GRC裝飾/幕墻工程的方案設計

【摘 要】在建筑表皮的實際施工與使用過程中，還是存在很多問題，如：材料選用不合理、板塊分割不合理、二次結(jié)構(gòu)安全隱患或用材浪費、安裝節(jié)點不便實施等等，在這其中，二次結(jié)構(gòu)與安裝節(jié)點的問題尤為突出。出現(xiàn)此問題的主要原因就是設計方案不合理、施工質(zhì)量沒有達到要求等因素造成的，而方案設計則是最為重要的一個環(huán)節(jié)，也是確保GRC裝飾/幕墻工程質(zhì)量的基礎(chǔ)。因此，在對其進行方案設計時必須要充分考慮到各種因素的存在，從而認真研究分析GRC裝飾板的各項設計要點。

【關(guān)鍵詞】建筑表皮；GRC裝飾/幕墻工程；方案設計

一、GRC裝飾/幕墻工程方面技術(shù)研究的必要性

在未來的市場競爭中，只有低碳、環(huán)保、綠色節(jié)能的建筑材料才能更好地滿足消費者的需求，贏得社會認可。近年來，我國把GRC技術(shù)引向新的發(fā)展階段。從原材料的甄選、配方的創(chuàng)新，到生產(chǎn)的控制與檢驗，都堅持了低能耗、低污染、低排放的原則；GRC產(chǎn)品的輕質(zhì)、高強、抗震、防火、防潮、吸音等優(yōu)點，以及其強大的外觀表現(xiàn)能力，極大的滿足了設計師的創(chuàng)意空間，豐富了建筑美感；其優(yōu)越的耐久性能，滿足了使用壽命的要求，為后期的維護降低了成本。GRC材料及其產(chǎn)品的發(fā)展不僅為中國建筑材料的改革、建筑節(jié)能、建筑物的裝飾裝修做出了突出貢獻，同時在基礎(chǔ)理論研究、原料品種與性能、制品開發(fā)、生產(chǎn)工藝水平、產(chǎn)品質(zhì)量等方面也取得了較大的進步。

一座座充滿著設計靈感的建筑告訴我們，GRC不只是一種普通而傳統(tǒng)的裝飾構(gòu)件，她已成為現(xiàn)代設計和城市建筑的組成部分，成為一種藝術(shù)的展示。

二、GRC裝飾/幕墻工程的應用現(xiàn)狀

建筑表皮材料作為一種附著在建筑主體結(jié)構(gòu)上的外裝飾，是現(xiàn)代建筑的普遍特征，在各種不同功能的建筑主體的立面設計中，建筑表皮材料的式樣和色彩的多樣性、及其對建筑藝術(shù)表現(xiàn)力的掌控，賦予了建筑師無限創(chuàng)意的可能，而人們對材料性能的認識和關(guān)注已提升到“關(guān)系人類生存環(huán)境和審美觀”的高度。然而，在建筑表皮的實際施工與使用過程中，還是存在很多問題，如：材料選用不合理、板塊分割不合理、二次結(jié)構(gòu)安全隱患或用材浪費、安裝節(jié)點不便實施等等，在這其中，二次結(jié)構(gòu)與安裝節(jié)點的問題尤為突出。出現(xiàn)此問題的主要原因就是設計方案不合理、施工質(zhì)量沒有達到要求等因素造成的，而方案設計則是最為重要的一個環(huán)節(jié)，也是確保GRC裝飾/幕墻工程質(zhì)量的基礎(chǔ)。

因此，在對其進行方案設計時必須要充分考慮到各種因素的存在，從而認真研究分析GRC裝飾板的各項設計要點。

三、案例分析

本文就“上海錢學森圖書館”項目，GRC裝飾/幕墻工程的實際運用做全面分析，概括介紹了“方案設計”在項目執(zhí)行中的重要性。

（1）創(chuàng)意介紹

本項目外觀設計方案采用像素化的成像手法，將整體肖像僅用5種深淺不一的肌理單元像素來成像，不同像素的材質(zhì)與本色完全一致，其深淺度通過不同肌理、橫向折面的數(shù)量、寬窄和傾斜度的不同對光線產(chǎn)生不同折射效果來實現(xiàn)。組成肖像的5種像素在外立面的其余部分繼續(xù)運用，形成整體外墻有機錯落的紋理效果。成像像素大小為250mm見方，紋理凹凸深度最大為70mm；

圖1：“上海錢學森圖書館”效果圖

圖2：“上海錢學森圖書館”實景圖

（2）GRC裝飾/幕墻設計方案

對該裝飾材料的選擇，設計師通過多次的實驗對比，以及1：1的足尺肖像樣板模型，最終確定的材料為GRC裝飾/幕墻板，定稿采用的基本單元板尺寸為：1260mmx3500 mm；GRC單元板設計則采用GRC行業(yè)比較成熟的“背負鋼架法”，即：將表面紋理+15mm厚GRC結(jié)構(gòu)層組成的面板，通過一定間距布置的錨固塊與錨固筋，將該板塊所承受的所有荷載傳遞到板塊背面的鋼架上，再由鋼架通過“三維調(diào)節(jié)裝置”直接與主體結(jié)構(gòu)上的安裝點連接；

安裝方案的設計是本項目的關(guān)鍵，安裝節(jié)點要在保證力學的安全與穩(wěn)定的情況下，不僅要能吸收主體結(jié)構(gòu)的施工偏差、吸收GRC單元板的加工誤差、還要能吸收在后續(xù)正常使用階段因風壓、溫度、徐變等原因?qū)е碌淖冃?；另外對上下板塊之間，還要防止豎向荷載的往下傳遞；同時，該節(jié)點方案還要能方便實施，尤其是便于現(xiàn)場的安裝操作。因此某種“三維調(diào)節(jié)裝置”的設計顯得尤為重要。

最終，設計團隊經(jīng)過慎密思考、反復研討和論證，采用了圖3、圖4示意的安裝方案；該方案不但滿足了前述的所有要求，而且經(jīng)濟指標較好，上下板塊之間“鋼銷”的設置，既保證了水平荷載的有效傳遞，又隔斷了上部荷載的往下傳遞；安裝掛鉤上的調(diào)節(jié)螺栓，為板塊的上下調(diào)節(jié)提供了便利，而且位于單元板塊的上部，方便了施工；牢牢焊接在埋件上的“U”型轉(zhuǎn)接件，在垂直墻面方向留設了“長槽孔”，為吸收主體結(jié)構(gòu)的偏差提供了保障；穿插在“U”型轉(zhuǎn)接件上的主受力“鋼棒”上，加工了一定長度的螺紋，配置的兩個螺母能精準的將單元板塊沿墻面方向定位，板塊的另一端則不采用此類約束，這樣既保證了受力的穩(wěn)定要求、又有效的將應力釋放，還對所有的位移方向進行了統(tǒng)一；

圖3：安裝節(jié)點豎剖圖

圖4：安裝節(jié)點橫剖圖

（3）設計計算方法

本設計方案中GRC裝飾/幕墻單元板，作為建筑外裝飾表皮，不但要實現(xiàn)人物肖像的裝飾效果，而且還要滿足在施工、使用階段的各種要求，需對可能發(fā)生的各種荷載工況逐一驗算，如：生產(chǎn)階段的翻身驗算、運輸安裝階段的吊裝驗算、使用階段的抗風壓驗算、各種荷載工況下的變形驗算、以及抗震驗算等；另外，GRC面板自身的強度與剛度也必須滿足現(xiàn)行相應規(guī)定的要求。

具體計算時需要對整體與局部，根據(jù)結(jié)構(gòu)設計的有關(guān)原則（如三強三弱原則中的強節(jié)點弱構(gòu)件原則），逐一驗算；風荷載計算時，需要根據(jù)建筑物所處的地理環(huán)境、建筑計算位置的高度、和建筑的整體外形，根據(jù)現(xiàn)行的《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，計算出所計算位置的風荷載標準值；地震荷載則可采用非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的等效側(cè)力法得出；如有需要時