4 材料試驗(yàn)
4.1 試驗(yàn)方法
金屬銅及表面處理的材料試驗(yàn)研究分為耐腐蝕試驗(yàn)和耐候性兩個(gè)方面。所提供材料涂層的加速環(huán)境腐蝕性能，包括模擬海洋環(huán)境下的鹽霧試驗(yàn)及紫外線抗老化試驗(yàn)等，給出不同涂層腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為涂層的選擇提供選擇依據(jù)。
腐蝕數(shù)據(jù)與耐久年限之間的數(shù)據(jù)關(guān)系，目前，在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有比較成熟的數(shù)據(jù)模型和資源可尋，國(guó)外的長(zhǎng)期大氣腐蝕耐候試驗(yàn)做的較多，主要以金屬或涂層為主，但由于國(guó)外是以長(zhǎng)期的試驗(yàn)為基礎(chǔ)(已經(jīng)積累了近百年)獲得大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此可以查閱到的主要以鋼鐵材料、銅合金材料等數(shù)據(jù)為主，而相關(guān)的預(yù)測(cè)模型主要以實(shí)驗(yàn)室的加速試驗(yàn)結(jié)合大氣腐蝕試驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，因此可考慮結(jié)合短期環(huán)境曝露試驗(yàn)(可能情況下)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式，如無(wú)法實(shí)現(xiàn)，將以同等環(huán)境下，所提供涂層材料的腐蝕數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)劣判斷，優(yōu)選出最佳涂層方案。
4.2 方案策略
依據(jù)《GB/T 25834-2010金屬和合金的腐蝕 鋼鐵戶外大氣加速腐蝕試驗(yàn)》、中的相關(guān)測(cè)試方法，進(jìn)行所提供涂層的腐蝕性能評(píng)估，測(cè)試不同時(shí)間下的腐蝕速率，給出材料耐腐蝕性能的優(yōu)劣。
模擬環(huán)境試驗(yàn)中的氣氛，含鹽、含酸、紫外線等條件，在已有設(shè)備上進(jìn)行改造，通過(guò)混合噴霧或者雙噴霧的方式，以氯化鈉和類酸雨成分溶液噴霧模擬海洋環(huán)境氣氛，同時(shí)在鹽霧試驗(yàn)箱內(nèi)加裝紫外線老化裝置，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，采集腐蝕速率，進(jìn)行材料涂層的優(yōu)劣判斷。
通過(guò)光譜學(xué)試驗(yàn)給出長(zhǎng)效腐蝕前后的表面顏色色差變化。
年限服役及數(shù)據(jù)判斷，通過(guò)已獲得的數(shù)據(jù)可以直觀的進(jìn)行材料及涂層的耐腐蝕性能的對(duì)比，優(yōu)選出涂層方案，此外對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)腐蝕速率的評(píng)價(jià)給出長(zhǎng)效服役情況下的涂層厚度等選擇依據(jù)，以確保百年服役要求。
鹽霧試驗(yàn)：主要依據(jù)《耐鹽霧試驗(yàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)–人造氣氛腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn) GB /T 10125一2012》的測(cè)試方法進(jìn)行加速腐蝕試驗(yàn)，在以氯化鈉和類酸雨溶液(主要PH值<5.6，含硫酸根溶液)下的噴霧長(zhǎng)效試驗(yàn)為主，定期檢測(cè)式樣的腐蝕成分、形貌、腐蝕失重等試驗(yàn)數(shù)據(jù);
電化學(xué)加速腐蝕試驗(yàn)：在更苛刻條件下對(duì)比涂層的電化學(xué)腐蝕性能，給出同等條件下不同涂層的腐蝕數(shù)據(jù)，結(jié)合鹽霧試驗(yàn)等數(shù)據(jù)，綜合評(píng)估涂層的服役性能。
紫外線老化試驗(yàn)：在鹽霧腐蝕試驗(yàn)同時(shí)，通過(guò)改裝配置紫外老化裝置，進(jìn)行環(huán)境腐蝕試驗(yàn)下的老化加速試驗(yàn)，定期進(jìn)行表面光譜學(xué)檢測(cè)，給出耐紫外老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
對(duì)材料涂層表面的腐蝕成分、形貌、失重等，采用掃描電鏡、能譜成分分析、精密天平稱重等方法獲得所需要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制腐蝕試驗(yàn)及老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線，對(duì)比分析不同涂層材料的優(yōu)劣，同時(shí)可以根據(jù)可能條件下(戶外曝露試驗(yàn)數(shù)據(jù))進(jìn)行對(duì)比分析，推斷腐蝕速度隨時(shí)間的變化曲線，同時(shí)給出具有參考價(jià)值的服役年限對(duì)比數(shù)據(jù)。
5 立面銅鈑金工藝系統(tǒng)
5.1 耐久性問(wèn)題
建筑立面的耐久性設(shè)計(jì)，所涉及的方面較多，其中包括面板，無(wú)論是玻璃、金屬、石材、混凝土或GRFC;骨架，以及將墻板固定于結(jié)構(gòu)并傳遞水平荷載的埋件;板或單元體之間的接縫。另外墻體與基礎(chǔ)，與屋面，與其他相鄰部位的連接部分，連同洞口都很重要。不同的系統(tǒng)會(huì)帶來(lái)不同的問(wèn)題，每個(gè)相關(guān)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)職責(zé)也不相同。建筑物越高，材料越脆以及越重，所存在的安全隱患就越嚴(yán)重。其中滲漏水問(wèn)題應(yīng)該是影響耐久性的關(guān)鍵性因素[4]。
常見(jiàn)的滲漏水原因主要由下面幾個(gè)方面引起：
(1) 建筑師、承包商、分包商、技術(shù)顧問(wèn)沒(méi)有充分理解防水處理的設(shè)計(jì)原理;
(2) 防水設(shè)計(jì)沒(méi)有被施工人員或承包商充分理解，彼此缺乏交流、溝通;
(3) 沒(méi)有通過(guò)加工圖紙和組裝圖，檢測(cè)和施工監(jiān)督對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行核查;
(4) 各參與方缺乏協(xié)調(diào)合作。
正確的系統(tǒng)防水設(shè)計(jì)概念除了將水隔離在墻體以外的同時(shí)，需要考慮漏氣、保溫、防結(jié)露、適應(yīng)結(jié)構(gòu)相對(duì)位移等方面影響。所以系統(tǒng)耐久性的提高有耐于高品質(zhì)的設(shè)計(jì)、構(gòu)件、裝配、安裝、以及各部分的通力合作。要達(dá)到百年的設(shè)計(jì)壽命，除了材料本事的耐久性、科學(xué)合理的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，最為關(guān)鍵的因素是完善的檢測(cè)體系，包括立面幕墻制作、施工過(guò)程中以及幕墻系統(tǒng)服役階段持續(xù)檢測(cè)，要有可維護(hù)設(shè)計(jì)的概念。
5.2 銅鈑金系統(tǒng)
面板沒(méi)有接縫的系統(tǒng)，是阻止室外水進(jìn)入幕墻系統(tǒng)最好的設(shè)計(jì)思路之一，也是避免水腐蝕內(nèi)部構(gòu)件最好的策略之一。這就是鈑金系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)。在百度上搜索“鈑金”，一種加工工藝，鈑金至今為止尚未有一個(gè)比較完整的定義。根據(jù)國(guó)外某專業(yè)期刊上的一則定義，可以將其定義為：鈑金是針對(duì)金屬薄板(通常在6mm以下)一種綜合冷加工工藝，包括剪、沖/切/復(fù)合、折、鉚接、拼接、成型(如汽車車身)等。其顯著的特征就是同一零件厚度一致。
宗教文化建筑的金屬立面通常采用2mm左右銅板或不銹鋼板（詞條“不銹鋼板”由行業(yè)大百科提供）掛接在內(nèi)部鋼架上的結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)手工鍛制、折彎等方式分塊制作文化宗教特定的藝術(shù)外形，通過(guò)焊接方式連成整體，外表面根據(jù)顏色要求噴涂金屬氟碳漆。
鈑金系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)由內(nèi)部主結(jié)構(gòu)、副支架（詞條“支架”由行業(yè)大百科提供）和銅壁板(或者不銹鋼壁板)組成，如圖3所示。
(1) 壁板結(jié)構(gòu)
由于2mm左右的銅板(不銹鋼板)的剛度較小，在荷載作用下表面形狀易于變形，需要在不銹鋼內(nèi)側(cè)增加型面鋼架來(lái)提高剛度，所以外銅皮和型面鋼架共同組成壁板結(jié)構(gòu)。
銅外皮與型面鋼架之間采用種釘組件連接，是通過(guò)電容式儲(chǔ)能螺柱焊機(jī)通過(guò)瞬間強(qiáng)電流產(chǎn)生高熱，將焊接螺柱牢固焊接在不銹鋼板上，是一種高效、全斷面融合的特種焊接工藝，焊接不會(huì)引起不銹鋼外表面的焊接變形和焊接痕跡。
(1) 主體鋼架結(jié)構(gòu)
主體鋼結(jié)構(gòu)用于承載壁板的自重及各種外部載荷，均勻分布到內(nèi)部主體混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)上。如果銅表皮與內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)之間距離小于2米，就在混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)留鋼的預(yù)埋件用于壁板連接，不布置主體鋼架。
(2) 副支架結(jié)構(gòu)
利用副支架將一塊塊的壁板連接到副鋼架上，實(shí)現(xiàn)懸掛承載方式，同時(shí)將壁板承受的載荷傳遞給主體鋼架。副支架的一端焊接在壁板的型面鋼架上，另一端通過(guò)連接板焊接在主鋼架上，副支架的布置有水平向和斜向兩種形式，每塊壁板上水平向和斜向交錯(cuò)布置使得每?jī)筛敝Ъ芎捅诎逯g形成三角形的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
5.3項(xiàng)目制作流程
項(xiàng)目的制作、安裝主要包括1:10模型制作、模型數(shù)據(jù)采集及處理、主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作與現(xiàn)場(chǎng)安裝、壁板設(shè)計(jì)制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝、副支架現(xiàn)場(chǎng)安裝、整體修飾、表面拋光，表面涂裝等工藝過(guò)程。由于篇幅限制，施工安裝的流程另文說(shuō)明。
5.4 維護(hù)和維修
項(xiàng)目完成后服役階段因受各種環(huán)境的影響，可能會(huì)產(chǎn)生一定的缺陷和故障，為保證神像的長(zhǎng)期供奉，需定期對(duì)表皮進(jìn)行檢查維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)維修，檢查維護(hù)的主要內(nèi)容及主要維修方法如下：
(1)項(xiàng)目表面及內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)的防腐涂層：如發(fā)現(xiàn)起皮（詞條“起皮”由行業(yè)大百科提供）、老化或脫落需清洗后重新按原方法原材料涂刷防腐涂料。
(2)項(xiàng)目?jī)?nèi)部的焊縫：如發(fā)現(xiàn)裂紋則需補(bǔ)焊維修，如裂紋較大或較多則需根據(jù)實(shí)際情況制定可行的維修方案進(jìn)行維修。
5.5 小結(jié)
銅鈑金工藝的特點(diǎn)，可以形成復(fù)雜的神像曲面造型;可以通過(guò)焊接實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的表面，達(dá)到建筑師希望的效果;復(fù)雜的幾何形狀在工廠加工，精度（詞條“精度”由行業(yè)大百科提供）有保證;重量較輕，對(duì)主體結(jié)構(gòu)影響小;運(yùn)輸和吊裝方便表面涂裝工藝成熟，耐候性好;可以通過(guò)后期維護(hù)保持外觀效果。具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用前景。
6 總結(jié)
隨著文化建筑的興起，銅作為一個(gè)重要?dú)v史和自然元素在建筑的歷史舞臺(tái)上注定要大放異彩，而鈑金工藝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作日益完善和成熟，銅表面的處理技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，是解決建筑立面耐久和防腐蝕設(shè)計(jì)的新思路。同樣，我們也可以考慮針對(duì)薄型鋁板和不銹鋼板采用鈑金工藝設(shè)計(jì)來(lái)突破常規(guī)，期待本文能拋磚引玉，帶動(dòng)整個(gè)建筑表皮的創(chuàng)新，為行業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 技術(shù)手冊(cè)the copper book for architecture ，outokumpu公司，2013
[2] 相關(guān)資料金星銅集團(tuán)提供，2015
[3] 部分資料上海交通大學(xué)材料研究所提供，2015
[4] 《外墻設(shè)計(jì)》，(美)達(dá)林 布勞克，2007
[5] 航天晨光集團(tuán)公司提供部分項(xiàng)目案例，2015
中國(guó)幕墻網(wǎng) 2016年會(huì)論文集系列 未盡許可不得轉(zhuǎn)載 違者必究
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