一种棱形组合式幕墙结构及其施工方法与流程

本发明属于建筑幕墙领域，特别涉及一种棱形组合式幕墙结构及其施工方法。

背景技术：

1、体育馆作为重要的公共建筑，其外立面设计日益注重艺术表现力和视觉冲击力。目前，许多体育馆幕墙仍以平面或简单曲面为主，视觉效果单一，难以展现建筑的个性与动感。为实现复杂的立体造型，现有技术多依赖定制化程度高、节点复杂的重型钢结构支撑体系搭配异形面板，导致结构笨重、加工安装精度要求极高、施工周期长且成本高昂。

2、特别是对于需要在同一建筑立面上实现不同深度、不同层次立体效果，如顶部的深邃棱锥与下部的内外双棱壳体的大型幕墙，如何确保各分区结构稳定、连接可靠，并实现高效的模块化预制与现场安装，是本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种棱形组合式幕墙结构及其施工方法，用以解决顶部的深邃棱锥与下部的内外双棱壳体的大型幕墙，如何确保各分区结构稳定、连接可靠，并实现高效的模块化预制与现场安装，是本领域亟待解决的技术难题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种棱形组合式幕墙结构，包括上部棱锥幕墙区和下部内外双棱幕墙区，上部棱锥幕墙区由多个棱形立体单元沿体育馆顶部周向重复排列构成，每个棱形立体单元包括形成棱形的四个内侧钢管和四个顶尖外突钢管，四个顶尖外突钢管的一端汇聚固定，另一端分别固定在四个内侧钢管的角部，四个顶尖外突钢管的汇聚点超出四个内侧钢管的平面，相邻棱形立体单元的内侧钢管平行并排设置，下部内外双棱幕墙区由多个内外双棱形立体单元沿体育馆顶部周向重复排列构成，内外双棱形立体单元包括四个内侧钢管、四个外侧钢管和四个连系钢管，四个内侧钢管形成棱形，四个外侧钢管形成棱形且凸出在内侧钢管形成的棱形外侧，连系钢管的两端分别连接在内侧钢管的交接角部和外侧钢管的交接角部，相邻内外双棱形立体单元的内侧钢管平行并排设置，上部棱锥幕墙区和下部内外双棱幕墙区相邻的内侧钢管平行并排设置，棱形立体单元上安装四块三角形的铝单板一构成立体的棱形，内外双棱形立体单元上安装四块梯形的铝单板二构成立体的外侧和内侧均为棱形的造型。

3、通过采用上述技术方案，本结构具备1、丰富的立体视觉效果：通过将“棱锥式”立体单元与“内外双棱壳体式”立体单元进行上下分区组合，形成了上部四棱锥状的空间的空间造型，下部四棱台的空间造型，打破了传统幕墙的单一性，形成了深邃、多层次、富有动态变化的光影效果，极大增强了体育馆建筑外立面的艺术表现力和标志性，2、结构合理，受力清晰：两种单元均采用空间桁架原理构建主体骨架，受力路径明确。通过内侧钢管、连接钢板和方管连接件组成的统一传力系统，将幕墙荷载有效传递至主体结构，安全性高；3、标准化与模块化设计：每种立体单元均可实现工厂化预制，将复杂的空间造型分解为标准的钢管、转接件和面板模块，提高了加工精度、质量一致性和生产效率；4、施工便捷，容错率高：单元化的骨架可实现整体吊装，大幅减少高空作业量和时间。几字形的epdm第一转接件具有弹性，可吸收安装误差和结构变形，l型和t型的第二、第三转接件提供了三维调节可能，降低了现场对绝对精度的苛刻要求，安装简便快捷；5、耐久性与维护性：主要金属构件表面采用氟碳喷涂，epdm转接件有效防止了钢铝接触腐蚀，提升了整体耐久性。模块化设计也便于日后对单块面板进行更换维护。解决了顶部的深邃棱锥与下部的内外双棱壳体的大型幕墙，如何确保各分区结构稳定、连接可靠，并实现高效的模块化预制与现场安装的技术难题。

4、优选的，棱形立体单元和内外双棱形立体单元的内侧钢管的安装方式相同，内侧钢管的内侧固定有连接钢板，两个连接钢板之间设置有方管连接件，两个连接钢板和方管连接件通过螺栓连接，方管连接件固定连接在主体钢结构上，主体钢结构是体育馆的骨架，通常根据幕墙的造型在幕墙的位置匹配布置，是建筑的常规施工方式，在此不再详细赘述，内侧钢管的外侧设置有几字形的转接件一，几字形的转接件一的两侧与内侧钢管贴合并通过螺钉固定，几字形的转接件一的中部与内侧钢管具有间距并通过螺钉连接有l型的转接件二，螺钉将内侧钢管、转接件一和转接件二依次穿过并固定，转接件二的另一边通过螺钉固定有铝型材龙骨，棱形立体单元的铝型材龙骨的外侧固定安装有三角形的铝单板一，内外双棱形立体单元的铝型材龙骨的外侧固定安装梯形的铝单板二。

5、通过采用上述技术方案，内侧钢管内连主体钢结构，外安装铝型材龙骨和铝单板，结构合理，受力清晰，整体的结构强度较高，稳定性较强。

6、优选的，棱形立体单元的顶尖外突钢管和内外双棱形立体单元的连系钢管的安装方式相同，连系钢管的外侧同样设置有几字形的转接件一，几字形的转接件一的两侧与连系钢管贴合并通过螺钉固定，几字形的转接件一的中部与连系钢管具有间距并通过螺钉连接有l型的转接件二，螺钉将连系钢管、转接件一和转接件二固定，两个转接件二共同连接在连系钢管上且错开设置，转接件二的另一边通过螺钉固定有铝型材龙骨，梯形的铝单板二的两个腰边固定在连系钢管连接的铝型材龙骨上，两个转接件二形成朝向外侧的夹角，棱形立体单元的顶尖外突钢管上的四块三角形的铝单板一构成立体的棱形，内外双棱形立体单元的连系钢管上的四块梯形的铝单板二构成立体的外侧和内侧均为棱形的造型。

7、通过采用上述技术方案，顶尖外突钢管和连系钢管的外侧同样设置了铝型材龙骨，整体的结构强度较高，稳定性较强。

8、优选的，所述外侧钢管的外侧设置有t型的转接件三，转接件三的横板呈弧形贴在外侧钢管上且通过螺钉固定在外侧钢管上，转接件三的竖板通过螺钉固定有铝型材龙骨，梯形的铝单板二的顶边固定在外侧钢管连接的铝型材龙骨上，四块梯形的铝单板二构成立体的外侧和内侧均为棱形的造型。

9、通过采用上述技术方案，外侧钢管的外侧同样设置了铝型材龙骨，梯形的四个边均实现了固定安装，整体的结构强度较高，稳定性较强。

10、优选的，所述方管连接件在内侧钢管的两端和中部共设置三处，两端与顶点间距200mm。

11、通过采用上述技术方案，结构连接稳定，整体稳定性强。

12、优选的，所述铝单板一和铝单板二相邻的板之间的夹角为124°-165°

13、通过采用上述技术方案，夹角度数合理，视觉效果较好。

14、优选的，所述铝单板一和铝单板二的四个侧边分别固定有5mm厚的铝合金角码，铝合金角码通过螺钉固定在铝型材龙骨上。

15、通过采用上述技术方案，具有方便安装固定的缝隙。

16、优选的，所述转接件一为1mm厚epdm型材，转接件二为铝合金型材，转接件三为铝合金型材。

17、通过采用上述技术方案，epdm型材有效地隔离了钢管（钢材） 与铝合金型材的直接接触，防止两种不同金属在潮湿环境下直接接触产生腐蚀，吸收因温度变化、风荷载或结构轻微变形引起的微小位移和振动，避免金属之间硬碰硬产生噪声或应力集中，epdm优异的弹性使其在螺栓预紧力和铝合金型材的挤压下，能完美填充钢管与铝合金之间所有的不平整缝隙，形成一道连续的、可靠的防水防气密封屏障。

18、一种棱形组合式幕墙结构的施工方法，包括以下步骤，

19、s1、测量放线与主体结构复核：根据设计图纸，在体育馆主体钢结构上测量放出各幕墙单元的安装控制线和标高线，并复核主体钢结构的预埋件或连接点位置；

20、s2: 单元骨架工厂预制：在工厂内，分别批量加工制作棱形立体单元和内外双棱形立体单元的钢管骨架，并完成连接钢板、转接件及铝型材龙骨在对应钢管上的定位与初步连接，形成单元骨架模块；

21、s3: 连接组件安装：将方管连接件根据放线位置固定于主体钢结构上；

22、s4: 分区吊装与固定：

23、s4.1: 吊装内外双棱幕墙区单元：将预制好的内外双棱形立体单元骨架模块吊运至安装位置，通过螺栓将其内侧钢管上的连接钢板与已安装好的方管连接件两侧紧固连接，完成该单元与主体结构的固定；按此方法沿周向依次安装该区域所有单元；

24、s4.2: 吊装上部棱锥幕墙区单元：在完成下部区域安装后，同样将预制好的第一棱形立体单元骨架模块吊运至顶部安装位置，通过其连接钢板和方管连接件与主体钢结构固定，并确保其与下方相邻的内外双棱形立体单元的内侧钢管对齐并排；

25、s5: 面板安装：待所有单元骨架安装校正完毕后，将工厂预制的铝单板一和铝单板二通过铝合金角码和螺钉，固定在对应单元的铝型材龙骨上，完成封闭；

26、s6: 密封与收口处理：在相邻铝单板一和铝单板二接缝处打注耐候密封胶，并对幕墙顶部、底部及与其它建筑部位交接处进行收边、收口处理。

27、本发明的有益效果体现在：本结构具备1、丰富的立体视觉效果：通过将“棱锥式”立体单元与“内外双棱壳体式”立体单元进行上下分区组合，形成了上部四棱锥状的空间的空间造型，下部四棱台的空间造型，打破了传统幕墙的单一性，形成了深邃、多层次、富有动态变化的光影效果，极大增强了体育馆建筑外立面的艺术表现力和标志性，2、结构合理，受力清晰：两种单元均采用空间桁架原理构建主体骨架，受力路径明确。通过内侧钢管、连接钢板和方管连接件组成的统一传力系统，将幕墙荷载有效传递至主体结构，安全性高；3、标准化与模块化设计：每种立体单元均可实现工厂化预制，将复杂的空间造型分解为标准的钢管、转接件和面板模块，提高了加工精度、质量一致性和生产效率；4、施工便捷，容错率高：单元化的骨架可实现整体吊装，大幅减少高空作业量和时间。几字形的epdm第一转接件具有弹性，可吸收安装误差和结构变形，l型和t型的第二、第三转接件提供了三维调节可能，降低了现场对绝对精度的苛刻要求，安装简便快捷；5、耐久性与维护性：主要金属构件表面采用氟碳喷涂，epdm转接件有效防止了钢铝接触腐蚀，提升了整体耐久性。模块化设计也便于日后对单块面板进行更换维护。解决了顶部的深邃棱锥与下部的内外双棱壳体的大型幕墙，如何确保各分区结构稳定、连接可靠，并实现高效的模块化预制与现场安装的技术难题。

28、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解；本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。