铜板屋顶和幕墙

1、铜板屋顶和幕墙建设部幕墙门窗标准化技术委员会专家组组长龙文志【关键词】铜绿，铜板屋顶，铜板幕墙【摘要】本文结合中外工程实例，对建筑铜板材料的性质、表面处理及特点和铜板屋顶、铜板幕墙作了论述和介绍。一、北京的两个独特幕墙建筑1首都博物青铜幕墙青铜板组合成的艺术性金属装饰幕墙首都博物馆新馆占地2.4万，总建筑面积6.3万，地下两层地上5层，建筑高度36.4m，是一座集展示、科研于一体的综合性博物馆。建筑设计方案由中国建筑设计研究院和法国AREP设计公司联合设计。方案源自于对历史与未来的描绘，传统的材料与现代的材料并置，倾斜的青铜体破墙面而出，生出文物发掘的意象；悬挑的大屋顶融入中国传“出檐”的设计

2、手法；悬挂式框架砖墙模糊了古代城墙与现代幕墙的界线；广场的起坡烘托了宏伟的巨构，也取材于皇家宫殿高台建筑的手法。新馆外立面由石板、青銅、榆木、玻璃四种幕牆組成，象征了从古代到未來的文明发展历程，首都博物馆新馆最后揭开神秘面纱的是青铜幕墙，这也是首博新馆最吸引眼球的部位。该部位结构形式为椭圆斜筒体，而该部分外装饰采用大面积青铜幕墙在世界上也颇为罕见。青铜幕墙总高42m，总面积4750，是目前国内首个也是最大面积的由仿青铜器纹理的青铜板组合成的艺术性金属装饰幕墙。2北京第一个会变颜色的建筑Moma国际公寓紫铜外窗框Moma国际公寓紫铜窗Moma国际公寓选用紫铜作为外窗框。特种玻璃和纯铜板构成的外墙

3、呈现黑、白、金三重色彩，在简洁的重叠中营造建筑的独特个性，将立面变化发挥到淋漓尽致。Moma国际公寓紫铜外窗框，北京第一个会变颜色的建筑，紫铜楼体在200年内不断变化光泽，色彩逐渐从亮红色，到暗红色、黑色、墨绿色、最后维持浅绿色，几百年不变，紫铜的变化体现生生不息的建筑生命。Moma国际公寓的建筑外观，不仅有特色，并且有生命。历久弥新，将北京的住宅建筑，提升到全世界艺术建筑的收藏品系列，成为京城永恒的辉煌地标。 深圳万科东海岸也采用了铜板幕墙，这些说明铜板幕墙、铜板门窗、铜板屋顶己进入中国，由于铜有其独特性质和优点，在幕墙屋面将会有所发展，故作一些介绍。深圳万科东海岸1500平方米太古铜板二、

4、铜板适用作为屋面和幕墙材料地球地壳中含量约占0.006%，目前估算处于第23种含量最大的元素，化学元素周期表中，铜属于第一分组，高于贵金属银和金，铜和金是唯一具有颜色的金属，铜和银都是热和电的良导体。几个世纪以来，铜板已经被证明是一种高稳定、低维护的屋面和幕墙材料，铜是一种环保、使用安全、易于加工并且极抗腐蚀；使用寿命超过100年，根据英国独立研究机构的报告，铜板的经济性能价格比是屋面金属材料中最好的之一。铜广泛应用在工业、运输、电子行业以及消费品市场中的工艺首饰；由于其高抗腐蚀、易于加工的特性和它独特、自然的外观效果，使得铜板非常适用作为屋面和幕墙材料。铜板在屋面和幕墙方面的应用可追溯到后中

5、世纪的中欧，最古老而完整的铜屋顶是建于1280年的HildersheimCathedral海尔德申姆哥特式教堂。随着手工作坊被工业化的连续辊轧生产方式取代，铜在建筑工业中的应用已经远超越了过往几个世纪的总和。用于中世纪教堂屋顶及尖塔的屋顶材，主要为铜板材质在外观及其他方面，钢板幕墙屋顶具有多种优点，第一，对承建、设计、施工当事人都有好处，并且易于配合周边环境条件，小的选择范围，且可适用于任何形状的屋顶设计。第二，与混凝土屋顶相比，重量较轻，可减少整个建筑物的荷重。也有利于施工、维修及材料管理。第三，具有优良的耐腐蚀性，并对冲击、暴雨及台风等苛刻的气候环境有耐久力。而且，容易适应屋顶表面温度的变

6、化，水密性强，寿命比其他材料屋顶更长。第四，不需拆除既定屋顶而可更换材料，维修过程迅速简便。而且可回收利用废屋顶材料，有利于节省费用及环境保护。从使用周期及经济效率的观点来看，初期施工费用虽然高，但具有耐久力强、维修容易、寿命长等特点，还是比其他材料更受欢迎。三、建筑铜的性质建筑业用铜的生产由英国标准BS2870和德国标准DIN17650控制，都必须采用无磷去氧还原铜，其具有极佳的氧焊和锡焊性能且防止氧化，英标BS2870,C106章规定铜的含量不低于99.85%，德标DIN17650要求铜的纯度必须高99.90%。SF-Cu通常采用半硬状态，具有极佳的加工适应性和强度，适合于采用平锁扣、立边

7、咬合屋面、单元墙体板块、雨排水系统等各种工艺和系统。铜板的屈服强度和延伸率成反比关系，经过加工折弯的铜板硬度增加极高，但可以加热处理而降低，在所有建筑用金属中，铜具有最好的延伸性能，所以在造型适应性方面具有最高级别的优势。铜板的加工性能不受温度的限制，低温时也不变脆；高熔点使其可以采用氧吹等热熔焊接方式。防火性能是太古铜板的又一优势，按德国建筑规范第四章的标准，属于AA级防火材料，即不燃材料。同时铜的循环使用率很高，90%以上，这是环保材料的重要特征。太古铜板性能参数表四、铜屋面形式直至19世纪末期，铜板的生产只能达到中等尺寸，所以传统建筑中的铜屋面或幕墙均有十字交叉或平行咬合线条，这也成为了

8、历史性建筑物的特征，现在的翻新建筑或新建建筑出于美观、文化传统的考虑时，仍然采用这种表现形式。自20世纪50年代末期由英国开始，连续辊轧技术允许金属板以卷材方式生产，铜板的长度大幅度增加，长板条的立边咬合式屋面系统技术发展起来，由于技术的先进和安装费用的经济性，逐步取代了传统安装方式，立边咬合式技术系统可使屋面取消横向连接，仅在排水方向保持平行线条，在全世界广泛流行。长板条的立边咬合式技术允许屋面坡度在190之间变化，铜板可以适用于这种技术所需的弯弧、梯形、转角等各种加工要求，使得建筑物的各种特异造型得以出现和实现，铜板也成为了世界各地经典建筑的标志之一。很多著名的建筑就是使用铜绿板和金闪闪的

9、黄铜板来装饰的。最著名的美国自由女神像的外壳用了80多吨铜来建造的。纽约王牌塔楼用引人注目的黄铜来装饰。五、建筑铜表面处理依据建筑师和客户的要求，铜板提供四种表面处理的产品：原铜板氧化铜板，形成了统一外观的棕色氧化铜表面紫铜板，带有金属光泽，使建筑物拥有逐渐变化的特性，如同拥有生命而不断演化。锡铜板，双面镀锡的铜板，对于希望突破铜板原色的要求，同时又保有铜板的机械加工特点和强度优势，或要达到钛锌板的效果，锡铜板是极好的选择。铜绿板台中一古迹建筑1917年3月落成，铜板屋顶六、防腐蚀性能与铜绿即使在极度腐蚀性的大气环境中，铜板都会连续形成坚固、无毒的钝化保护层，俗称铜绿（Patina），铜绿的化学成分取决于所在地区的空气条件。工业区和大城市等空气污染严重地区主要以硫化铜盐成分为主，沿海地区以氯化铜较为普遍，在山区、郊野地区则以碳酸铜盐成分为多，空气中的二氧化硫（SO2）成分对铜绿层的构成比率有影响。各种成分的铜绿对铜板的保护效果基本相同。亮的原铜板与空气一接触后几个小时就会形成氧化铜钝化层，这层钝化膜降低了铜板的电化学势能，它本身已经非常稳定，即便受到破坏也可自