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随着建筑形态的多样化发展，传统平板（词条“平板”由行业大百科提供）铝板已难以满足复杂曲面幕墙的设计需求，因此可展曲面铝单板的现场成型技术成为我们追求的目标。本文主要探讨了如何通过优化表皮形态，利用四边形可展曲面铝板模拟复杂空间曲面，兼顾建筑美学、功能性与经济性。以下从曲面分类、表皮优化、加工制作、安装施工及实际应用等方面进行总结。
一、曲面分类与加工方法
曲面由母线运动形成，分直纹/双曲曲面。可展曲面(柱面、锥台面)可展为平面，不可展曲面(椭圆抛物面等)无法展开。直纹曲面含可展与不可展类型，双曲曲面均为不可展。
截头正圆柱的展开图 正圆锥的展开图
01、可展曲面(如柱面、锥台面)
可展曲面铝单板可以选择现场成型的方式，就是将裁剪成形后的铝单板平板，在工厂内安装加劲肋等构件后，直接包装运输到工地，在现场最终安装成型。这种方式的铝板成型过渡平滑，现场可进行精度调节，成型效果好，但构造节点复杂，设计难度较大。
02、不可展曲面(如椭圆抛物面、双曲面)
不可展曲面铝单板只能通过拉伸、冲压、滚压等塑性变形方式来加工成型，但曲面成型后的偏差是不可避免的，加工后的铝单板如有反弹或精度偏差，还需要再修型、裁剪、修边等加工过程，加工成本极高。
二、表皮形态优化方法
应用曲面铝单板现场成型技术的前提是将曲面铝板幕墙的表皮近似地优化为可展曲面，优化的总体思路一般包括：曲面还原、外表皮分析、稳定外表皮分格、稳定幕墙结构等。
(1)曲面还原：将概念模型中的MESH网格转换为连续可编辑的NURBS曲面，确保数据完整。
(2)外表皮分析：通过曲率、角度、距离等参数微调曲面形态，将控制线有理化为直线或圆弧。
(3)分格稳定：将更多的板块优化为柱面或锥台面的一部分，形成可落地的分格方案。
(4)结构稳定：结合幕墙支承结构与主体结构的空间关系，设计合理的构造体系。
案例应用(北京新国展二期项目)：该幕墙造型设计主要是通过三维建模实现的，波纹造型间彼此圆滑过渡，构成了空间造型独特的建筑造型体。
波纹状曲面铝板幕墙
近似地简化为圆台面的曲面
波峰波谷控制线简化：将动态样条曲线拟合为圆弧，以波峰圆弧为圆台底面，波谷圆弧为圆台截面。
表面优化为圆台面
圆弧线生成：分别抽取原模型曲面波峰波谷控制轮廓线，进行弧线拟合，将控制曲线均有理化为圆弧线。
控制曲线有理化为圆弧线
选取波峰上的圆弧线，根据圆弧线的圆点向波谷移动找到波谷圆弧线的圆心，再根据原模型波峰和波谷高差确定波谷端圆弧半径。两部分圆弧线放样后将得到一段圆台面。
控制曲线有理化为圆弧线
三、现场成型加工制作技术
经过分析研究，铝板现场成型的方式还是比较适合该项目的圆台面等可展曲面板的加工和安装的。具体分析如下：
(1)项目中几乎每一块铝单板的外形尺寸、曲率半径均不相同，加工费时费力，很难实现。现场成型铝单板可以在加工厂内完成平面铝单板的加工，节约了大量时间，也方便了铝板运输，减少了运输环节对铝板精度的影响。
(2)现场成型，使得铝板成型过渡平滑，还可以通过现场调节，铝板造型的完成精度较高。
(3)从投资造价角度分析，可以减少曲面板的成型费用，提高经济性。
在加工厂中，先将经过前述表皮优化后的圆台面展开铝平板及其加劲肋预安装在一起，加劲肋应沿铝平板的短边布置，上下两跟加劲肋尽量靠近铝板边缘，并在上下两根加劲肋上分别安装好铝合金挂件，在每根加劲肋的左右端部也安装上铝合金挂件，组装好的铝单板平板半成品组件一起运输到工地现场。
可展曲面板的加工组装
四、现场安装施工流程
(1)将加工厂预组装好的铝单板平板半成品组件运至安装现场，铝单板加劲肋是沿圆台面的母线方向(即从波峰到波谷的方向)布置的 (图左)。
(2)定位拉弯圆钢管主龙骨（词条“主龙骨”由行业大百科提供）的位置，沿波峰处和波谷处的曲面控制线各设置一道拉弯圆钢管主龙骨，圆钢管的弯弧与圆台面的底面或截面的弯弧应是同圆心的(图右)。
(3)定位铝连接件的位置，由于铝板是直接安装在铝挂件上的，铝挂件的高度、进出位置等都将直接影响铝单板的现场成型安装以及精度，因而其安装位置必须准确(图右)。
铝板外观 龙骨安装
(4)铝挂件的安装定位，铝挂件是实现铝平板现场成型的关键部件，可准确控制铝板成型，安装时注意进出位置必须准确，安装必须牢固。安装时先从一端开始依次压弯铝板，将铝挂件靠紧铝连接件，再将铝挂件准确插入铝连接件卡槽内定位，定位后在铝板上端安装限位片连接螺栓（词条“螺栓”由行业大百科提供）。安装后应注意及时调整校准铝板位置，锁紧所有连接螺栓。
挂件安装
铝平板通过可调连接件沿弯弧方向滑插安装，贴附圆钢管后以限位片固定，实现曲面成型。该工艺可吸收翘曲（词条“翘曲”由行业大百科提供）及施工误差，兼具灵活性与容差补偿能力。
五、结语
现场成型曲面铝平板技术通过模拟可展曲面形态，已在北京银河SOHO、新国展二期等工程成功应用。设计时需沿母线方向布置加劲肋并靠近板边，同时优化曲面曲率半径以提高成型效率。该技术是对现场成型曲面铝单板设计、组装、安装进行的新的尝试，提供了一种通过平板模拟可展曲面表皮的解决方案，具有推广价值。
