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人物雕塑内部支架
添加时间:2018年05月04日   新闻来源:河北神雕雕塑有限公司   浏览次数:
(一)人物雕塑主支架设计
(1)主支架承受的主要载荷
1)主支架、副支架、铜像壁板及其他附件的重量。
2)稳态风载。在选定风速下,一般考虑正面、侧面、背面等四个方面作用在人物雕像身上的各方向用力。为提高结构的安全性,对统计出的实际重量、风速还得加一个放大系数再用于主、副支架的设计。放大系数的大小每座人物雕塑都不尽相同,因各地的风速、温差、雕像自身结构特点等有所不同,前两者要从当地多年来的统计数据选定;后者则要从人物雕像身高与底面直径之比值来考虑;风载大小可根据选定风速进行计算,再用模型风洞试验测点数据验证后确定。
(2)主支架的外形及尺寸
主支架的外轮廓形状和尺寸的设计,用1:5中样模型来测取,从底平面开始,取垂直Z轴的横截面与人物雕塑外廓交线的一些点,量取其平面坐标值。取点数的多少,应以能准确绘制出此截面上一些圈外廓形状的曲线为准。测得各点的坐标值乘5以后就得到了1:1足尺像的平面坐标值。各横截面之间在Z轴上的间距为0.5m(1:1值),逐层向上测量,就得到了整座雕塑外形的空间坐标。再使主支架外形与雕塑外形相似,留出两者间0.5m-1.0m的间隙,这样就确定了主支架的外形和尺寸。如果铸造30m以上的雕塑,其本身高度在30m以上,基座高4-5m,在人物雕塑小样上共截取60个横截面进行坐标测量;放大到1:1足尺像的尺寸后,输入计算机就能模拟出完整的雕塑图像。另外再将设计完成后的主支架尺寸输入,令两者的坐标系数重合,进行模拟安装,初步检查两者间的安装效果。
(3)主支架的形式
1)型钢焊接主支架:利用工字钢、槽钢、角钢等型材,焊接连成主支架。它有很好的刚度、强度、制作、安装比较方便。特别是大多数人物雕塑外形都不规则,对其几何形状做准确测量的难度大,在安装过程中,往往会出现主支架与铜壁板间有碰撞现象。而人物雕塑的铜壁板的外形不允许变动,只能修改主支架。用型钢焊接的主支架的修改十分方便。超大型像的主支架也可以钢筋混凝土结构代替部分型钢的主支架。
2)空间网架结构主支架
以螺栓钢球作为支架节点:用高强度螺栓、套筒、封板等将管连接在钢球节点上,构成一个主支架。由于钢管截面为圆形,各方向的拉力相同,更有利于承受多变的风载,这种结构也适合外形不规则的大型人物雕塑。各个节点的螺栓球、套筒等机械加工在专业厂的专业设备和专用工装上进行,其生产效率、尺寸精度都高,标准化、系列化成都好,提高了结构的尺寸精度和施工速度,制作成本降低。在大型人物雕塑的主支架设计上,采用空间网架结构和型钢焊接结构两种设计,在雕塑顶点最大水平位移相近的情况下,前者可节约钢材约20%。使用网架结构不利的一面是在安装现场如网架与铜壁板发生碰撞或距离过近不便施工时,要想修改网架尺寸很困难,牵一发而动全身,限制了它的应用。
(二)副支架设计
人物雕塑的外形往往是不规则的,主支架的外廓形状不能做得和雕像内腔形状完全一致,铜壁板不能直接挂在主支架上。而铜壁板上的载荷又必须传递到主支架上,并让它承受。钢与铜合金的膨胀系数不同,当环境温度发生变化时,两者的膨胀率会不一样。如果是钢性连接,彼此间会产生巨大的拉、压应力,足以破坏铜壁板。高大的露天人物铸铜雕塑在同一时间内,阳光直射部和背阴部表面,两者温差经实测最大可达10℃以上。铜壁板会因此产生很大的温差应力,尤其是铜壁板间的焊缝区,对温差甚为敏感。此外,实际存在的安装应力也要求两者间能有一定的自由补偿余量,以消除或减小这些应力,保障结构安全使用。以上这些要求须通过合理设计副支架来解决。
在副支架结构设计时,常取单块铜壁板作分离体,壁板上铸有支耳,使其与副支架的一端相连,杆的另一端则连接到主支架上。
为了达到副支架能将铜壁板上的载荷传递到主支架上,对铜壁板上支耳的数目、位置、副支架与主支架连接所形成的空间夹角等应以它们能组成一个超静定结构为准。该结构的超静定程度越高,铜壁板上的载荷就越能可靠地传递到主支架,而不会传递到下一层铜壁板上去。否则,人物雕塑下部基层铜壁板因支撑上面各层铜壁板的载荷叠加,所产生的应力会超出许多范围,而造成壁板的塑性变形或损坏。此外,副支架结构本身还应有一定的韧性,具有适当的自由伸缩余量,以保护铜壁板安全运行。
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