雙曲面鋁板造型設(shè)計(jì)及加工的簡(jiǎn)化方法與運(yùn)用

孫鵬 陳靜

【摘要】對(duì)建筑裝飾工程中經(jīng)常遇到的雙曲面造型的處理，如何進(jìn)行高效合理的鋁板裝飾幕墻設(shè)計(jì)，怎樣解決加工中雙曲面造型的一些簡(jiǎn)化問題。雙曲面鋁板造型如何設(shè)計(jì)及加工，才能更加高效的進(jìn)行簡(jiǎn)化方法與運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】鋁板幕墻雙曲面造型設(shè)計(jì)及加工簡(jiǎn)化方法與運(yùn)用;光筒雙曲面鋁板安裝;鋁板造型雙曲面

為了簡(jiǎn)化雙曲面造型的處理，建筑設(shè)計(jì)師有時(shí)會(huì)設(shè)計(jì)一些圓弧、雙曲面、球面形狀，以體現(xiàn)一定的裝飾效果。這一些形狀，在鋁板的進(jìn)一步加工中，單圓弧形狀好處理，可以通過三輥機(jī)直接實(shí)現(xiàn)。然而，雙曲面和球面是二維和三維圓弧成形。由于三輥機(jī)只能形成一維圓弧，不能直接用三輥機(jī)加工。加工雙曲面和球形鋁板時(shí)，只需打開模具，用模具成型即可。然而，模具成形成本高，周期長(zhǎng)。如果沒有特殊需要，為了降低成本，縮短工期，在此基礎(chǔ)上不影響裝修效果，有必要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)化，這可以用簡(jiǎn)化的方法來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于二維雙曲面鋁板，我們采用直線代替曲線的簡(jiǎn)化方法，可以將其細(xì)分為無(wú)數(shù)個(gè)一維圓弧鋁板，即原圓弧在一個(gè)方向不變，原圓弧在另一個(gè)方向被無(wú)數(shù)條直線代替。

有時(shí)，裝飾效果會(huì)允許大直線段的存在，即在整個(gè)雙曲面形狀中，有一個(gè)方向有明顯的直線。有時(shí)，雙曲面的設(shè)計(jì)是為了達(dá)到雙曲面二維方向?yàn)閳A弧的效果。在這種情況下，如果采用直線代替曲線的簡(jiǎn)化方法，則需要考慮用直線代替圓弧的弦高。弦高越小，直線越接近圓弧，用直線代替曲線加工的雙曲鋁板更圓。當(dāng)然，弦高在多大程度上不影響整體裝飾的圓潤(rùn)效果呢？由于不同的半徑有不同的劃分方法，這個(gè)問題沒有確定的數(shù)值。一般來說，根據(jù)實(shí)際情況所要求的裝飾效果，在一定的距離和視覺上感覺不到明顯的線性組合是可以的。一般根據(jù)已完工程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，可考慮長(zhǎng)弧方向弦高為4mm，弦高h(yuǎn)小于或等于4mm，即可用直線代替圓弧，簡(jiǎn)化雙曲面造型的設(shè)計(jì)和加工。

在一些鋁單板幕墻工程中，由于施工現(xiàn)場(chǎng)的焊接鋼架龍骨不規(guī)范，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的實(shí)際尺寸也不規(guī)則，導(dǎo)致雙曲面網(wǎng)格形狀的不確定性，使得用直線代替曲線后的單向圓弧板形狀無(wú)法實(shí)現(xiàn)下定決心。如果鋁板按每個(gè)單元的實(shí)際尺寸加工，在墻上安裝后膠接會(huì)不均勻，膠接可能會(huì)很大，有些地方可能會(huì)很小甚至扭曲。在這種情況下，為了保證膠縫的均勻性，可以很容易地采用簡(jiǎn)化的方法。其中一種方法是測(cè)量雙曲面總弧長(zhǎng)，然后除以網(wǎng)格數(shù)。這種方法在鋼架焊接前是有效的。但有時(shí)鋼架已經(jīng)完工，由于某些原因，鋼架沒有按標(biāo)準(zhǔn)焊接。此時(shí)，如果鋼架平分，鋼架需要重新調(diào)整。然而，重新調(diào)整鋼架既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢，非常不經(jīng)濟(jì)。在沒有具體要求的情況下，無(wú)需調(diào)整鋼架，只需調(diào)整所需尺寸即可。具體的調(diào)整方法是將不規(guī)則的單向圓弧板簡(jiǎn)化為等腰梯形的單向圓弧板，并將基本接近長(zhǎng)度的鋁板的坡度調(diào)整到相同。調(diào)整后，膠縫寬度基本相同。

在某些時(shí)候，為了體現(xiàn)一定的裝飾效果，建筑設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)一些弧形、雙曲面、球面形狀。這些形狀，鋁板加工中，單圓弧形狀好處理，可以通過三輥機(jī)直接實(shí)現(xiàn)。然而，雙曲面和球面是二維和三維圓弧成形。由于三輥機(jī)只能形成一維圓弧，不能直接用三輥機(jī)加工。加工雙曲面和球形鋁板時(shí)，只需打開模具，用模具成型即可。然而，模具成形成本高，周期長(zhǎng)。如果沒有特殊需要，為了降成本，縮工期，基礎(chǔ)上不影響裝修效果，有必要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)化，這可以用簡(jiǎn)化的方法來實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于二維雙曲面鋁板，我們采用直線代替曲線的簡(jiǎn)化方法，可以將其細(xì)分為無(wú)數(shù)個(gè)一維圓弧鋁板，即原圓弧在一個(gè)方向不變，原圓弧在另一個(gè)方向被無(wú)數(shù)條直線代替。有時(shí)，裝飾效果會(huì)允許大直線段的存在，即在整個(gè)雙曲面形狀中，有一個(gè)方向有明顯的直線。有時(shí)，雙曲面的設(shè)計(jì)是為了達(dá)到雙曲面二維方向?yàn)閳A弧的效果。在這種情況下，如果采用直線代替曲線的簡(jiǎn)化方法，則需要考慮用直線代替圓弧的弦高。弦高越小，直線越接近圓弧，用直線代替曲線加工的雙曲鋁板更圓。當(dāng)然，弦高在多大程度上不影響整體裝飾的圓潤(rùn)效果呢？由于不同的半徑有不同的劃分方法，這個(gè)問題沒有確定的數(shù)值。根據(jù)實(shí)際所要求的裝飾出來的效果，在一定的距離和視覺上感覺不到明顯的線性組合是可以的。一般根據(jù)已完工程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，可考慮長(zhǎng)弧方向弦高為4mm，弦高h(yuǎn)小于或等于4mm，即可用直線代替圓弧，簡(jiǎn)化雙曲面造型的設(shè)計(jì)和加工。

用直線代替曲線的簡(jiǎn)化方法處理鋁板幕墻的雙曲形狀是一種典型的方法。在主墻中，由于水平投影方向半徑較大，分割成1200mm網(wǎng)格的直線弧形鋁板的后弦高度很小，因此整體裝飾效果自然形成了雙曲線形狀。但是，由于頂部和女兒墻雙曲面造型的水平投影方向半徑較小，如果水平投影方向半徑較大，弦高就會(huì)很大，因此會(huì)明顯地顯示出一段直線段，因此要處理這種雙曲型造型，保留原單元網(wǎng)格，然后將原始單元網(wǎng)格細(xì)分為若干個(gè)弦高很小的線性弧段。這些線性弧段在工廠焊接成一個(gè)單元網(wǎng)格，然后將這些單元網(wǎng)格安裝在墻上，自然形成一個(gè)雙曲線形狀。

結(jié)語(yǔ)：

目前，鋁合金蒙皮拉伸成形的研究?jī)?nèi)容包括拉伸成形的基本機(jī)理、解析分析和有限元模擬以及回彈補(bǔ)償模具修復(fù)。針對(duì)鋁蒙皮拉深成形過程，開發(fā)了自動(dòng)化程度高的軟件。國(guó)內(nèi)外對(duì)復(fù)雜鋁合金蒙皮的拉伸成形技術(shù)、鏡面蒙皮的成形機(jī)理、有限元仿真軟件的開發(fā)等都進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。進(jìn)行了工藝參數(shù)優(yōu)化和工藝設(shè)計(jì)與制造系統(tǒng)軟件的開發(fā)。雙曲型鋁單板生產(chǎn)企業(yè)的操作人員非常有必要掌握鈑金工藝，有利于鈑金生產(chǎn)管理，是提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本的重要保證。

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