论文部分内容阅读
【摘 要】在建筑表皮的实际施工与使用过程中，还是存在很多问题，如：材料选用不合理、板块分割不合理、二次结构安全隐患或用材浪费、安装节点不便实施等等，在这其中，二次结构与安装节点的问题尤为突出。出现此问题的主要原因就是设计方案不合理、施工质量没有达到要求等因素造成的，而方案设计则是最为重要的一个环节，也是确保GRC装饰/幕墙工程质量的基础。因此，在对其进行方案设计时必须要充分考虑到各种因素的存在，从而认真研究分析GRC装饰板的各项设计要点。
【关键词】建筑表皮；GRC装饰/幕墙工程；方案设计
一、GRC装饰/幕墙工程方面技术研究的必要性
在未来的市场竞争中，只有低碳、环保、绿色节能的建筑材料才能更好地满足消费者的需求，赢得社会认可。近年来，我国把GRC技术引向新的发展阶段。从原材料的甄选、配方的创新，到生产的控制与检验，都坚持了低能耗、低污染、低排放的原则；GRC产品的轻质、高强、抗震、防火、防潮、吸音等优点，以及其强大的外观表现能力，极大的满足了设计师的创意空间，丰富了建筑美感；其优越的耐久性能，满足了使用寿命的要求，为后期的维护降低了成本。GRC材料及其产品的发展不仅为中国建筑材料的改革、建筑节能、建筑物的装饰装修做出了突出贡献，同时在基础理论研究、原料品种与性能、制品开发、生产工艺水平、产品质量等方面也取得了较大的进步。
一座座充满着设计灵感的建筑告诉我们，GRC不只是一种普通而传统的装饰构件，她已成为现代设计和城市建筑的组成部分，成为一种艺术的展示。
二、GRC装饰/幕墙工程的应用现状
建筑表皮材料作为一种附着在建筑主体结构上的外装饰，是现代建筑的普遍特征，在各种不同功能的建筑主体的立面设计中，建筑表皮材料的式样和色彩的多样性、及其对建筑艺术表现力的掌控，赋予了建筑师无限创意的可能，而人们对材料性能的认识和关注已提升到“关系人类生存环境和审美观”的高度。然而，在建筑表皮的实际施工与使用过程中，还是存在很多问题，如：材料选用不合理、板块分割不合理、二次结构安全隐患或用材浪费、安装节点不便实施等等，在这其中，二次结构与安装节点的问题尤为突出。出现此问题的主要原因就是设计方案不合理、施工质量没有达到要求等因素造成的，而方案设计则是最为重要的一个环节，也是确保GRC装饰/幕墙工程质量的基础。
因此，在对其进行方案设计时必须要充分考虑到各种因素的存在，从而认真研究分析GRC装饰板的各项设计要点。
三、案例分析
本文就“上海钱学森图书馆”项目，GRC装饰/幕墙工程的实际运用做全面分析，概括介绍了“方案设计”在项目执行中的重要性。
（1）创意介绍
本项目外观设计方案采用像素化的成像手法，将整体肖像仅用5种深浅不一的肌理单元像素来成像，不同像素的材质与本色完全一致，其深浅度通过不同肌理、横向折面的数量、宽窄和倾斜度的不同对光线产生不同折射效果来实现。组成肖像的5种像素在外立面的其余部分继续运用，形成整体外墙有机错落的纹理效果。成像像素大小为250mm见方，纹理凹凸深度最大为70mm；
图1：“上海钱学森图书馆”效果图
图2：“上海钱学森图书馆”实景图
（2）GRC装饰/幕墙设计方案
对该装饰材料的选择，设计师通过多次的实验对比，以及1：1的足尺肖像样板模型，最终确定的材料为GRC装饰/幕墙板，定稿采用的基本单元板尺寸为：1260mmx3500 mm；GRC单元板设计则采用GRC行业比较成熟的“背负钢架法”，即：将表面纹理+15mm厚GRC结构层组成的面板，通过一定间距布置的锚固块与锚固筋，将该板块所承受的所有荷载传递到板块背面的钢架上，再由钢架通过“三维调节装置”直接与主体结构上的安装点连接；
安装方案的设计是本项目的关键，安装节点要在保证力学的安全与稳定的情况下，不仅要能吸收主体结构的施工偏差、吸收GRC单元板的加工误差、还要能吸收在后续正常使用阶段因风压、温度、徐变等原因导致的变形；另外对上下板块之间，还要防止竖向荷载的往下传递；同时，该节点方案还要能方便实施，尤其是便于现场的安装操作。因此某种“三维调节装置”的设计显得尤为重要。
最终，设计团队经过慎密思考、反复研讨和论证，采用了图3、图4示意的安装方案；该方案不但满足了前述的所有要求，而且经济指标较好，上下板块之间“钢销”的设置，既保证了水平荷载的有效传递，又隔断了上部荷载的往下传递；安装挂钩上的调节螺栓，为板块的上下调节提供了便利，而且位于单元板块的上部，方便了施工；牢牢焊接在埋件上的“U”型转接件，在垂直墙面方向留设了“长槽孔”，为吸收主体结构的偏差提供了保障；穿插在“U”型转接件上的主受力“钢棒”上，加工了一定长度的螺纹，配置的两个螺母能精准的将单元板块沿墙面方向定位，板块的另一端则不采用此类约束，这样既保证了受力的稳定要求、又有效的将应力释放，还对所有的位移方向进行了统一；
图3：安装节点竖剖图
图4：安装节点横剖图
（3）设计计算方法
本设计方案中GRC装饰/幕墙单元板，作为建筑外装饰表皮，不但要实现人物肖像的装饰效果，而且還要满足在施工、使用阶段的各种要求，需对可能发生的各种荷载工况逐一验算，如：生产阶段的翻身验算、运输安装阶段的吊装验算、使用阶段的抗风压验算、各种荷载工况下的变形验算、以及抗震验算等；另外，GRC面板自身的强度与刚度也必须满足现行相应规定的要求。
具体计算时需要对整体与局部，根据结构设计的有关原则（如三强三弱原则中的强节点弱构件原则），逐一验算；风荷载计算时，需要根据建筑物所处的地理环境、建筑计算位置的高度、和建筑的整体外形，根据现行的《建筑结构荷载规范》，计算出所计算位置的风荷载标准值；地震荷载则可采用非结构构件的等效侧力法得出；如有需要时
【关键词】建筑表皮；GRC装饰/幕墙工程；方案设计
一、GRC装饰/幕墙工程方面技术研究的必要性
在未来的市场竞争中，只有低碳、环保、绿色节能的建筑材料才能更好地满足消费者的需求，赢得社会认可。近年来，我国把GRC技术引向新的发展阶段。从原材料的甄选、配方的创新，到生产的控制与检验，都坚持了低能耗、低污染、低排放的原则；GRC产品的轻质、高强、抗震、防火、防潮、吸音等优点，以及其强大的外观表现能力，极大的满足了设计师的创意空间，丰富了建筑美感；其优越的耐久性能，满足了使用寿命的要求，为后期的维护降低了成本。GRC材料及其产品的发展不仅为中国建筑材料的改革、建筑节能、建筑物的装饰装修做出了突出贡献，同时在基础理论研究、原料品种与性能、制品开发、生产工艺水平、产品质量等方面也取得了较大的进步。
一座座充满着设计灵感的建筑告诉我们，GRC不只是一种普通而传统的装饰构件，她已成为现代设计和城市建筑的组成部分，成为一种艺术的展示。
二、GRC装饰/幕墙工程的应用现状
建筑表皮材料作为一种附着在建筑主体结构上的外装饰，是现代建筑的普遍特征，在各种不同功能的建筑主体的立面设计中，建筑表皮材料的式样和色彩的多样性、及其对建筑艺术表现力的掌控，赋予了建筑师无限创意的可能，而人们对材料性能的认识和关注已提升到“关系人类生存环境和审美观”的高度。然而，在建筑表皮的实际施工与使用过程中，还是存在很多问题，如：材料选用不合理、板块分割不合理、二次结构安全隐患或用材浪费、安装节点不便实施等等，在这其中，二次结构与安装节点的问题尤为突出。出现此问题的主要原因就是设计方案不合理、施工质量没有达到要求等因素造成的，而方案设计则是最为重要的一个环节，也是确保GRC装饰/幕墙工程质量的基础。
因此，在对其进行方案设计时必须要充分考虑到各种因素的存在，从而认真研究分析GRC装饰板的各项设计要点。
三、案例分析
本文就“上海钱学森图书馆”项目，GRC装饰/幕墙工程的实际运用做全面分析，概括介绍了“方案设计”在项目执行中的重要性。
（1）创意介绍
本项目外观设计方案采用像素化的成像手法，将整体肖像仅用5种深浅不一的肌理单元像素来成像，不同像素的材质与本色完全一致，其深浅度通过不同肌理、横向折面的数量、宽窄和倾斜度的不同对光线产生不同折射效果来实现。组成肖像的5种像素在外立面的其余部分继续运用，形成整体外墙有机错落的纹理效果。成像像素大小为250mm见方，纹理凹凸深度最大为70mm；
图1：“上海钱学森图书馆”效果图
图2：“上海钱学森图书馆”实景图
（2）GRC装饰/幕墙设计方案
对该装饰材料的选择，设计师通过多次的实验对比，以及1：1的足尺肖像样板模型，最终确定的材料为GRC装饰/幕墙板，定稿采用的基本单元板尺寸为：1260mmx3500 mm；GRC单元板设计则采用GRC行业比较成熟的“背负钢架法”，即：将表面纹理+15mm厚GRC结构层组成的面板，通过一定间距布置的锚固块与锚固筋，将该板块所承受的所有荷载传递到板块背面的钢架上，再由钢架通过“三维调节装置”直接与主体结构上的安装点连接；
安装方案的设计是本项目的关键，安装节点要在保证力学的安全与稳定的情况下，不仅要能吸收主体结构的施工偏差、吸收GRC单元板的加工误差、还要能吸收在后续正常使用阶段因风压、温度、徐变等原因导致的变形；另外对上下板块之间，还要防止竖向荷载的往下传递；同时，该节点方案还要能方便实施，尤其是便于现场的安装操作。因此某种“三维调节装置”的设计显得尤为重要。
最终，设计团队经过慎密思考、反复研讨和论证，采用了图3、图4示意的安装方案；该方案不但满足了前述的所有要求，而且经济指标较好，上下板块之间“钢销”的设置，既保证了水平荷载的有效传递，又隔断了上部荷载的往下传递；安装挂钩上的调节螺栓，为板块的上下调节提供了便利，而且位于单元板块的上部，方便了施工；牢牢焊接在埋件上的“U”型转接件，在垂直墙面方向留设了“长槽孔”，为吸收主体结构的偏差提供了保障；穿插在“U”型转接件上的主受力“钢棒”上，加工了一定长度的螺纹，配置的两个螺母能精准的将单元板块沿墙面方向定位，板块的另一端则不采用此类约束，这样既保证了受力的稳定要求、又有效的将应力释放，还对所有的位移方向进行了统一；
图3：安装节点竖剖图
图4：安装节点横剖图
（3）设计计算方法
本设计方案中GRC装饰/幕墙单元板，作为建筑外装饰表皮，不但要实现人物肖像的装饰效果，而且還要满足在施工、使用阶段的各种要求，需对可能发生的各种荷载工况逐一验算，如：生产阶段的翻身验算、运输安装阶段的吊装验算、使用阶段的抗风压验算、各种荷载工况下的变形验算、以及抗震验算等；另外，GRC面板自身的强度与刚度也必须满足现行相应规定的要求。
具体计算时需要对整体与局部，根据结构设计的有关原则（如三强三弱原则中的强节点弱构件原则），逐一验算；风荷载计算时，需要根据建筑物所处的地理环境、建筑计算位置的高度、和建筑的整体外形，根据现行的《建筑结构荷载规范》，计算出所计算位置的风荷载标准值；地震荷载则可采用非结构构件的等效侧力法得出；如有需要时