的邊框(7)鴨嘴型槽口和副框 (5)之間以及和陰角立柱上掛點掛接結構之間形成的例如迷宮式的縫隙中設三元乙丙膠條 (18)、硅橡膠膠條(19)和橡膠海綿(21)形成密封結構，在邊框(7)和面板單元體之間也設 有縱向的密封條(7a)和結構膠(7b)，由此，在豎直方向上方便地形成可靠的豎直方向防水 線；和/或，在水平方向上，相鄰單元體立柱水平方向通過批水料和批水扣蓋進行插接，相鄰單元 體水平方向通過批水料實現頂橫梁與底橫梁嵌槽進行插接及密封，即在批水料(22)上面 與陽角立柱(3)的下底面即與陽角立柱下端固定為一體的批水料扣蓋(23)之間鋪硅橡膠 防水膠皮(15)，批水料扣蓋(23)前端設置凹槽，凹槽內設置批水膠條(16)，在批水料扣蓋 的后端也設置凹槽，在凹槽中槽底設置橡塑海綿(20)，批水料(22)插設在該凹槽中，在批 水料(22)兩側與批水料扣蓋之間設置硅橡膠膠條(17)和硬質PVC膠條(14)，形成水平方 向防水線。
3.一種折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統，其特征在于包括幕墻結構體系和平板單 元體；該結構體系包括陰角幕墻結構體系、陽角幕墻結構體系和三維可調轉接件，所述陰角幕墻結構體系包括陰角立柱轉接件、兩個陰角立柱和裝飾立柱，所述裝飾立 柱和陰角立柱轉接件通過固定件與兩個陰角立柱連接；所述陽角幕墻結構體系包括陽角立柱轉接件、陽角立柱和兩個副框，所述兩個副框和 陽角立柱轉接件通過固定件固定在所述陽角立柱上，所述陰角幕墻結構體系和陽角幕墻結構體系中的所述陰角立柱轉接件和陽角立柱轉 接件通過所述三維可調轉接件固聯在主體結構上的轉折處即陽角或陰角處，所述副框上還設有用于固聯所述平板單元體一個側邊緣的邊框的連接結構，在陰角的所述立柱上設有與所述平板單元體的另一個側邊緣的邊框固聯的連接結構；每塊所述平板單元體平板狀幕墻面板，再在所述幕墻面板左右設置邊框，上下設置頂橫梁、底橫梁，所述頂、底橫梁上相應處分別設有相互匹配的嵌合結構而固聯在一起，所述 頂橫梁和底橫梁固設在幕墻面板的上邊緣和下邊緣，頂橫梁和底橫梁兩端通過緊固件與單 元板塊左右邊框連接，所述邊框相應部位設置連接結構與幕墻立柱結構體系上的連接結構 固聯；所述幕墻結構體系上對應設置所述平板單元體的固定結構位置對應的是曲面單元體， 該平板單元體和所述幕墻結構體系上的所述固定結構的位置的相應關系為在對應該曲面 單元體在幕墻結構體系上的四個端點，其中上面兩個角點在一個水平高度上，下面兩個角 點在另一個水平高度上，而左右方向上一側上下兩個外凸的角點為陽角點，而另一側上下 兩個內凹的角點為陰角點；過上述一個下面的所述角點作與左右方向另一側上下兩個角 點相連直線平行且長度相等的直線段，該直線段與另側兩個角點連接的直線組成一平面單 元，依照該平面單元制成具有設定厚度的平板單元體即為還原出來的所述平板單元體，所 述平板單元體設置在所述幕墻結構體系上對應曲面單元體的固定結構上。
4.根據權利要求3所述的折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統，其特征在于該副框的 形狀與所述立柱的形狀相配合。
5.根據權利要求3所述的折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統，其特征在于建筑上還 設有擦窗機設備，所述帶有擦窗機軌道的裝飾立柱設置在陰角立柱壁上。
6.根據權利要求3所述的折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統，其特征在于所述陽角 立柱朝向建筑主體一側是一弧形側壁，所述裝飾立柱朝向建筑主體一側也是弧形側壁。
7.根據權利要求3所述的折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統，其特征在于所述立柱 結構體系以及其與面板單元體之間設置密封結構，其包括水平方向的密封結構，在水平方 向上，相鄰單元體立柱水平方向通過批水料和批水扣蓋進行插接，相鄰單元體水平方向通 過批水料實現頂橫梁與底橫梁嵌槽進行插接及密封，即在批水料(22)上面與陽角立柱(3) 的下底面即與陽角立柱下端固定為一體的批水料扣蓋(23)之間鋪硅橡膠防水膠皮(15)， 批水料扣蓋(23)前端設置凹槽，凹槽內設置批水膠條(16)，在批水料扣蓋的后端也設置凹 槽，在凹槽中槽底設置橡塑海綿(20)，批水料(22)插設在該凹槽中，在批水料(22)兩側與 批水料扣蓋之間設置硅橡膠膠條(17)和硬質PVC膠條(14)，形成水平方向防水線；和/或，還包括豎直方向上的密封結構，在平板單元體的邊框(7)鴨嘴型槽口和副框(5)之 間以及和陰角立柱上掛點掛接結構之間形成的縫隙中設三元乙丙膠條(18)、硅橡膠膠條 (19)和橡膠海綿(21)形成密封結構，和/或，在邊框(7)和面板單元體之間也可以設有縱 向的密封條(7a)和結構膠(7b)，由此，可以在豎直方向上方便地形成可靠的豎直方向防水 線。
8.根據權利要求3所述的折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統，其特征在于所述幕墻 面板是玻璃板、金屬板或人造板材質的平板，其是單層面板，或是中空板或中間夾層的面 板；或者，所述三維可調轉接件在結構前后進出位方向和豎直方向開長圓孔，陰角及陽角轉接件 在水平方向開長圓孔；通過該三維可調轉接件將所述陽角立柱結構體系和陰角立柱結構體 系固定在建筑物本體轉折處即本體的陽角和陰角上；或者，連接裝飾立柱和兩個陰角立柱之間的固定件是螺栓或者還有機絲螺釘；在陽角所述陽 角立柱和副框的連接結構包括螺栓和卡槽；所述副框和所述陰角立柱設有固連所述平板單元體的連接結構是螺栓；或者，所述平板單元體上下插接的嵌合結構是設置在所述底橫梁上的嵌槽和設在頂橫梁相 應位置上相匹配的凸緣。
9.根據權利要求3所述的折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統，其特征在于所述陽角 立柱和其上的兩個副框上設置的所述連接結構為螺栓和卡槽，所述的螺栓，是T型螺栓，即 頭部呈T型狀的螺栓，所述T型螺栓與卡槽槽口相匹配；或者，所述螺栓或者機絲螺釘均以 設定間距設置；或者，所述平板單元體左右兩側邊框上的所述連接結構為在該邊框上開有 的間隔的鴨嘴形槽口，其與所述陰角立柱和所述陽角立柱上固聯的所述副框上設有的所述 連接結構即螺栓相對應，在平板單元體向幕墻結構體系上安裝固定時，將鴨嘴形槽口與螺 栓一一對應，在單元體板塊自重作用下螺栓沿鴨嘴形槽口傾斜表面滑入槽口從而使平板單 元體扭擰成型為曲面單元固定在所述幕墻結構體系上；所述平板單元體的邊框上。
10.根據權利要求9所述的折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統，其特征在于幕墻結構 體系的各個構件是鋁合金型材、鋼材、鋼鋁復合型材制成。
全文摘要
本發明提供一種采用平面單元體板塊擬合形成折扇形雙曲面單元式幕墻的施工方法，其主要是通過將曲面幕墻分割成若干單元，然后對于全面幕墻單元體做平板單元體的轉化，按照轉化后的平板單元體制作單元體，在通過冷扭擰方法安裝到幕墻結構體系中形成曲面。本施工方法避免了制作曲面的面板單元體復雜的工藝過程，在安裝中的冷扭擰又使得平板單元體在結構體系中成型為曲面單元體，一改現有技術中用平板單元體組成曲面幕墻帶來的棱角分明，曲面效果不理想的缺陷。為充分展現建筑師的折扇形雙曲面單元式建筑幕墻的曲面意圖提供了方法上和結構上的保障。本發明還提供了折扇形雙曲面單元式建筑幕墻系統。
文檔編號E04B2/88GK101881059SQ20091008786
公開日2010年11月10日 申請日期2009年6月24日 優先權日2009年6月24日
發明者佘高乾, 曹志軍, 李永春, 譚中心 申請人:北京江河幕墻股份有限公司