幕墻是由金屬構(gòu)架與面板板材組成，不承擔(dān)建筑主體結(jié)構(gòu)荷載的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，具有美觀、節(jié)能、容易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代高層建筑和大型場(chǎng)館的首選方案。
近年來(lái)，出于對(duì)幕墻面板材料環(huán)保性與安全性的需求;同時(shí)，金屬鋁板先天具有色澤豐富、持久、外觀形狀多樣化等優(yōu)點(diǎn)，在建筑幕墻領(lǐng)域大行其道，得到設(shè)計(jì)界、業(yè)主方的廣泛選用，因而涌現(xiàn)出了大量的全鋁板幕墻工程項(xiàng)目。
隨著鋁板幕墻的大面積使用，但是外立面平整度(波浪面)現(xiàn)象層出不窮，根據(jù)幾個(gè)項(xiàng)目樣板為案例，做出的相關(guān)分析。
鋁板幕墻的板塊為什么會(huì)變形呢？
1.板塊沒有邊肋和中肋，風(fēng)壓和空氣漲力下造成變形。
這種變形現(xiàn)象多出現(xiàn)在采用鋁塑復(fù)合板為面板的幕墻上，業(yè)主為了省錢，選用不正規(guī)的生產(chǎn)廠家。廠家為獲較高利潤(rùn)，什么邊肋、中肋一律不用。將鋁塑板折成盒狀，直接用螺釘擰在框架上，板塊縫隙抹上膠就算完工。這樣幕墻的板塊強(qiáng)度根本就不夠，板塊在正負(fù)風(fēng)壓作用下產(chǎn)生向里向外的疲勞性撓度變形，使板面尺寸增長(zhǎng)。反映比較突出的向陽(yáng)面的幕墻，由于施工工藝是采用保溫暖墻的形式，將板塊縫隙全部用膠密封嚴(yán)實(shí)，板面與結(jié)構(gòu)墻間隔里的空氣在陽(yáng)光效應(yīng)下升溫，板塊在空氣漲力作用下造成向外變形。
2.板塊與幕墻結(jié)構(gòu)框架固定，熱應(yīng)力無(wú)法釋放產(chǎn)生變形。
鋁板幕墻在季節(jié)溫差較大地區(qū)，在春初秋末氣溫較低的季節(jié)，這時(shí)的陽(yáng)光照射熱效很強(qiáng)，特別是顏色較深的鋁板升溫較大，鋁板在不同溫度下，每米長(zhǎng)度上的熱膨脹值較大。幕墻框架在里面，陽(yáng)光影響較弱，鋁板與框架最大時(shí)可產(chǎn)生80℃以上的溫差，在鋁板尺寸較大時(shí)便會(huì)出現(xiàn)較大的線性膨脹差。如果幕墻板塊結(jié)構(gòu)采用折邊，將鋁板用螺釘固定在框架上的結(jié)構(gòu)，將造成鋁板板面的熱應(yīng)力無(wú)法釋放，迫使板面屈服，在空氣作用下向外出現(xiàn)變形現(xiàn)象。
這種變形現(xiàn)象是相當(dāng)大的，尤其是鋁板里面的幕墻框架采用鋼型材時(shí)，因鋁的熱膨脹系數(shù)一般為鋼的2倍，所以同尺寸板產(chǎn)生的撓度將為表中數(shù)值的2倍。
3.面板與邊肋裝配時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力變形
有的生產(chǎn)廠家為解決鋁板板塊板面的熱應(yīng)力變形，特別是面板采用鋁塑復(fù)合板時(shí)，在單元板塊的周邊加了一圈邊肋框，從生產(chǎn)工藝上是面板在刨槽機(jī)上按板塊折邊尺寸刨槽折邊成盒狀。另一條線是將邊肋型材按板塊需要尺寸截?cái)嘟M裝成邊肋框，然后邊肋框裝入盒狀面板，用抽芯鉚釘將兩體固定。在工作現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)因面板刨槽折邊有偏差，邊肋型材組裝成框有偏差，兩體相配合時(shí)常出現(xiàn)不是框小就是板折邊尺寸過(guò)大。
為保工期、不費(fèi)料，往往強(qiáng)行裝配，造成板面產(chǎn)生裝配應(yīng)力，不是邊肋變形就是板面受壓變形，這種板塊在溫度和空氣膨脹力作下產(chǎn)生向外的變形現(xiàn)象。
造成鋁板幕墻表面不平整，到處“興風(fēng)作浪”的原因有很多，如設(shè)計(jì)不合理、密封膠選擇不當(dāng)、粘結(jié)不良、施工操作不當(dāng)?shù)?。筆者通過(guò)幾個(gè)項(xiàng)目的走訪，其中一位項(xiàng)目經(jīng)理的話道出了精要：鋁板不平整問(wèn)題，材料占40%，施工占60%，其實(shí)每個(gè)環(huán)節(jié)都不可或缺。
主要原因：
1、深化設(shè)計(jì)
2、鋁板材質(zhì)
3、鋁板加工與運(yùn)輸
4、龍骨體系
深化設(shè)計(jì)：
1、折邊尺度：鋁板廠加工折邊常規(guī)為20mm，但項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，因?yàn)榱⒚嫘Ч缟畎疾墼煨停O(shè)計(jì)師通常會(huì)直接加寬折邊尺度，甚至多道折邊。這樣就會(huì)加大板面變形量的累積，也會(huì)加大運(yùn)輸及堆放過(guò)程中變形的隱患。
如上圖示：鋁板a(紅線示意)上部雙折邊，與角鋼橫梁螺釘固定連接，屬于線接觸，安裝精度要求相對(duì)點(diǎn)接觸(角鋁掛耳)高;若骨架面、鋁板連接面平整度不夠，容易產(chǎn)生誤差積累;
鋁板b下部折邊+角鋁掛耳，疊加于鋁板a折邊的上方，該種連接方式要求上、下進(jìn)出相差一個(gè)鋁板厚度(2.5mm)，而其余部分鋁板上、下進(jìn)出平(都是掛耳連接)，容易增加施工人員開料出錯(cuò)、鋁板加工出錯(cuò)的概率，從而影響鋁板的平整度。
2、鋁板板塊的規(guī)格及厚度。結(jié)合建筑師對(duì)外立面的效果要求，進(jìn)行合理的劃分。常規(guī)板材尺寸短邊為1220mm，工藝的改進(jìn)，現(xiàn)在也可以生產(chǎn)加工超寬板。板塊越大，板厚就需要相應(yīng)提高，平整度也是更大的挑戰(zhàn)。
3、鋁板表面處理工藝及色系。綜合多個(gè)項(xiàng)目，淺色系(銀灰色、白色、香檳色)平整度表現(xiàn)較好，而深色系(深咖色、黑色)的立面容易顯現(xiàn)不平整現(xiàn)象。仿石材特有工藝，光澤度降低至30%左右，適當(dāng)毛面處理，形成漫反射，減少直面反射。
鋁板材質(zhì)：
基材：3003h24系列鋁合金。
厚度：2.5mm(無(wú)負(fù)公差)，加厚至3mm、4mm，助于提升平整度。
鋁板加工與運(yùn)輸：
1、要求鋁板生產(chǎn)廠家具備一定的設(shè)備投入及生產(chǎn)加工能力。
2、鋁板的加工，建議鋁板的加勁肋與鋁板折邊脫開(不連接)，且預(yù)留空隙：
1 )鋁板是四邊無(wú)序熱脹冷縮，屬于面變形;
2 )加勁肋是沿長(zhǎng)邊單向熱脹冷縮，屬于線變形;
3 )雖然材質(zhì)基本相同，但變形的方向及性質(zhì)不一，造成伸縮的尺寸不同，兩者的尺寸差容易影響板面的平整度和植釘?shù)拿撀?
4 )基于上述理由，建議取消加勁肋與折邊的連接角鋁和拉鉚釘，且加勁肋的長(zhǎng)度小于板的凈空3-5mm。
3、運(yùn)輸過(guò)程也是一個(gè)值得重視的環(huán)節(jié)，板塊無(wú)序疊放，在運(yùn)輸過(guò)程中均會(huì)加重金屬鋁板的自身變形。
龍骨體系：
目前市場(chǎng)上的普遍現(xiàn)象是效果與成本的矛盾，嚴(yán)控成本是每一個(gè)項(xiàng)目不可或缺的最重要素。在早些年，鋁板幕墻采用的龍骨體系是鋁合金龍骨，而后來(lái)鋼龍骨成為約定俗成的主要支承體系。鋼質(zhì)立柱與橫梁，自身變形量大，盡管采用螺栓與焊接結(jié)合的連接方式，仍不能較好的提升骨架體系的平整度。
建議在條件允許的情況下，優(yōu)先考慮鋁合金龍骨體系。如下圖示：
經(jīng)濟(jì)分析：
幕墻產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最基本原則：除保證強(qiáng)度外，無(wú)論是結(jié)構(gòu)框架，還是飾面，應(yīng)采用嵌入體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，決不允許產(chǎn)生熱應(yīng)力。
如果產(chǎn)生熱應(yīng)力將造成構(gòu)件變形和破壞。
要實(shí)現(xiàn)不產(chǎn)生熱應(yīng)力，各配合部位就要留出一定的空隙，設(shè)計(jì)者必須有恰到好處的結(jié)構(gòu)或密封材料，來(lái)保證產(chǎn)品的氣密性和水密性，這是鋁板幕墻設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵所在。
1.鋁板幕墻的風(fēng)荷載和抗震設(shè)計(jì)
中國(guó)自從改革開放以來(lái)，各方面都在產(chǎn)生日新月異的變化，尤其建筑業(yè)，更是蓬蓬勃勃的先前發(fā)展，各地新式大樓如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)，而且越建越高。要滿足超高層使用的幕墻，從結(jié)構(gòu)上：一是不能產(chǎn)生熱應(yīng)力；二是要滿足超高層建筑，因自振和在風(fēng)荷載作用下振幅加大，造成的幕墻平面內(nèi)變形的要求，而且在防震設(shè)計(jì)時(shí)，要按不同建筑結(jié)構(gòu)類型彈性計(jì)算的位移控制值的3倍進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2.鋁板幕墻板塊消除裝配應(yīng)力
鋁板幕墻的板塊如果不加邊肋，采用焊接、鉚接或直接在板上沖壓成型的角碼，就是角碼的固定螺釘孔開成長(zhǎng)孔，也解決不了熱應(yīng)力造成的變形問(wèn)題。解決鋁板變形，板塊與框架結(jié)構(gòu)必須為浮動(dòng)連接；要想將熱應(yīng)力傳遞到板的折邊邊緣，必須要在板塊的折邊處增設(shè)邊肋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，就是采用3mm厚的單鋁板在季節(jié)溫差較大的地區(qū)也要設(shè)置邊肋補(bǔ)強(qiáng)。
3.鋁板幕墻板塊的補(bǔ)強(qiáng)中肋應(yīng)為浮動(dòng)連接
鋁板幕墻板塊的補(bǔ)強(qiáng)中肋與面板的連接大約有三種方式：結(jié)構(gòu)膠粘接、超強(qiáng)膠帶粘接、栽焊螺釘固定，其共同的特點(diǎn)都是將中肋與面板固定死，中肋兩端多數(shù)與邊肋框固定。
面板直接受陽(yáng)光照射，補(bǔ)強(qiáng)肋在板的里面，尤其是有一層粘接膠隔離后，與面板因溫差出現(xiàn)熱應(yīng)力，限制了面板沿補(bǔ)強(qiáng)肋軸向方向的膨脹。如果補(bǔ)強(qiáng)肋兩端與邊框肋固定，又限制了面板沿補(bǔ)強(qiáng)肋徑向方向的膨脹，易造成粘接劑和連接件受剪破壞而降低耐久年限。
鋁板幕墻板塊的補(bǔ)強(qiáng)中肋與板，安裝順序是先將補(bǔ)強(qiáng)中肋兩端的角碼用抽芯鉚釘或自功螺釘與邊肋框固定，然后將補(bǔ)強(qiáng)中肋由上向下卡入固定角碼，再用高強(qiáng)粘接膠沿補(bǔ)強(qiáng)中肋長(zhǎng)度各三分之一處各粘一個(gè)壓板，將補(bǔ)強(qiáng)中肋壓住。注意補(bǔ)強(qiáng)中肋上部與壓板要留出2mm間隙，補(bǔ)強(qiáng)中肋端頭與角碼間也必須留出2mm間隙，這種浮動(dòng)連接結(jié)構(gòu)面板與中肋不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，即達(dá)到了補(bǔ)強(qiáng)作用又保證了面板的平整。
綜述：
我們要用辯證發(fā)展的觀念，去看待鋁板幕墻的發(fā)展，注重技術(shù)研究，提高幕墻技藝與工法，努力與國(guó)際先進(jìn)水平接軌，實(shí)現(xiàn)更好的裝飾效果。
鋁板幕墻的表現(xiàn)目前在行業(yè)內(nèi)引起了較高的重視，無(wú)論是不平整現(xiàn)象，抑或是易污染問(wèn)題。良好的建筑外立面呈現(xiàn)是城市的外衣，好的建筑離不開每一個(gè)環(huán)節(jié)建設(shè)者的熱忱投入，在矛盾中行進(jìn)!