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摘要：本文以近期的比較有特色的建筑為例，從其使用的材料的特性、加工、安裝方式等方面進行分析，介紹了鈦金板、水波紋不銹鋼板、銅板、鈦瓦屋面、砌筑石材等新材料。
關鍵詞：新材料、水波紋不銹鋼板、鈦金板、鈦瓦、銅板、砌筑石材
1 引言
隨著經濟的發展和技術的進步，建筑個性化越來越強，對應的建筑形體越來越復雜，建筑材料也越來越豐富。常規的建筑裝修材料主要包括玻璃、鋁板（詞條“鋁板”由行業大百科提供）、干掛石材（詞條“干掛石材”由行業大百科提供）等已經很難滿足個性化的需要，于是出現了很多非常規材料。這些材料相對常規材料，在加工成型工藝及安裝工藝等方面均有所區別，對加工廠和施工單位都提出了很大的挑戰。本文主要介紹鈦金板、水波紋不銹鋼板、鈦金板、鈦瓦、銅板、砌筑石材等。
2.鈦金板
鈦金板是指通過金屬板鍍鈦工藝形成的有金屬光澤的金色板。
金色板比較常見的做法是通過鋁板氟碳噴涂來實現，氟碳噴涂的顏色是依靠氟碳漆的顏色實現的，形成的金色金屬光澤很小，有塑料感。鈦金板是通過鍍鈦工藝形成的，鍍鈦形成的膜很薄，形成的金屬感很強。
(1)鍍鈦的基層材料的選擇
理論上鋁板和不銹鋼板均可以作為鈦金板的基層，經過試驗對比，鋁板鍍鈦后因為鋁板本身的材料屬性，最終形成的鈦金板沒有金屬光澤，且局部有鍍鈦不均勻形成的色差(如圖1)。而不銹鋼板作為鍍鈦的基層，因為不銹鋼板本身的特性，通過金屬打磨處理后，本身的平整度（詞條“平整度”由行業大百科提供）和光澤度很高，鍍鈦之后形成的鍍鈦層很均勻，金屬感也很強(如圖2)。
(2) 鍍鈦爐的選擇
目前成熟的鍍鈦工藝有水鍍和電鍍兩種，其中水鍍工藝形成的鍍鈦層不牢固，一年左右就會褪色，鍍鈦效果不好，且存在污染，正在逐步被淘汰，電鍍工藝正在逐步流行。
電鍍爐一般為圓柱形，直徑1.35米，長4米(不同廠家有差異)(如圖3)，鍍鈦爐的大小決定了項目板塊的最大尺寸，在項目前期階段需要對板塊分格進行校核，確保后期加工的時候不會出現板塊分格超規格的問題。對于異型的板塊，建議借助BIM軟件進行分析比對(如圖4)，確保鍍鈦板在分格劃分中要確保不會超規格。
(3)電鍍工藝流程
電鍍工藝流程如下(如圖5)：
(4) 鈦金板顏色的選擇
鈦金板雖然都是金色，但是可以實現多種不同的金色效果，可以通過材料小樣進行顏色的比選(如圖6)。
同時鈦金板的顏色在不同的光線條件下都是變化的，且拉絲處理之后，相同的鈦金板在相同的光照條件下，橫向拉絲與豎向拉絲會形成不同的感官顏色。如圖7,上下兩塊鈦金板顏色完全相同，上邊為橫向拉絲，下邊為豎向拉絲，最終在本照片這個視角下，上邊顏色明顯更深一些。
換一個角度和時間，如圖8，相同的板塊，會顯示下邊的顏色更深一些。所以鈦金板是一種對光線很敏感的材料，在建筑設計中，要充分考慮周圍的建筑，光照，建筑的形體造型等，確保鈦金板展示出來的顏色符合自己的心里預期。
(5) 鈦金板的穿孔
鈦金板穿孔有兩種工藝，機械沖孔（詞條“沖孔”由行業大百科提供）(如圖8)與激光切孔(如圖9)兩種方式，經過試驗對比，不銹鋼基層的鈦金板因為不銹鋼本身硬度很高，采用機械沖孔會造成板面的不平整，建議在條件允許的情況下，采用激光切孔，保證板面的平整。
(6) 鈦金板成型工藝
單曲面部分成形方法：(1)、模具成形;(2)、激光切割+多軸輥滾圓成形+數控折彎成形。
雙曲面部分成形方法：液壓拉伸成形+雙曲背筋拼焊
液壓拉伸成形下料工序可使用剪板機或激光切割機完成，下料前需完成模型分解、坯料展開等工作。模型分解是根據實際整體模型，將其切割成相對均勻(統一)規格的單個零件并編號管理。坯料展開則利用三維分析軟件功能將單個零件模型展開為二維CAD圖形，并在四邊留有工藝余量。成形單元則使用離散模具通過液壓拉伸成形。成形后將滿足要求的零件轉移至檢測平臺，檢測合格的成形單元則使用切割機裁邊獲取最終零件。最后通過加強筋實現零部件型面加固。
(7)運用工程案例
上海國家會展中心西廳改造項目作為首屆進口博覽會的國家會議中心，是首屆進口博覽會場館提升項目的核心工程。原來建筑表皮為普通灰色鋁板、玻璃、真石漆等，經過提升改造，在外側設置了金色的穿孔鈦金板(如圖11)。
3. 水波紋不銹鋼壓花板
水波紋不銹鋼壓花板是在鋼板表面施以凹凸的花紋形成的。凹凸的花紋配合不銹鋼光面的效果，形成波光粼粼的視覺效果(如圖12、13所示)。
因為不銹鋼板為卷材，作為不銹鋼板的加工板，水波紋板寬度方向也有限制，一般有1m,1.22m,1.5m,長度可根據要求開料。
水波紋板可以實現玫瑰金、鈦金、紫紅、粉紅、紫羅藍等多種顏色。
根據不同工藝之間的不同組合，可以形成不同的效果
Ø 磨鏡面后再壓紋，凹凸位置都會產生光亮效果;
Ø 壓紋后再磨鏡面，凹下去的位置會保持不銹鋼的亞光色，凸起來的位置會有反光的鏡面效果;
Ø 磨砂后再壓紋，凹凸位置都會有磨砂紋;
Ø 壓紋后再磨砂，凹下去的位置會保持不銹鋼的亞光面，凸起來的位置會有磨砂絲紋。
4. 砌筑石材
目前成熟的石材幕墻系統為干掛系統，是通過背栓或鋁合金掛件等將石材面板固定到后側的龍骨（詞條“龍骨”由行業大百科提供）上去的連接方式。該系統的優點是成本低，相對更安全，目前被普遍采用。
干掛的系統依賴后側的鋼架，鋼架因為腐蝕（詞條“腐蝕”由行業大百科提供）等原因，不能長時間存在。對于有特殊要求的百年建筑，砌筑石材更能夠滿足建筑長壽命的要求。砌筑石材不依賴后側的鋼架，依靠石材之間的相互疊砌來相互支撐。
相對于普通干掛石材，砌筑石材有以下關注點。
(1) 砌筑石材的加工成型
砌筑石材一般應用在仿古建筑或者歐洲建筑，石材形體相對都比較復雜，種類繁多，采用普通圖紙很難表達。需要借助BIM技術進行三維建模，通過石材BIM模型與石材加工機械聯動，保證石材的加工精度(如圖14)。
(2) 砌筑石材的安裝及安全保證措施
早期的砌筑石材抗震性能較差，目前砌筑石材會通過設置拉結件的方式對砌筑石材進行加固。
砌筑石材之間的粘接劑可以用普通的砂漿也可以采用石材專用膠粘劑。
為了滿足砌筑的要求，砌筑石材厚度要超過100mm，正常要達到150mm,因為砌筑石材本身很重，特別是底部的石材普遍重量超過1噸重，安裝的時候要借助專用設備（詞條“設備”由行業大百科提供）進行提升吊裝，同時要避免對石材產生破壞(如圖15)。
(3) 防水及排水
砌筑石材因為砌筑膠粘劑的年限，設計中一般會考慮因為膠粘劑失效引起的防水問題，所以后側會設置防水板，同時在砌筑石材底部會設置排水孔(如圖16)，用于在砌筑劑失效的情況下，將進入石材內部的水排出。
(4)應用案例
舟山觀音圣壇采用了砌筑花崗巖，石材品種為黃金麻(如圖17)。
華為東莞松山湖總部采用了砌筑砂巖(如圖18)。
5. 異型一體銅板
常規的幕墻金屬板通常在工廠根據分格加工成單塊板，安裝后板和板之間打膠或者留開縫。最終形成的建筑效果是很零碎的分格線，建筑整體性不好。
在一些特殊建筑中，如佛教建筑，需要金屬板是一個整體，于是之前只是作為雕塑成型工藝的一體板開始出現在建筑中。
一體銅板制作工藝如下：
(1)模型放樣
先制作縮比例的泥模，確認后翻制為石膏模型，通過對石膏模型進行三維掃描，得到模型三維數據。放大后得到1:1模型(如圖19)。將模型數據輸入CNC數控中心制作1:1EPS模型。
(2)鈑金成型
根據模型制作模具，通過機器沖壓，形成曲面造型。
(3)小板的拼接
在工廠將小塊板通過焊接拼接成大板(保證大板能夠運輸)，焊接采用手工鎢極焊氬弧焊，選用錫青銅焊絲（詞條“焊絲”由行業大百科提供）Scusn8-4.
(4)修飾打磨
對焊縫部位進行打磨，先用20目沙盤初打磨，再用40目精打磨。
(5)背筋的安裝
通過背板種釘，在背后連接鋼肋板（詞條“肋板”由行業大百科提供），保證面板的整體剛度。
(6)運輸及現場的拼接
加工完成后的板塊在工廠進行預拼裝，確認滿足精度要求后拆開，分體運輸(如圖20)，在現場與后側鋼架連接固定到位(如圖21)。
(7)上色處理
整體拼接完成后，進行焊接，打磨處理，調整表面的誤差。然后在銅板表面打膩子，最后上色處理(如圖22)。
6. 鈦瓦
鈦瓦是通過現代工藝加工的金屬瓦，效果仿古代的灰瓦。
(1)鈦瓦的種類
為了模擬古代屋面的效果，鈦瓦和古代瓦類似，需要通過不同類型的瓦進行拼接組合，有筒瓦、板瓦、瓦當、屋脊瓦等組成(如圖23)。
(2)鈦瓦的加工成型
通過犀牛建模，通過犀牛offset命令將金屬模型的內模和外模導出。將模型數據輸入數控機床進行加工，完成模具的制作。
板瓦采用連續沖壓工藝，根據長度需要沖壓成不同長度的板瓦(如圖24)。
筒瓦采用無邊料沖壓工藝(根據展開形狀下料，成型后不用切邊)(如圖25)
屋脊部位(如圖26)復雜的構件采用泥模制作1:1實物模型，翻制石膏模型后進行鑄造或鈑金。
(3)鈦瓦的固定
鈦瓦與古代灰瓦類似，防水是通過瓦與瓦之間的相互搭接來實現的，與古代灰瓦依靠重力鋪設在屋面不同，鈦瓦因為重量很輕，瓦的固定是依靠下側的卡件進行固定(如圖27)，還會在搭接蓋住的地方通過打釘固定到下邊的龍骨上去。下側還設置了二次防水層，與瓦的搭接形成雙道防水。
6. 結語
文中提供的新特材料目前在少數建筑中采用，一些新型建筑裝飾材料大規模應用的影響因素很多，包括建筑需求、價格因素和工藝水平等等。隨著科學經濟的發展和加工工藝水平的進步，會有越來越多的新型建筑材料應用到建筑工程中，通過早期項目的應用經驗的不斷積累，為后期材料的大規模使用提供良好的經驗。
建筑師作為建筑的創造者，一直是建筑行業創新的源頭，創新設計是每個建筑師的終生追求和夢想。新特材料作為建筑表皮構成元素，在建筑的創新和發展中扮演不可或缺的角色，設計師也要加入到創新應用的隊伍中來，不斷的挖掘新材料，新工藝，為人類社會建筑的多元化發展做出貢獻。
作者單位：蘇州金螳螂幕墻有限公司
