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摘要：本文介绍了超大铝板幕墙的深化设计及加工，对四点挂接式超大铝板的安装设计，结构计算，及铝板加工进行了设计及分析。
关键词：超大铝板;挂接式;铝板背筋;铝板加工
1 引言
随着建筑业的不断发展，在大型公共建筑上建筑师为了满足视觉效果，体现建筑大气之感，建筑幕墙大分格面板设计开始广泛应用。铝单板外观形状可以多样化且色泽丰富持久，是建筑师常用的建筑材料之一。
目前对于超大铝板幕墙的设计存在两大难点。首先是超大铝板安装难度大，安装速度和精度不好控制。其次是超大铝板面积大，难以保证强度（词条“强度”由行业大百科提供）及板面平整度等问题，尤其是在台风多发区，对于超大铝板幕墙的设计及加工提出了更高的要求。
本文即是针对此厦门英蓝国际金融中心项目的挂接式超大板块铝板幕墙系统在强风压（词条“风压”由行业大百科提供）条件下的设计及加工问题进行解析。
厦门英蓝国际金融中心是厦门市标志性建筑，位于厦门岛的东端海岸线上，展示出拥抱海峡的开放姿态，建筑呈大型门型风格，属国内单体少有的建筑物，整体气势恢宏，建筑细节处理上又不失优雅入微，建成后将成为海峡两岸金融中心的核心坐标，建筑面积约30万平米：幕墙面积13万平米;单体规模之大囯内少有，整体气势恢宏，建筑细节处理上又不失优雅入微，建成后将成为海峡两岸金融中心的核心坐标。
本项目所在地为福建省厦门市，风压设计年限50年，城市基本风压0.8KN/㎡，基本风压几乎是内陆城市的2倍，且安装方式为四点挂接。这就需要在设计方面铝板幕墙系统不仅满足超强受力要求，还需保证安装的便捷性和可控性。在加工方面进行设计及深度把控，保证超大铝板板块表面平直度等质量要求，从而保证安装效果，满足验收标准。
2 铝板背筋系统设计
本文中的超大铝板板块最大尺寸4410mmx1355mm，采用四点挂接体系，因此铝板背筋是铝板受力的第一道屏障。铝板背筋系统直接承受铝板板面传递的荷载（词条“荷载”由行业大百科提供），然后通过四个挂接点将力传递至钢立柱上。因此铝板背筋系统设计是保证整个系统保证受力和实现最终效果的关键。
2.1铝板背筋设计原则
铝板背筋的连接方式通常为植钉的方式，此种连接使加强筋与铝板面材之间属于点状固接，且由于人工固定螺母（词条“螺母”由行业大百科提供）是扭紧力矩的随意性，易造成板面由于点状绷紧产生变形（词条“变形”由行业大百科提供）。
本文中超大铝板板块背筋连接设计为硅酮耐候结构胶连接，此种连接使加强筋和铝板面材之间形成线性固接。且为保证背筋连接的长效安全性，在结构胶固接的基础上增加了焊钉进行机械连接，作为安全附加措施。
为保证铝板板面的强度、板面平整度及铝板跨中挠度变形及挂接要求，背筋系统根据铝板的受力特点设计为主次两种，均为闭口型材，具有强度高，易组装等特点。(图1和图2)
2.2铝板计算简图
根据上述分析，绘制铝板计算简图，初步确定主次背筋布置尺寸及挂点位置。铝板计算形式为四点支撑，竖向布置两道主背筋，横向布置两道主背筋，其余背筋采用次背筋。待有限元（词条“有限元”由行业大百科提供）计算分析确定。(图3)
2.3强度计算
根据上述铝板计算简图建模，进行有限元分析，本项目铝板面板材（词条“板材”由行业大百科提供）质选用3003-H14，铝板背筋材质选用6063-T6。
铝板板面强度满足计算要求
铝板背筋强度满足计算要求
2.4挠度计算
铝板挠度满足计算要求
铝板背筋挠度满足计算要求
通过上述计算分析验证了主次背筋布置的方式，在四点挂接下铝板自身的强度和挠度均满足设计要求，且通过软件可求得四点的支座反力，用于计算分析铝板的挂接系统。
3 铝板挂接系统设计
原设计方案为4mm铝合金连接耳板安装于钢立柱上，在铝板背筋上安装不锈钢连接挂轴，直接将铝板通过挂轴直接挂在连接耳板上，此种方式无法安装调节，不能满足铝板的安装精度要求。
通过分析板块规格和安装方式等特点，将大板块铝板幕墙设计为单元体式系统，铝板挂接系统为三维可调节的铝合金挂接系统，进出方向和高度方向均为双调节设计，满足铝板加工误差调节，钢龙骨（词条“龙骨”由行业大百科提供）安装误差调节等。通过受力计算确定挂接系统的材质为6061-T6。(图4、图5、图6)
由于挂接点在铝板内部，为保证铝板的安装便捷性将左右限位设计在铝板两侧边部，即单块铝板吊装安装完毕后，再安装左右限位装置，调整好尺寸后再进行下一块铝板的安装。(图7)
4 铝板加工设计
为保证超大铝板的背筋系统组装满足设计要求及平整度等外观要求，在铝板加工中需要对加工过程层层把控，从钣金加工到背筋安装到植钉到喷涂到结构胶粘接等均进行质量控制。
4.1加工工序要求
主次背筋之间采用角铝及螺钉连接，要求铝板背筋安装时，安装按照以下工序进行加工。由于超大铝板加工的特殊性，在加工工序中，设置板面打磨调整平整度和加工厂预拼装等工序，在预拼装工序满足设计要求后，才可进行铝板喷涂。
4.2焊钉技术及质量要求
本项目单层铝板加劲肋的固定采用电栓钉，但在加工时应确保铝板外表面不变形、褪色，固定应牢固。植钉间距 350mm以内均布。
焊栓质量要求
a、用扳手扳弯到30°，无裂痕或脱落;(图8)
b、用锤子锤弯到30°，无裂痕或脱落;(图9)
c、扭力达到31.6kgf.cm，无脱落、断钉;(图10)
d、要求等强度焊接，且拉力≥2000N。并经拉拔测试进行检验。
4.3背筋安装技术及质量要求
在焊钉安装及测试结束后，安装背筋。背筋按照铝板加工图先安装竖向两道主背筋(竖向主背筋通长布置)，再安装横向两道主背筋，最后安装次背筋。横、竖背筋交接处采用L40X4铝合金角铝固定。角铝两个方向分别安装4-ST4.8x22不锈钢自攻钉与主、次背筋螺接，确保连接部位的牢固。
另外加强筋与铝板折边不适宜进行牢固连接，因为在温度变化下，铝板与加强筋受影响的长度变形量不同，如果两头牢固连接将影响铝板的自由伸缩。加强肋与折边连接的越牢固，越容易对铝板造成损害。因为铝板在喷涂烘烤的高温条件下，极易受重力影响而变形，大板面铝板在烘烤前，应该首先安装好加强肋。而且喷涂后再利用闪光焊接技术固接加强肋，可能会导致板面出现变形痕迹。
综上所述，加强肋安装的正确方式可总结为：在铝板喷涂前安装加强肋，加强肋两头不要与折边连接且预留2mm左右的伸缩缝。(图12和图13)
4.4板面尺寸初检验技术及质量要求
在全部背筋安装完毕并锁紧后，首先对板面平整度进行检测。我国相关行业规范和标准中关于金属幕墙平整度的内容，如《GB/T23443-2009建筑装饰（词条“建筑装饰”由行业大百科提供）用铝单板》、《GB50210-2001建筑装饰装修工程施工质量验收规范》等，要求幕墙表面平整度≤2mm，采用靠尺或塞尺进行检测。
同时对基层厚度、长度、宽度、对角线、对边尺寸、折边角度及折边高度等进行检测。并符合《GB/T23443-2009建筑装饰用铝单板》中7.3的要求。(图14)
4.5预拼装技术及质量要求
铝板在面层喷涂前要进行板块的预拼装，此做法目的在于通过相邻板块的预拼装模拟现场的安装后效果。对板面的尺寸及交接部位的角部处理方式进行校核，若出现缝隙过大或者过小，就一定存在板面尺寸的偏差，并及时做出调整，为后续的现场安装提供便利，很好的避免了返工的情况发生。(图15)
4.6铝板喷涂技术及质量要求
铝板表面为PVDF氟碳喷涂处理，采用“三涂两烤”工艺。三涂涂层的厚度≥40μm±5μm。其中面漆层厚度(20~30μm)，罩面漆涂层(5~10μm)。平均膜厚42μm，最小局部膜厚39μm。检测依据应符合《GB/T23443-2009》及《GB/T4957-2003》要求。
4.7背筋两侧粘结结构胶技术及质量要求
铝板喷涂结束后，对铝板背筋两侧粘结结构胶(此目的在前文中已讲过，不再赘述)，要求粘结结构胶之前应清洁注胶部位的材料表面。因结构胶的黏附力依赖于表面的接触，因此，在使用结构胶之前，一定要确保需要黏附的表面干净、干燥、无油污和灰尘。如果表面有残留物，将会影响结构的黏附效果。同时结构胶的黏附效果也会受到环境的温度和湿度的影响。一般来说，结构胶厂家使用时需要将温度控制在15℃至30℃之间，湿度控制在30%至75%之间。如果温度过低或者湿度过高，结构胶的黏附效果也将受到负面影响。打胶量需要掌握得当。太多或太少，都会影响结构胶的黏附效果。(图16)
4.8铝板出厂前尺寸终检验
铝板各项加工工序均完成后，在出厂前要求对板面尺寸进行最终的检验，技术及质量要求与初检验一致。确保合格后方可发至现场。对不符合要求的板进行调整，直至满足各项要求方可离厂。(图17、图18、图19)
通过以上对铝板加工设计控制，铝板的背筋组装及外观效果满足相关规范及项目验收标准。
5 结语
随着幕墙的不断发展，建筑形式更加的多样化和个性化，所以对于幕墙工程师来说，要对每个系统设计及加工精益求精，才可以保证幕墙的最终实现效果。
本文通过上述对沿海城市强风环境下，大板块的背筋及挂接系统的设计及受力分析，和对铝板加工过程中的加工工序及质量把控，来保证超大铝板的加工质量、外观要求及铝板的受力和安装要求，满足设计的最终效果。
本文中所介绍的内容是在设计与施工中一些经验总结，望与幕墙同仁共同分析与探讨
参考文献
[1]魏薇. 建筑幕墙大分格铝板平整度控制问题简析.
[2]国家规范/标准：《建筑装饰用铝单板/GB/T23443-2009》《非磁性基体金属上非导电覆盖层覆盖层厚度测量涡流法/GB/T4957-2003》《色漆和清漆 不含金属颜料的色漆漆膜的20°、60°和85°镜面光泽的测定GB/T9754-2007》《色漆和清漆漆膜的划格试验/GB/T9286-1998
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[3]中国工程建设标准化协会. 装配式幕墙工程技术规程：T/CECS745—2020[J]. 北京：中国计划出版社，2020.
作者单位：北京凌云宏达幕墙工程有限公司
