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銅板屋頂和幕墻建設(shè)部幕墻門窗標準化技術(shù)委員會專家組組長龍文志【關(guān)鍵詞】銅綠，銅板屋頂，銅板幕墻【摘要】本文結(jié)合中外工程實例，對建筑銅板材料的性質(zhì)、表面處理及特點和銅板屋頂、銅板幕墻作了論述和介紹。一、北京的兩個獨特幕墻建筑1首都博物青銅幕墻青銅板組合成的藝術(shù)性金屬裝飾幕墻首都博物館新館占地2.4萬，總建筑面積6.3萬，地下兩層地上5層，建筑高度36.4m，是一座集展示、科研于一體的綜合性博物館。建筑設(shè)計方案由中國建筑設(shè)計研究院和法國AREP設(shè)計公司聯(lián)合設(shè)計。方案源自于對歷史與未來的描繪，傳統(tǒng)的材料與現(xiàn)代的材料并置，傾斜的青銅體破墻面而出，生出文物發(fā)掘的意象；懸挑的大屋頂融入中國傳“出檐”的設(shè)計手法；懸掛式框架磚墻模糊了古代城墻與現(xiàn)代幕墻的界線；廣場的起坡烘托了宏偉的巨構(gòu)，也取材于皇家宮殿高臺建筑的手法。新館外立面由石板、青銅、榆木、玻璃四種幕牆組成，象征了從古代到未來的文明發(fā)展歷程，首都博物館新館最后揭開神秘面紗的是青銅幕墻，這也是首博新館最吸引眼球的部位。該部位結(jié)構(gòu)形式為橢圓斜筒體，而該部分外裝飾采用大面積青銅幕墻在世界上也頗為罕見。青銅幕墻總高42m，總面積4750，是目前國內(nèi)首個也是最大面積的由仿青銅器紋理的青銅板組合成的藝術(shù)性金屬裝飾幕墻。2北京第一個會變顏色的建筑Moma國際公寓紫銅外窗框Moma國際公寓紫銅窗Moma國際公寓選用紫銅作為外窗框。特種玻璃和純銅板構(gòu)成的外墻呈現(xiàn)黑、白、金三重色彩，在簡潔的重疊中營造建筑的獨特個性，將立面變化發(fā)揮到淋漓盡致。Moma國際公寓紫銅外窗框，北京第一個會變顏色的建筑，紫銅樓體在200年內(nèi)不斷變化光澤，色彩逐漸從亮紅色，到暗紅色、黑色、墨綠色、最后維持淺綠色，幾百年不變，紫銅的變化體現(xiàn)生生不息的建筑生命。Moma國際公寓的建筑外觀，不僅有特色，并且有生命。歷久彌新，將北京的住宅建筑，提升到全世界藝術(shù)建筑的收藏品系列，成為京城永恒的輝煌地標。 深圳萬科東海岸也采用了銅板幕墻，這些說明銅板幕墻、銅板門窗、銅板屋頂己進入中國，由于銅有其獨特性質(zhì)和優(yōu)點，在幕墻屋面將會有所發(fā)展，故作一些介紹。深圳萬科東海岸1500平方米太古銅板二、銅板適用作為屋面和幕墻材料地球地殼中含量約占0.006%，目前估算處于第23種含量最大的元素，化學元素周期表中，銅屬于第一分組，高于貴金屬銀和金，銅和金是唯一具有顏色的金屬，銅和銀都是熱和電的良導體。幾個世紀以來，銅板已經(jīng)被證明是一種高穩(wěn)定、低維護的屋面和幕墻材料，銅是一種環(huán)保、使用安全、易于加工并且極抗腐蝕；使用壽命超過100年，根據(jù)英國獨立研究機構(gòu)的報告，銅板的經(jīng)濟性能價格比是屋面金屬材料中最好的之一。銅廣泛應用在工業(yè)、運輸、電子行業(yè)以及消費品市場中的工藝首飾；由于其高抗腐蝕、易于加工的特性和它獨特、自然的外觀效果，使得銅板非常適用作為屋面和幕墻材料。銅板在屋面和幕墻方面的應用可追溯到后中世紀的中歐，最古老而完整的銅屋頂是建于1280年的HildersheimCathedral海爾德申姆哥特式教堂。隨著手工作坊被工業(yè)化的連續(xù)輥軋生產(chǎn)方式取代，銅在建筑工業(yè)中的應用已經(jīng)遠超越了過往幾個世紀的總和。用于中世紀教堂屋頂及尖塔的屋頂材，主要為銅板材質(zhì)在外觀及其他方面，鋼板幕墻屋頂具有多種優(yōu)點，第一，對承建、設(shè)計、施工當事人都有好處，并且易于配合周邊環(huán)境條件，小的選擇范圍，且可適用于任何形狀的屋頂設(shè)計。第二，與混凝土屋頂相比，重量較輕，可減少整個建筑物的荷重。也有利于施工、維修及材料管理。第三，具有優(yōu)良的耐腐蝕性，并對沖擊、暴雨及臺風等苛刻的氣候環(huán)境有耐久力。而且，容易適應屋頂表面溫度的變化，水密性強，壽命比其他材料屋頂更長。第四，不需拆除既定屋頂而可更換材料，維修過程迅速簡便。而且可回收利用廢屋頂材料，有利于節(jié)省費用及環(huán)境保護。從使用周期及經(jīng)濟效率的觀點來看，初期施工費用雖然高，但具有耐久力強、維修容易、壽命長等特點，還是比其他材料更受歡迎。三、建筑銅的性質(zhì)建筑業(yè)用銅的生產(chǎn)由英國標準BS2870和德國標準DIN17650控制，都必須采用無磷去氧還原銅，其具有極佳的氧焊和錫焊性能且防止氧化，英標BS2870,C106章規(guī)定銅的含量不低于99.85%，德標DIN17650要求銅的純度必須高99.90%。SF-Cu通常采用半硬狀態(tài)，具有極佳的加工適應性和強度，適合于采用平鎖扣、立邊咬合屋面、單元墻體板塊、雨排水系統(tǒng)等各種工藝和系統(tǒng)。銅板的屈服強度和延伸率成反比關(guān)系，經(jīng)過加工折彎的銅板硬度增加極高，但可以加熱處理而降低，在所有建筑用金屬中，銅具有最好的延伸性能，所以在造型適應性方面具有最高級別的優(yōu)勢。銅板的加工性能不受溫度的限制，低溫時也不變脆；高熔點使其可以采用氧吹等熱熔焊接方式。防火性能是太古銅板的又一優(yōu)勢，按德國建筑規(guī)范第四章的標準，屬于AA級防火材料，即不燃材料。同時銅的循環(huán)使用率很高，90%以上，這是環(huán)保材料的重要特征。太古銅板性能參數(shù)表四、銅屋面形式直至19世紀末期，銅板的生產(chǎn)只能達到中等尺寸，所以傳統(tǒng)建筑中的銅屋面或幕墻均有十字交叉或平行咬合線條，這也成為了歷史性建筑物的特征，現(xiàn)在的翻新建筑或新建建筑出于美觀、文化傳統(tǒng)的考慮時，仍然采用這種表現(xiàn)形式。自20世紀50年代末期由英國開始，連續(xù)輥軋技術(shù)允許金屬板以卷材方式生產(chǎn)，銅板的長度大幅度增加，長板條的立邊咬合式屋面系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展起來，由于技術(shù)的先進和安裝費用的經(jīng)濟性，逐步取代了傳統(tǒng)安裝方式，立邊咬合式技術(shù)系統(tǒng)可使屋面取消橫向連接，僅在排水方向保持平行線條，在全世界廣泛流行。長板條的立邊咬合式技術(shù)允許屋面坡度在190之間變化，銅板可以適用于這種技術(shù)所需的彎弧、梯形、轉(zhuǎn)角等各種加工要求，使得建筑物的各種特異造型得以出現(xiàn)和實現(xiàn)，銅板也成為了世界各地經(jīng)典建筑的標志之一。很多著名的建筑就是使用銅綠板和金閃閃的黃銅板來裝飾的。最著名的美國自由女神像的外殼用了80多噸銅來建造的。紐約王牌塔樓用引人注目的黃銅來裝飾。五、建筑銅表面處理依據(jù)建筑師和客戶的要求，銅板提供四種表面處理的產(chǎn)品：原銅板氧化銅板，形成了統(tǒng)一外觀的棕色氧化銅表面紫銅板，帶有金屬光澤，使建筑物擁有逐漸變化的特性，如同擁有生命而不斷演化。錫銅板，雙面鍍錫的銅板，對于希望突破銅板原色的要求，同時又保有銅板的機械加工特點和強度優(yōu)勢，或要達到鈦鋅板的效果，錫銅板是極好的選擇。銅綠板臺中一古跡建筑1917年3月落成，銅板屋頂六、防腐蝕性能與銅綠即使在極度腐蝕性的大氣環(huán)境中，銅板都會連續(xù)形成堅固、無毒的鈍化保護層，俗稱銅綠（Patina），銅綠的化學成分取決于所在地區(qū)的空氣條件。工業(yè)區(qū)和大城市等空氣污染嚴重地區(qū)主要以硫化銅鹽成分為主，沿海地區(qū)以氯化銅較為普遍，在山區(qū)、郊野地區(qū)則以碳酸銅鹽成分為多，空氣中的二氧化硫（SO2）成分對銅綠層的構(gòu)成比率有影響。各種成分的銅綠對銅板的保護效果基本相同。亮的原銅板與空氣一接觸后幾個小時就會形成氧化銅鈍化層，這層鈍化膜降低了銅板的電化學勢能，它本身已經(jīng)非常穩(wěn)定，即便受到破壞也可自