陸松巖 錢向榮

(南通大學基建處，江蘇 南通 226019)

·裝飾與裝潢·

談陶棍在建筑外裝飾上的運用

陸松巖 錢向榮

(南通大學基建處，江蘇 南通 226019)

鑒于南通大學藝術館是陶棍格柵外墻面，造型獨特，安裝難度大，通過多次論證，確定了新型陶棍格柵幕墻系統(tǒng)的設計方案和施工方法，并闡述了該新型陶棍格柵幕墻系統(tǒng)的節(jié)點和施工難點，最終順利完成了建筑立面施工，為新型“綠色”建材——陶棍的應用提供了新的成功范例。

陶棍，陶土百葉，綠色建材，幕墻，施工

南通大學新建的藝術館，建筑外立面是個格柵構件(見圖1)，如果僅從滿足立面效果的角度，用粉末噴涂鋁合金方管就能很好的解決這個問題，但設計師認為鋁合金方管的金屬質(zhì)感不滿足藝術館外立面的整體效果要求。經(jīng)過調(diào)研，我們選用了一種新型環(huán)保材料——陶棍，也稱陶土百葉、立方陶，利用鋼結構作為骨架，陶棍作為圍護材料，形成了一個新的陶棍幕墻，該幕墻與下部的火山灰洞石幕墻色彩交相映襯，取得了很好的立面效果，得到了建筑設計師的認可。

陶棍是以天然的陶土作為原料，長三角地區(qū)自然資源比較豐富，陶土的色澤溫和，在高溫燒制下能有較好的強度，顏色豐富且不褪色，陶棍的表面質(zhì)感淳厚，有秦磚漢瓦的韻味，符合藝術館的文化底蘊。況且陶棍在工程使用中損壞的產(chǎn)品還可回收后再次加工利用，屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品，符合當前綠色節(jié)能建筑的要求。陶棍雖然有很多優(yōu)點，但在本工程運用時遇到一個難題，即固定方式的問題。陶棍常規(guī)的固定方式是陶棍通過背面飾的鍍鋅角碼與支柱相連接，這樣連接簡便可靠，但不能實現(xiàn)相鄰陶棍的錯落，且從陶棍背面能看到連接角碼，美觀度不夠。為實現(xiàn)設計效果，我們首先設計了U型槽鋼，利用U型槽鋼來形成一榀一榀的豎向分隔，考慮到機械折邊的最小寬度要求，我們把槽口寬度定在100 mm，用10 mm厚鐵板折成220×100的U型槽，通過U型槽與主體鋼結構柱的焊接形成陶棍幕墻的受力支柱。

每一榀的陶棍幕墻骨架我們把它設計成博古架形式，用15 mm厚155 mm寬的扁鋼和100 mm×50 mm×4 mm的方鋼焊接成鐵質(zhì)的博古架，100×50的方鋼焊接的位置要預先計算好，確保以后安裝時方鋼的前面正好是1根陶棍。博古架內(nèi)陶棍采用10根一組形式嵌入(見圖2)，以后萬一陶棍有損壞的話拆一組更換一下就行了。博古架內(nèi)單根陶棍與105寬扁鐵采用平頭螺絲連接，一組陶棍與博古架采用螺栓連接，而博古架與U型槽鋼也采用螺栓連接(見圖3)。在這個方案論證中，曾考慮陶棍與博古架之間采用專用的卡接件直接連接，但考慮到這樣連接就會在每根陶棍與博古架之間產(chǎn)生間隙而放棄。

在這個陶棍格柵幕墻系統(tǒng)中，陶棍豎向立柱選用155 mm×15 mm矩形實心扁鋼，橫桿選用50 mm×100 mm×4 mm方鋼管，因為靠近結構兩側的扁鋼以300 mm間距的螺栓與主鋼結構緊密結合，故可將兩側矩形實心鋼材與主結構看做一體，二者沿統(tǒng)一的中和軸產(chǎn)生撓曲，因此主要校核中間兩根實心鋼材。計算時考慮建筑耐久年限為50年。

1 荷載計算

1)永久荷載：

鋼結構自重(dead load)由軟件自身考慮。

陶棍自重(fg)40.0 N/m。

轉(zhuǎn)化為點荷載40×0.6/2=12 N。

40×0.95/2=19 N。

轉(zhuǎn)化為線荷載 0.12 N/mm，0.31 N/mm。

2)風荷載：其標準值計算公式為ωk=βgzμslμzω0。

負風壓(wind load)。

標高為26.1 m，地面粗糙度按B類計算，按當時實行的GB 50009—2001建筑結構荷載規(guī)范規(guī)定，陣風系數(shù)βgz取1.65，風壓體型系數(shù)μsl取-1.3，風壓高度變化系數(shù)μz取1.36，基本風壓ω0取0.50 kN/m2。

ωk=1.65×(-1.3)×1.36×0.50=-1.46 kN/m2。

1.46×0.05=0.073 kN/m =73 N/m。

轉(zhuǎn)化為點荷載73×0.6/2=21.9 N。

73×0.95/2=34.68 N。

轉(zhuǎn)化為線荷載 0.22 N/mm，0.57 N/mm。

3)荷載組合。

撓度校核時，采用下列荷載組合：

工況1：1.0×dead+1.0×fg+1.0×wind。

強度校核時，采用下列荷載組合：

工況2：1.2×dead+1.2×fg+1.4×wind。

2 計算結果

根據(jù)SAP2000軟件計算，博古架的矩形實心鋼材155×15和方鋼管50×100×4撓度、強度及穩(wěn)定性滿足要求。

在工程正式施工前，我們要求施工單位先試焊了一段博古架，結果發(fā)現(xiàn)155×15矩形扁鋼呈波浪形變形，尤其是中間的兩根更明顯。分析原因，主要是由于155×15矩形實心扁鋼和50×100×4方鋼管是不對稱焊接引起的。為此，我們要求施工采取了以下措施：

1)焊接前采用夾具或剛性模具將155×15矩形實心扁鋼盡可能地固定，這樣將有效地控制扁鋼的彎曲變形。

2)在焊接過程中采用隨焊兩側加熱的方法，使扁鋼的橫向應變、縱向應變的分布更加均勻，彎曲變化更加平緩，起到減小扁鋼焊接殘余應力和變形的作用。在焊接順序上，我們要求施工方先采用不同的焊接順序，觀察殘余應力的分布規(guī)律，找到焊接變形較小的焊接方式，盡可能的把變形減到最小。

3)對于焊接后還有變形的博古架，主要采用錘擊法矯正和局部熱矯正。錘擊法矯正主要通過錘擊使構件恢復平直；局部熱矯正采用氣焊火焰對變形大的局部進行加熱，利用高溫處的材料熱膨脹受到構件本身剛性制約產(chǎn)生局部塑性變形，冷卻后收縮，抵消了焊后部位的伸長變形，達到矯正目的。為確保博古架的成型質(zhì)量，我們要求所有的博古架都在工廠的車間里焊接，焊接完成后進行除銹，刷完防銹漆和底漆后才能送到工地現(xiàn)場。

解決了博古架的變形問題后，整個陶棍格柵幕墻就可以開始施工了，220×100的U型槽的安裝、焊接是整個陶棍格柵幕墻中工程量大，施工精度要求最高的工序，一旦U型槽尺寸、精度產(chǎn)生偏差，加工好的博古架將無法安裝。并且U型槽立柱的安裝快慢決定著整個工程的進度，所以無論從管理上還是技術上都要絕對重視。U型槽的安裝的步驟如下：

1)安裝前先要熟悉圖紙，到現(xiàn)場對照施工圖檢查已完成的箱型柱構件的尺寸是否正確，主要檢查：單根箱型柱的截面是否與設計相符(包括截面尺寸、高度、垂直度、平整度、角度等)； 一個立面上的箱型柱的水平方向和垂直方向有無尺寸偏差，把上述測量結果標注在施工圖上，并復核一下現(xiàn)場尺寸是否滿足施工要求。特別是每根箱型柱加工時精度不同，安裝后產(chǎn)生的撓度也不同，如偏差較大的話就要對U型槽進行調(diào)整，以確保U型槽和對應箱型柱順利貼合。上述工作完成后就可以在工廠內(nèi)加工U型槽了，U型槽出廠前必須完成除銹工藝和防銹漆、底漆的涂刷工作。

2)現(xiàn)場情況測量好后，接下來的工作是在箱型柱上放出基準線，這里要注意的是每根U型槽之間的間距要大于博古架10 mm～20 mm，以確保后期博古架順利嵌入。基準線放置時先用吊錘吊每根立柱垂直吊線，一個立面吊好后，用經(jīng)緯儀測定吊線的準確性，為了防止吊線受風的影響，放線時要將吊線端頭點固定好。

3)基準線確定后，按照施工順序和編號將要安裝的U型槽運送到指定位置，由于一根箱型柱上的U型槽分成了幾段，吊裝時要特別注意每段U型槽的安裝位置，同時也要注意每段U型槽表面的保護。U型槽從上到下連續(xù)安裝，每根U型槽就位后，對照上道工序的測量結果，對三維方向進行初部調(diào)整，調(diào)整完后用點焊進行初步固定，一個立面的U型槽全部就位后，還需再次復核一下整個面上U型槽的平整度和垂直度，如還有偏差的話就對偏差大的U型槽進行調(diào)整，偏差小的可以通過后續(xù)的博古架的安裝來調(diào)整。在U型槽位置確定后還要對照施工圖檢查U型槽的固定螺絲孔位是否正確。在檢查無誤后就可以正式焊接了，焊接班組在焊接作業(yè)時必須使用接火盆，并在盆里面鋪設防濺的防火巖棉，防止電焊火花下墜引燃下方的易燃物。在焊接班組焊接作業(yè)的同時，吊裝班組轉(zhuǎn)入其他立面實行吊裝流水作業(yè)。

一個立面的U型槽焊好后就可以吊裝博古架了，博古架的安裝從下部開始向上安裝，安裝時將博古架套入兩個U型槽之間，就位后用螺栓初步固定，每個博古架均依此法安裝。一個立面的博古架安裝結束后，要檢查整個立面的平整度，有誤差的要進行調(diào)整，調(diào)整時用木錘輕擊博古架，同時將螺栓松開調(diào)整，如仍調(diào)整不好就必須拆下調(diào)整博古架后重新安裝。博古架安裝好后就對整個架體進行油漆修補，并噴涂面漆，面漆干后就可以安裝陶棍了。陶棍以10根一組，在施工現(xiàn)場拼接，陶棍的長度要根據(jù)現(xiàn)場成型的博古架內(nèi)間距確定，安裝時要盡量避免磕碰陶棍，防止其邊緣破損。陶棍的施工規(guī)范參照JGJ 133—2001金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范。

藝術館竣工已滿3年了，這3年間也多次發(fā)生臺風等自然災害，但整個外立面沒有一點變化，陶棍的色彩依舊勻潤。通過這個藝術館的建設，不但在校園內(nèi)增加了一座精品建筑，又使我們掌握了一項新型外立面的施工技術。

[1] 許世訪.淺議陶土板幕墻施工技術[J].廣東建材,2012(8):66-70.

[2] 唐作鳳，江 暉，曾憲忠.新型環(huán)保材料陶土板在建筑幕墻中的應用[J].四川建筑,2014,34(3):267-269.

The application of ceramic rod in building outer decoration

Lu Songyan Qian Xiangrong

(InfrastructureConstructionDepartment,NantongUniversity,Nantong226019,China)

In view of Nantong University Art Museum was the ceramic rod grid outer walls, the modeling unique, difficult to install, through multiple arguments, determined the design scheme and construction method of new ceramic rod grid curtain wall system, and elaborated the nodes and construction difficulties of new ceramic rod grid curtain wall system, finally successfully completed the building facade construction, provided new success case for the new “green” building materials-ceramic rod application.

ceramic rod, clay shutter, green building material, curtain wall, construction

1009-6825(2015)30-0209-02

2015-08-18

陸松巖(1971- )，男，經(jīng)濟師

TU238

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