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摘要： 本文主要介绍了我国在对大型不锈钢金属质感艺术雕塑建筑与建筑幕墙的关系探讨。对金属质感的不锈钢雕塑建筑的特殊性、物理性能和视觉美学的要求，以及相关设计与施工技术在实际工程中的应用。并以武汉光谷之星的中国建筑科技馆四合院中的金属“种子”这个成功的项目为例子，分析金属雕塑与建筑幕墙之间的相互关系和特点以及分享这种外围护系统的设计、生产制造方面的经验。
关键词：艺术雕塑建筑 建筑幕墙技术 双曲面板顺滑拼接 三维可视化管理模型。
1、引言
在对大型不锈钢金属质感艺术雕塑建筑与建筑幕墙的关系探讨时，首先应对“金属质感艺术雕塑建筑”有所认识。只要说到大型城市不锈钢雕塑，你可能马上就会告诉我，在美国的芝加哥市有一个由高反射镜面(8k)反光面效果的，大型抽象的艺术雕塑放在广场中部。他空间立体的外形，艺术的想象力给我们深刻的印象。雕塑的设计者称之为“通往芝加哥的大门”名字叫“云门”，当地人称之为“豆子”或“芝加哥豆”。
当今在城市里，各种金属雕塑很多很多。都有着他们自身的意义。给美化城市增添了不少色彩。但是你仔细观察会发现，这些占地不小的城市雕塑，除了它的艺术欣赏价值以外，就很少有其他的使用功能不能不说那只是精神层面的作品。
我这篇文章，是想和大家探讨的是与建筑外维护有关的，具有很高的艺术观赏价值的同时，又有很强的实际使用功能的新型艺术建筑体。
他是艺术家和建筑师及结构工程师们有机的结合，共同创作的作品。她与建筑幕墙、金属屋面等有着直接的关系。是充满着艺术想象力和美学效果的具有实际使用功能的大型建筑。其艺术内涵和美学效果，是由建筑外维护，也就是建筑幕墙这个特定的载体来展示出来的。
由于它的特性，当今的建筑师们越来越对这样的城市艺术雕塑建筑感兴趣。同时呢，被生活在美丽环境中的大众所接受。现在已经建成的大型不锈钢雕塑式的艺术建筑在国内已分布很广。有些已经成为当地的地标。这在另一个方面，标志着我国建筑幕墙的设计与施工技术已经走向了成熟。
当今的建筑幕墙技术，已经能利用现代化的设计与施工技术手段，如ANSIS、BIM、SAP、CAD等等三维立体软件系统，建立三维立体可视化管理模型和可以直接指导作业的安全度有限元（词条“有限元”由行业大百科提供）分析。利用高精度全站仪、3D精度测量扫描仪等，有效地把控着这类复杂的建筑及要求精度极高的外围护幕墙体系的设计与施工。比如深圳的欢乐海岸世界的异形不锈钢艺术体、武汉光谷之星中国建科技馆四合院中的金属“种子”等等。(图1.2~1.3)
2、系统的构造分析
金属质感的不锈钢雕塑建筑的外围护面层，是采用抗腐蚀（词条“腐蚀”由行业大百科提供）能力极强的不锈钢材料。其复杂的表面和特殊的要求，已经不是普通的金属幕墙的概念了，我们叫它为特种金属外围护系统;它的最大特点就是在保证外维护各项物理性能的同时，要满足视觉美学的要求。
特别是对板块之间的缝隙的处理;板块与板块之间拼接的顺滑;每个板块的表面纹路走向、每块版面曲度和光泽的度的对应等等。都是保证最终建筑效果的关键点。以武汉光谷之星中国建科技馆四合院中的金属“种子”为例，探讨相关技术。(图2.)
2.1、构造形式的确定
建筑的抗风压、防水、保温隔热、抗震、隔声等。各项物理性能是外围护系统，建筑幕墙必须要确保的功能指标。
对具体项目，我们首先要考虑就是采取什么样的连接形式来固定最外层的面板，由于国内建筑幕墙和金属屋面技术的逐步成熟和发展，可以提供给我们选择的方案很多，如果选型不正确，将会将会对施工和建筑效果造成难以挽回的损失。
在项目确定后，要充分分析外饰面的特点。结合幕墙物理性能保障系统的特性和要求，确定方案;在能保证外形视觉效果的同时，保证各项性能的实现。这也就是普通的大型金属雕塑和金属雕塑建筑的区别。
就拿“种子”这个项目来说，在设计的初期，维护构造系统是确定的。要求使用铝镁锰直立锁边金属屋面系统。用立边的防风夹来固定表面的双曲面4mm厚的不锈钢金属板块。
我们经过对这套系统的分析认为，这套系统用在该项目上将会出现很多不利于施工及体型保障方面的问题。经过对设计、生产、制作等各方面的全面分析。最终选定采用了TPO与铬化板相复合的柔性刚性相结合的防水保温构造系统。对于双曲面不锈钢面板的连接固定，采用直接在主体钢结构上生根的刚性固定方案。(图2. 1.1~2. 1.4)
这种刚柔相结合的方案，不仅可以很好的处理转接件穿过内层TPO材料与外层不锈钢板（词条“不锈钢板”由行业大百科提供）相接的受力问题,还可以解决转接件穿过内层TPO材料的漏水隐患。
2.2、制作与安装
当主要构造节点确定后，对其使用和维护、维修等方面的功能根据项目的实际情况加以确定。在外层不锈钢装饰面板（词条“饰面板”由行业大百科提供）与内层TPO防水保温功能层之间正好有一个较大的空间。我们利用此空间设置了一个“检修通道”，这个通道不紧解决了项目施工作业面的问题,也为后期幕墙工程维护、检修工作提供了通道。
为了解决使用过程中的清洗维护，我们在外部设置了不锈钢安全“固定销座”。这个装置可以为清洗维护人员提供保障措施。可以固定安全绳，也可以与固定销相连后进行清洗作业,大大提升了维护维修过程中的安全度。
我们在对施工工艺的讨论分析中认为，在50多米的高空中要安装近3000块的双曲面不锈钢板。如按常规一块块安装。不仅安全隐患大，施工效率和安装质量也必将大打折扣。 根据现有的幕墙施工技术，最好的方案是采用装配式安装。将双曲面板先组装成安装单元，再将单元板块在高空中定位安装。这样就可以大大提升安装精度。实现建筑师在效果图上要求的视觉效果。实践证明，这套方案切实可行彻底解决了在样板制作过程中出现的板块拼接不顺滑的弊端。(图2. 2.1)
2.3、用数字技术保障安装精度实现美学效果
在对该项目的实施过程中，不论从设计、生产、制作还是现场施工。对所有的构件及板块均需要通过三维软件实际建模、放样、提取数据、制图分析，来一步步地将图纸上的图像变为现实。
而其中产生的几百万计的数据，如果没有很好的利用数字化智慧手段的助力，其难度可想而知。在过程中，设计团队首先利用BIM技术进行键建模;然后再深化设计。精确标注每个数据后再编程导出。最终将数据传给高度智能化的加工厂。为了检验BIM中的数据与是否现实施工发生碰撞，我们采用了16个全站仪、一个3D扫描仪同时介入后,产生的数据再导入BIM模型中复合。确保安装严丝合缝。
3、 结束语
小结一下，这个深化设计和施工的团队就是多次在国内幕墙技术创造第一的中建深圳装饰幕墙团队。在这个项目的设计和施工过程中他们巧妙的将已经掌握的幕墙高端技术与项目的特点相结合创造性的完成了任务。
这个团队在接受任务后，首先对外形的曲面和构造进行分析;然后分析了主材的加工难度、安装难点、保证外部外形的双曲面顺滑的难点所在。然后确定了用柔性TPO材料防水系统替代铝镁锰直立锁边板防水构造。根据实际空间位置重新进行外墙的热工构造分区。确定双曲面板的加工板块单元的划分。板块的单元拼接安装方法。双曲面板板块的插接安装节点构造设计思路。保障设计安装外形曲线顺滑的节点方案等等。这些经验，通过总结和交流为幕墙技术的进一步提升做了有意义的工作。(图3.1~3.2)
近年来，由于建筑技术的发展和建筑形式的多样化、个性化处使各种新技术、新工艺、新材料在建筑外围护上得到广泛的应用。特别是作为不断发展中的前沿建筑技术双曲面异形建筑外围护，是一种较活跃的类型。特别是这种有着其丰富艺术内涵和美学效果要求极高的建筑外维护。它的艺术价值和生命力是由建筑幕墙这个特定的载体来展示出来的。 这对于我们幕墙人来说又是一个展示自我价值的机会。
参考文献
[1] 《施工图、设计说明书》，相关的PPT技术文件，2019.3
[2] 《采光顶与金属屋面技术规程》JGJ 255-2012，行业标准，2012.10
[3] 余心愿等，合院之中萌芽的“金属种子”光谷之星中国建筑科技馆幕墙工程解析，《幕墙设计》,
作者单位：北京德宏幕墙工程技术科研中心
