旭说:剖析陶板建筑

封面/殷旭阳

发展背景:陶板建筑是从上世纪80年代初开始在德国兴起的(百度上未经证实数据),经历了二十几年的发展到了今天,其加工工艺及制作方法在岁月的磨砺中已经趋于完善。中国人自主研发、生产陶板的时间是从2006年开始的,其发展速度缓慢,一直处于探索阶段。最近几年,国内陶板厂家在陶土板生产及加工工艺中取得了飞跃性的突破,其产品在现代建筑应用中也越加普遍。

写作背景:由于这几年建筑师对于陶板材料语言的选择及应用相对较多,我所参与深化设计及施工的项目也不占少数。2015年初至今,先后参与及主持了南京外国语学校,南京财经大学,江苏省妇幼医院,盐城月亮湾度假酒店等等一些代表性陶板项目的深化设计及施工。在此期间,参考了德国早期的陶板幕墙设计形式及现代标志性陶板建筑做法的研究,同时总结了陶板建筑在整个施工安装过程中存在的一些问题,以及如何规避这些问题作出全面的诠释。

概要:对于陶板建筑,大致通过陶板的设计形式,陶土板的规格取值,陶板颜色的分布应用,陶板幕墙的收口处理,陶土板防火做法的建议,陶板材料未来的应用预测等等进行剖析,以此给予建筑师一点建议,仅此作为参考。

陶板设计形式:

陶板的设计形式及做法在不同时期经历着不同的优化过程,其主要目的在于能否调节陶板的平整度,节约型材的用量,简化安装流程。陶板的平整度需要通过前后及上下两个部分来调节,左右位置在施工的过程中根据分格尺寸已经限定位置可以不作考虑。

国内的设计形式在参考德国现有的安装工艺后进行了深入优化,目前比较流行的陶土板幕墙安装系统大致可以分为四类形式:1.型材卡接形式2.板块挂接形式3.开背栓孔形式4.板块压接形式。以下对这四种形式及案例进行简单的介绍:

1.型材卡接形式:

陶板在安装时先将型材横料通过机械固定安装在主龙骨上,再将上块面板的下槽口和下块面板的上槽口卡到同一个型材横料中,通过型材横料的挤压变形将上下两个板块进行固定的安装形式。

型材卡接形式

型材卡接形式在国外较为常见,国内陶板做法在该形式的基础上进行了深入优化。常州大剧院作为公司早期的陶板建筑项目引用了该做法并进行了优化施工,其固定形式依然通过型材之间的挤压变形卡入陶板槽口,通过型材之间的配合进行限位固定。由于大剧院是弧形建筑,其通长挂件型材底座进行了折弯处理。

常州大剧院/陶板

优点:安装便捷,利于操作,通过机械固定,龙骨之间不存在焊接变形,面板破损之后不需要进行上下拆卸,方便更换。

缺点:安装精度要求较高,型材横料有一点倾斜都会影响面板平整。机械固定后,面板上下及前后之间无法进行调节,上面板前需要对龙骨进行复核调整,施工较慢。

常州大剧院

2.板块挂接形式:

陶土板在开模时将板块上下口边缘通孔位置开设槽口,安装固定好横向龙骨后,在板块槽口左右两侧安装专用的型材挂件,然后将挂件挂在横向龙骨上,依靠板块的自重将挂件与横向龙骨连接的形式。

南京财经大学/陶板

南京财经大学的陶板设计属于典型的陶板挂接形式,该做法在传统挂接形式的基础上进行了优化,上口挂件位置通过调节螺栓调节高低,型材挂件与面板之间增加三元乙丙橡胶垫缓冲空隙。

缺点:型材横料机械固定后无法进行前后调节(适用于单元式陶板建筑),面板安装前需事先检测主龙骨水平,增加了龙骨安装的精度要求,同时型材横料直接固定在龙骨中间,主龙骨因层间跨度过大易产生变形,型材横料每隔六个板块设置通长,一定程度上增加型材用量,同时增加造价。


南京外国语学校/陶板

南京外国语学校的陶板幕墙形式在其安装样板的时候就意识到了这个问题(前后之间无法调节),通过与东大设计院的沟通之后对其设计形式进行了进一步的优化,型材横梁安装在了主龙骨侧边,侧边增加角钢横梁上下搭接,通过角钢之间的前后伸缩调节面板的进出,相比财经大学的设计减少了铝型材的使用。

设计优化/陶板

推荐设计方案:该做法在陶板挂接形式的基础上进行了优化整合,次龙骨采用加工钢件与主龙骨之间通过螺栓机械固定,方便操作,减少了焊接量,且龙骨之间不会因加焊产生变形。通过次龙骨前后之间横向穿孔调节进出配合上口调节螺栓调节高低。

3.开背栓孔形式:

与常规的石材背栓形式相似,在陶土板烧制时将板块背面预制带有背栓连接孔的凸台,将专用背栓挂件卡入板块,通过挂件与横向龙骨进行挂接的安装形式。

开背栓孔形式

开背栓孔形式在现代陶板建筑中使用并不多见,其主要原因是设计时需考虑背栓挂件的孔位尺寸,陶土板在烧制前需要设计其专用模板,背栓挂件也需要另行订制。该形式对于陶土板加工工艺要求较高,不便于大批量生产。

4.板块压接形式:

为确保陶土板的完整性减少其烧制完成后的加工切割流程,陶板设计采用压板压接的形式进行上下固定,在不破坏其成品的基础上提高陶板厂家的生产效率,减少其破损率,使面板在安装后更具安全感。

盐城月亮湾度假酒店/陶板

盐城月亮湾温泉度假酒店采用30mm厚陶土板块用型材进行上下压接,横梁龙骨安装在主龙骨正面,通过L型型材挂件前后及上下开孔调节进出距离,确保其面板安装过程中的平整度。该做法在施工时订制了6mm厚的橡胶垫进行限位安装,确保其拼缝的一致性。

缺点:板块与板块之间竖向拼缝采用W型三元乙丙胶条引水设计,横梁龙骨安装在正面需在胶条背面增加角钢进行定位,防止胶条在安装过程中向后移动,增加了角钢的用量,南京外国语学校的设计解决了这一问题。

南京外国语学校/陶板

南京外国语学校白色陶板采用35mm厚陶土板竖向分布,单块陶土板板块之间做凹凸造型处理,体现其建筑肌理的层次感。横向龙骨通过角钢搭接形式进行侧向伸缩,型材挂件与角钢通过螺栓机械固定,该做法只能进行前后伸缩,上下之间只能通过加垫块进行微量调节,横向龙骨在其安装过程中需要确保其绝对水平。

南京外国语学校/陶板

南京外国语学校4号楼灰色陶板采用凹凸造型陶板横向布置,上下陶板之间共用型材挂件上下压接,挂件上下之间设置橡胶片防止不同材质引起的化学反应,缓冲因板块自重带来的间隙。开放式陶板横向分布时需在侧边增加防水板,以防止雨水通过陶板通孔进入室内。玻璃幕墙四周按照规范要求需做防火处理,前块1.5mm厚镀锌钢板同时起到了防水作用。

江苏省妇幼医院/陶板

江苏省妇幼医院陶板幕墙设计形式如图上所示,上下板块之间共用型材挂件,同时增加了一道型材通过螺栓栓接与横梁角钢固定,型材底座竖向开孔调节上下高低,型材上口设计调节螺栓调节拼缝间距,前后之间需确保龙骨安装精度(角钢侧边焊接容易产生变形)。该设计增加一道型材,且公母型材之间需要相互配合,一定程度上增加了型材的重量。型材底座与角钢之间增加一道镀锌钢板用于(开放式陶板)防水,镀锌钢板用量很大且不便于操作,不建议采用。

陶板规格:

1.厚度

厚度常用规格:18-40mm之间,陶板厚度越薄,越容易破碎;尤其是用做45°拼角(拼角做法很多不过多介绍),其拼角位置在运输及安装过程中很容易破碎。厚度在30-40mm区间,陶板可进行凹凸造型处理,形成建筑肌理以便在建筑感官中传达立体感。

陶板厚度模具设计

2.高度

高度常用规格:300-600mm之间,陶板高度越小,横向次龙骨分部越密,区域层高之间,主龙骨焊接越容易变形,相隔几个板块之间需要做通长角钢进行左右限位,以防止主龙骨变形,变形后若陶板设计前后进出无法调节,将会增加施工难度。

推荐陶板高度≥400mm,政府性大楼及需要树立庄严形象的建筑群体推荐使用陶板高度≥500mm。高度不建议使用<300的跨度范围,尤其是一些超高层建筑,高度越小,感觉越像瓷砖,失去其陶板面板装饰的初衷。

陶板建筑板块高度长度对比

3.长度

长度常用规格:600-1400mm之间,陶板长度超过1400mm厂家不易加工(咨询过新嘉里),且容易导致面板不平整,拼接之后影响视觉效果。陶板长度小于600mm,竖向龙骨之间分布太密,变相增加层间梁负荷及钢材用量,推荐使用规格:1200mm。同样,陶板长度规格不易太多,施工过程中不方便寻找,且破损之后无法用其他规格代替,一定程度上影响施工进度。


4.陶板颜色及对比关系:

陶板的颜色同样经历了一个缓慢的发展周期,从原先红色、黄色、灰色三个色系中逐渐拓展,截至目前,陶板的颜色已经相当丰富,完全能够满足建筑师及业主对于建筑色彩的需求。

建筑师对于颜色宜采用临近色或者是对比色,邻近色在整体视觉效果上会形成系列感,对比色强调的是视觉反差,变幻中突出重点,也可以穿插其他材质进行视觉上的变换,强化某一方面的功能或视觉感受。

南京外国语学校

南京外国语学校的陶板色系以橘黄色为主,中间穿插带有凹凸肌理的白色和灰色陶板及白色穿孔板和灰色凹凸线条铝板表达其连续性,整体11栋楼在强调其系列感的同时突出栏杆位置及连梁位置的独特感,实现其陶板建筑在色彩上的跳跃。

南京高铁站

南京高铁站陶板建筑以横向衍生为主,上下板块之间选用临近陶板颜色同时穿插玻璃用做材质对比,玻璃体现其功能的透光性,暖色系陶板用以装饰,竖向通过金属装饰线条隔开与顶部金属色铝板飘顶形成上下呼应,体现其陶板在整体建筑上的流动性和庄重感。

不同形式的陶板对比

陶板的颜色可以通过建筑本身想要表达的内涵进行选取,政府机关及国家办公机关等建筑群颜色宜选用单一色彩,局部可以通过板块肌理的变化进行装饰;幼儿园及娱乐型建筑群等陶板颜色可选取较为鲜艳的色彩,可适当在色彩上形成跳跃感,张扬其活跃的个性。

陶板收口做法:

陶土板幕墙与玻璃及单元窗四周收口有两种常见做法,一种是通过陶板本身侧边与幕墙接口,该做法陶板规格尺寸较多,存在45°拼角问题,不做打胶处理容易存在漏水隐患;另一种是通过其他材质与幕墙进行接口,例如:铝板,陶土板只用于建筑立面,铝板在幕墙四周形成窗套封口。

南京外国语学校/陶板收口

南京外国语学校陶板只应用于建筑立面,属于开放式陶板建筑,缝隙外露不做打胶处理,侧边通过铝板与单元窗四周进行收口,与窗户接口位置打胶封堵(避免漏水),上口白色穿孔铝板与灰色铝板接口位置用1.2mm镀锌钢板打胶封堵与角钢之间做引流做防水处理。类似这种防水问题可咨询作者。

月亮湾温泉度假酒店/收口

月亮湾温泉度假酒店陶板应用于侧边及顶部吊顶,板块之间拼缝常规采用W型三元乙丙密封胶条披水设计,转角位置做45°拼角卡胶条,吊顶位置没有采用次龙骨型材挂接形式,直接用压板在两块陶板之间进行压接,增加玻璃纤维网格布贴在陶板背面防止其破损坠落,该做法不建议采用,宜用挂接形式代替或做吊顶铝板处理。女儿墙位置用陶板封口需做打胶处理或在里面设置镀锌钢板进行引流,不然会存在漏水隐患。

陶板防火做法:

按照陶土板幕墙规范要求需在层间及层间死墙位置做防火封堵,这条规范要求在很大一定程度上增加了陶板幕墙的成本,然而为避免形成烟囱效应,起到了一定的作用。

陶板建筑层间防火设计对比

左边为常用的陶板建筑层间防火的做法,防该做法在面板安装完成之后无法形成连续的打胶作业,存在防火层与面板之间脱节的情况,起不到很好的防烟效果。

右边在此做法上进行了优化,层间防火岩棉抛出去一定距离,安装面板时对其进行压紧,实现了防火层在该处位置的密封性,不仅起到了防火防烟的效果,同时也节约了防火胶的使用。

陶土板未来的预测:

陶土板将作为未来建筑装饰面板使用最广泛的材料之一(有环保、节能、耐久、无辐射、自洁、色泽均匀就地取材的优势),其加工工艺及制作方式将会随着技术的不断提高减少其制作成本及加工周期,在一定程度上加快了工程的进度,同时也起到了绿色环保的作用。

陶板材料的应用使传统建筑材料(土)与现代建筑巧妙的进行结合,不仅能够使建筑物更好的融入自然,也能传达当今社会对于建筑群体节能环保的要求,建筑师对于陶板材料的选择也将会随意的发挥。

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