1 引言
當(dāng)今的建筑在造型上已經(jīng)呈現(xiàn)多元化的發(fā)展，一些新派建筑師不滿足于設(shè)計中規(guī)中矩的建筑形式，許多極富視覺沖擊力的建筑越來越多的呈現(xiàn)在我們面前。曲面建筑，特別是雙曲面的建筑造型越來越多的應(yīng)用在劇院、場館等大型公共建筑造型中。以往只是作為建筑造型中的個別單體，現(xiàn)在已經(jīng)大范圍的應(yīng)用到整個建筑造型中。山東臨沂大劇院就又是一個有特色、有代表性的曲面異形建筑。整體建筑效果見下圖示意。(如圖1.1.1-1.1.2)
1.1、工程概況
臨沂大劇院位于臨沂北城新區(qū)城市中軸線上，是集劇院、多功能廳、音樂廳、電影院以及商業(yè)與一體的綜合文化娛樂設(shè)施。是臨沂最重要的文化陣地。總建筑面積約71080平方米。主要功能包括：1400座劇院，600座音樂廳，800座電影院及部分商業(yè)。
大劇院立面的局部實(shí)墻則與飄逸的屋面相呼應(yīng)，和諧統(tǒng)一。音樂廳電影院一側(cè)則通過立面的竹簡意向，形成富于韻律感的建筑節(jié)奏，同時竹簡意向更具臨沂地方特色。建筑細(xì)節(jié)和裝飾語言注意挖掘臨沂歷史文化中的寶貴財富，臨沂大劇院是臨沂市重要的文化設(shè)施，也是弘揚(yáng)地方文化，豐富群眾文化生活，提高全民文藝欣賞水平，建構(gòu)和諧社會的一項重要建設(shè)項目。
1.2 、工程特點(diǎn)
幕墻作為建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是整個建筑外立面視覺效果的最直接表達(dá)形式。幕墻的表現(xiàn)效果直接關(guān)系到建筑師設(shè)計理念的表達(dá)，所以幕墻的設(shè)計及施工至關(guān)重要。本幕墻工程的幕墻形式包括：疊級式玻璃幕墻、全玻璃幕墻（詞條“全玻璃幕墻”由行業(yè)大百科提供）、開放式石材幕墻、鋁板幕墻和具有裝飾性的曲面直立鎖邊鋁鎂錳金屬屋面。為了能讓幕墻將設(shè)計理念表達(dá)的更加淋漓盡致，我們從以下幾個方面入手：
a、作為人流量非常大的公共建筑，安全可靠性是首要考慮的因素。為了確保在安全上的萬無一失，我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面進(jìn)行了嚴(yán)格的計算，所有重要部位均用sap2000和3d3s進(jìn)行了對比復(fù)核。
b、 在充分理解和尊重建筑師設(shè)計理念的基礎(chǔ)上，根據(jù)幕墻形式的特點(diǎn)進(jìn)行精心設(shè)計、精心施工，使這座建筑能充分體現(xiàn)出美觀大氣、雄偉壯觀，富有內(nèi)涵的視覺沖擊效果。
c、在經(jīng)濟(jì)性方面，在充分滿足安全和建筑效果的情況下，充分挖掘優(yōu)化空間，最大限度的提高材料的綜合利用率。同時考慮到施工工藝方面應(yīng)注意的事項，盡量實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化型材，工廠化加工，盡量減少施工現(xiàn)場的工作，最終達(dá)到了降低成本提高效益的目的。
2、異型金屬（詞條“金屬”由行業(yè)大百科提供）屋面和幕墻的設(shè)計、施工技術(shù)
2.1、扇形斜面金屬屋面系統(tǒng)的構(gòu)造
臨沂大劇院的屋面系統(tǒng)，是由大劇院和音樂廳兩棟相對獨(dú)立的扇形斜面螺旋狀大型金屬屋面組成。建筑外觀均為異型曲面，金屬屋面和幕墻系統(tǒng)造型復(fù)雜。主體結(jié)構(gòu)（詞條“主體結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）為鋼結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)，其頂部是扇形分布的金屬屋面板，鋁鎂錳金屬屋面板的厚度為0.9mm，采用了高直立鎖邊，在屋面的邊部檐口處設(shè)置了排水天溝和弧形曲線鋁收口板。(如圖2.1.1-2.1.2)
由于其體型和功能的要求，對金屬屋面來說，其設(shè)計與施工的難度很大，必須結(jié)合實(shí)際工程情況采取特殊的、能夠適應(yīng)本項工程的結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)（詞條“節(jié)點(diǎn)”由行業(yè)大百科提供）設(shè)計和施工工藝方案，才能順利完成本項工程。本工程屋面系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造如下：
主體支撐結(jié)構(gòu);支撐龍骨，可進(jìn)行雙向調(diào)整的連接機(jī)構(gòu);鋼底板，厚度0.8mm的鍍鋅鋼板; 隔聲層，用50mm的玻璃棉壓實(shí)至25mm;防水板T型支座系統(tǒng);保溫層（詞條“保溫層”由行業(yè)大百科提供），100mm保溫棉;防水隔氣層;鋁鎂錳金屬屋面板，厚度為0.9mm，高直立鎖邊;板的表面按建筑要求的顏色進(jìn)行氟碳噴涂。(如圖2.1.3)
本工程金屬屋面C區(qū)屋面是一個坡度較緩斜度較小的過度段，實(shí)際坡度只在2%左右(小于規(guī)范最小坡度3%的要求)，由于造型的要求和構(gòu)件自身撓度的影響，對屋面排水有著較大的影響，這一問題就成為本項目的重要難點(diǎn)。
由于本項目的鋁鎂錳直立鎖邊金屬屋面板除要保證其自身物理性能外，還要起到外裝飾面的作用，所以面板的連續(xù)性不能破壞。我們經(jīng)過了多次方案比較和論證，最終確定了通過設(shè)置多條隱形天溝的方法，使屋面的匯水面積減少并能夠迅速排出屋面板內(nèi)的積水，在不影響建筑效果的前提下解決這一難題。這種方法和技術(shù)已經(jīng)申報了國家專利。(如圖2.1.4)
另一方面存在的難題是該建筑的屋面為斜面扇形螺旋面，這對金屬屋面板的找形、定位、放樣、加工、施工等各方面提出了很高的要求。針對以上問題，我們通過犀牛軟件來建模找形，然后確定出每個支座的坐標(biāo)。然后利用cad三維立體模型對整個工程進(jìn)行線性建模，在整個模型中可以很清楚的表現(xiàn)出每個龍骨和面板的位置和大小，特別是復(fù)雜造型和收口位置，為后期的施工和提料奠定了基礎(chǔ)。而且對龍骨的定位和結(jié)構(gòu)的安裝也起到了指導(dǎo)作用。(如圖2.1.5-2.1.6)
2.2、鋁鎂錳高直立鎖邊金屬屋面板的性能分析安裝要點(diǎn)
防水性能的保證和屋面板熱變形性能的分析：本工程采用的是直立鎖邊屋面板型，板肋直立，使得其排水斷面幾乎不受板肋影響，所以有效排水截面較普通板型更大，加之板肋較高65mm，更能保證屋面板在坡度平緩情況下的防水性能，同時使屋面的適應(yīng)性更強(qiáng)。
金屬屋面系統(tǒng)利用板的折邊變形和板肋空隙來制調(diào)整熱脹冷縮。對每塊400mm寬的金屬屋面板，可調(diào)節(jié)的量可達(dá)5mm，在總的可調(diào)整量內(nèi)完全可以吸收該方向的結(jié)構(gòu)位移。
能有效吸收屋面由于熱脹冷縮而產(chǎn)生的橫向變形和由于底部結(jié)構(gòu)的不均勻沉降而產(chǎn)生的垂直變形。金屬面板的固定座和下部的保溫材料及鋼檁條跟隨主體結(jié)構(gòu)上下運(yùn)動，而板面的折邊可以吸收大量的形變。在沿板肋的縱向，板更有足夠的撓度吸收可能產(chǎn)生的豎向形變。
在板的長度方向 屋面板和鋁合金固定座采用機(jī)械咬合的方式來連接，屋面板通過機(jī)械咬合力扣合在鋁合金（詞條“合金”由行業(yè)大百科提供）固定座的梅花頭上，但屋面板仍可以在鋁合金T碼固定座上自由滑移，固定座自帶橡膠隔熱墊以消除冷橋的影響，固定座與面板咬合處應(yīng)在應(yīng)安裝前倒角，以減少面板自由伸縮時與固定座頂端的磨擦影響面板使用功能和耐久性。此種連接方式可充分吸收屋面板由于熱脹冷縮在縱向產(chǎn)生的變形。
在金屬屋面系統(tǒng)安裝前，支撐結(jié)構(gòu)的精確定位安裝十分重要。施工現(xiàn)場根據(jù)三維模型中的空間尺寸坐標(biāo)點(diǎn)對鋼結(jié)構(gòu)龍骨進(jìn)行安裝。其安裝精度（詞條“精度”由行業(yè)大百科提供）將直接影響著最外層的鋁鎂錳直立鎖邊板的安裝精度。(如圖2.2.1~2.2.4)
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