4 材料試驗
4.1 試驗方法
金屬銅及表面處理的材料試驗研究分為耐腐蝕試驗和耐候性兩個方面。所提供材料涂層的加速環(huán)境腐蝕性能，包括模擬海洋環(huán)境下的鹽霧試驗及紫外線抗老化試驗等，給出不同涂層腐蝕試驗數(shù)據(jù)，為涂層的選擇提供選擇依據(jù)。
腐蝕數(shù)據(jù)與耐久年限之間的數(shù)據(jù)關系，目前，在國內還沒有比較成熟的數(shù)據(jù)模型和資源可尋，國外的長期大氣腐蝕耐候試驗做的較多，主要以金屬或涂層為主，但由于國外是以長期的試驗為基礎(已經(jīng)積累了近百年)獲得大量的試驗數(shù)據(jù)，因此可以查閱到的主要以鋼鐵材料、銅合金材料等數(shù)據(jù)為主，而相關的預測模型主要以實驗室的加速試驗結合大氣腐蝕試驗進行預測，因此可考慮結合短期環(huán)境曝露試驗(可能情況下)和試驗數(shù)據(jù)相結合的方式，如無法實現(xiàn)，將以同等環(huán)境下，所提供涂層材料的腐蝕數(shù)據(jù)進行優(yōu)劣判斷，優(yōu)選出最佳涂層方案。
4.2 方案策略
依據(jù)《GB/T 25834-2010金屬和合金的腐蝕 鋼鐵戶外大氣加速腐蝕試驗》、中的相關測試方法，進行所提供涂層的腐蝕性能評估，測試不同時間下的腐蝕速率，給出材料耐腐蝕性能的優(yōu)劣。
模擬環(huán)境試驗中的氣氛，含鹽、含酸、紫外線等條件，在已有設備上進行改造，通過混合噴霧或者雙噴霧的方式，以氯化鈉和類酸雨成分溶液噴霧模擬海洋環(huán)境氣氛，同時在鹽霧試驗箱內加裝紫外線老化裝置，進行綜合評價，采集腐蝕速率，進行材料涂層的優(yōu)劣判斷。
通過光譜學試驗給出長效腐蝕前后的表面顏色色差變化。
年限服役及數(shù)據(jù)判斷，通過已獲得的數(shù)據(jù)可以直觀的進行材料及涂層的耐腐蝕性能的對比，優(yōu)選出涂層方案，此外對試驗數(shù)據(jù)進行分析，通過腐蝕速率的評價給出長效服役情況下的涂層厚度等選擇依據(jù)，以確保百年服役要求。
鹽霧試驗：主要依據(jù)《耐鹽霧試驗國家標準–人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗 GB /T 10125一2012》的測試方法進行加速腐蝕試驗，在以氯化鈉和類酸雨溶液(主要PH值<5.6，含硫酸根溶液)下的噴霧長效試驗為主，定期檢測式樣的腐蝕成分、形貌、腐蝕失重等試驗數(shù)據(jù);
電化學加速腐蝕試驗：在更苛刻條件下對比涂層的電化學腐蝕性能，給出同等條件下不同涂層的腐蝕數(shù)據(jù)，結合鹽霧試驗等數(shù)據(jù)，綜合評估涂層的服役性能。
紫外線老化試驗：在鹽霧腐蝕試驗同時，通過改裝配置紫外老化裝置，進行環(huán)境腐蝕試驗下的老化加速試驗，定期進行表面光譜學檢測，給出耐紫外老化試驗數(shù)據(jù)。
對材料涂層表面的腐蝕成分、形貌、失重等，采用掃描電鏡、能譜成分分析、精密天平稱重等方法獲得所需要的試驗數(shù)據(jù)，繪制腐蝕試驗及老化試驗數(shù)據(jù)曲線，對比分析不同涂層材料的優(yōu)劣，同時可以根據(jù)可能條件下(戶外曝露試驗數(shù)據(jù))進行對比分析，推斷腐蝕速度隨時間的變化曲線，同時給出具有參考價值的服役年限對比數(shù)據(jù)。
5 立面銅鈑金工藝系統(tǒng)
5.1 耐久性問題
建筑立面的耐久性設計，所涉及的方面較多，其中包括面板，無論是玻璃、金屬、石材、混凝土或GRFC;骨架，以及將墻板固定于結構并傳遞水平荷載的埋件;板或單元體之間的接縫。另外墻體與基礎，與屋面，與其他相鄰部位的連接部分，連同洞口都很重要。不同的系統(tǒng)會帶來不同的問題，每個相關設計人員設計職責也不相同。建筑物越高，材料越脆以及越重，所存在的安全隱患就越嚴重。其中滲漏水問題應該是影響耐久性的關鍵性因素[4]。
常見的滲漏水原因主要由下面幾個方面引起：
(1) 建筑師、承包商、分包商、技術顧問沒有充分理解防水處理的設計原理;
(2) 防水設計沒有被施工人員或承包商充分理解，彼此缺乏交流、溝通;
(3) 沒有通過加工圖紙和組裝圖，檢測和施工監(jiān)督對設計進行核查;
(4) 各參與方缺乏協(xié)調合作。
正確的系統(tǒng)防水設計概念除了將水隔離在墻體以外的同時，需要考慮漏氣、保溫、防結露、適應結構相對位移等方面影響。所以系統(tǒng)耐久性的提高有耐于高品質的設計、構件、裝配、安裝、以及各部分的通力合作。要達到百年的設計壽命，除了材料本事的耐久性、科學合理的設計系統(tǒng)，最為關鍵的因素是完善的檢測體系，包括立面幕墻制作、施工過程中以及幕墻系統(tǒng)服役階段持續(xù)檢測，要有可維護設計的概念。
5.2 銅鈑金系統(tǒng)
面板沒有接縫的系統(tǒng)，是阻止室外水進入幕墻系統(tǒng)最好的設計思路之一，也是避免水腐蝕內部構件最好的策略之一。這就是鈑金系統(tǒng)的出發(fā)點。在百度上搜索“鈑金”，一種加工工藝，鈑金至今為止尚未有一個比較完整的定義。根據(jù)國外某專業(yè)期刊上的一則定義，可以將其定義為：鈑金是針對金屬薄板(通常在6mm以下)一種綜合冷加工工藝，包括剪、沖/切/復合、折、鉚接、拼接、成型(如汽車車身)等。其顯著的特征就是同一零件厚度一致。
宗教文化建筑的金屬立面通常采用2mm左右銅板或不銹鋼板（詞條“不銹鋼板”由行業(yè)大百科提供）掛接在內部鋼架上的結構形式，通過手工鍛制、折彎等方式分塊制作文化宗教特定的藝術外形，通過焊接方式連成整體，外表面根據(jù)顏色要求噴涂金屬氟碳漆。
鈑金系統(tǒng)的總體結構由內部主結構、副支架（詞條“支架”由行業(yè)大百科提供）和銅壁板(或者不銹鋼壁板)組成，如圖3所示。
(1) 壁板結構
由于2mm左右的銅板(不銹鋼板)的剛度較小，在荷載作用下表面形狀易于變形，需要在不銹鋼內側增加型面鋼架來提高剛度，所以外銅皮和型面鋼架共同組成壁板結構。
銅外皮與型面鋼架之間采用種釘組件連接，是通過電容式儲能螺柱焊機通過瞬間強電流產(chǎn)生高熱，將焊接螺柱牢固焊接在不銹鋼板上，是一種高效、全斷面融合的特種焊接工藝，焊接不會引起不銹鋼外表面的焊接變形和焊接痕跡。
(1) 主體鋼架結構
主體鋼結構用于承載壁板的自重及各種外部載荷，均勻分布到內部主體混凝土結構或鋼結構上。如果銅表皮與內部混凝土結構之間距離小于2米，就在混凝土結構中預留鋼的預埋件用于壁板連接，不布置主體鋼架。
(2) 副支架結構
利用副支架將一塊塊的壁板連接到副鋼架上，實現(xiàn)懸掛承載方式，同時將壁板承受的載荷傳遞給主體鋼架。副支架的一端焊接在壁板的型面鋼架上，另一端通過連接板焊接在主鋼架上，副支架的布置有水平向和斜向兩種形式，每塊壁板上水平向和斜向交錯布置使得每兩根副支架和壁板之間形成三角形的穩(wěn)定結構。
5.3項目制作流程
項目的制作、安裝主要包括1:10模型制作、模型數(shù)據(jù)采集及處理、主體結構設計制作與現(xiàn)場安裝、壁板設計制作和現(xiàn)場安裝、副支架現(xiàn)場安裝、整體修飾、表面拋光，表面涂裝等工藝過程。由于篇幅限制，施工安裝的流程另文說明。
5.4 維護和維修
項目完成后服役階段因受各種環(huán)境的影響，可能會產(chǎn)生一定的缺陷和故障，為保證神像的長期供奉，需定期對表皮進行檢查維護，發(fā)現(xiàn)問題及時維修，檢查維護的主要內容及主要維修方法如下：
(1)項目表面及內部鋼結構的防腐涂層：如發(fā)現(xiàn)起皮（詞條“起皮”由行業(yè)大百科提供）、老化或脫落需清洗后重新按原方法原材料涂刷防腐涂料。
(2)項目內部的焊縫：如發(fā)現(xiàn)裂紋則需補焊維修，如裂紋較大或較多則需根據(jù)實際情況制定可行的維修方案進行維修。
5.5 小結
銅鈑金工藝的特點，可以形成復雜的神像曲面造型;可以通過焊接實現(xiàn)無縫的表面，達到建筑師希望的效果;復雜的幾何形狀在工廠加工，精度（詞條“精度”由行業(yè)大百科提供）有保證;重量較輕，對主體結構影響小;運輸和吊裝方便表面涂裝工藝成熟，耐候性好;可以通過后期維護保持外觀效果。具有相當?shù)膽们熬啊?/P>
6 總結
隨著文化建筑的興起，銅作為一個重要歷史和自然元素在建筑的歷史舞臺上注定要大放異彩，而鈑金工藝的系統(tǒng)設計制作日益完善和成熟，銅表面的處理技術也在不斷創(chuàng)新，是解決建筑立面耐久和防腐蝕設計的新思路。同樣，我們也可以考慮針對薄型鋁板和不銹鋼板采用鈑金工藝設計來突破常規(guī)，期待本文能拋磚引玉，帶動整個建筑表皮的創(chuàng)新，為行業(yè)發(fā)展做出貢獻。
參考文獻
[1] 技術手冊the copper book for architecture ，outokumpu公司，2013
[2] 相關資料金星銅集團提供，2015
[3] 部分資料上海交通大學材料研究所提供，2015
[4] 《外墻設計》，(美)達林 布勞克，2007
[5] 航天晨光集團公司提供部分項目案例，2015
中國幕墻網(wǎng) 2016年會論文集系列 未盡許可不得轉載 違者必究
上一頁12下一頁
