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铸铜人物雕塑的工程结构

来源:曲阳尚华雕塑厂家  时间:2019-11-01 18:39

高度在20-50m的雕塑为大型雕塑,高度大于50m为特大型雕塑。其铜壁板的分块结构与中型雕塑基本相同,其厚则控制在10-12mm。内部支撑结构,也采用主支架、副支架来承受载荷和传递载荷。从目前已建成的大型或特大型铸铜雕塑来看,数量虽然不算很多,但每座雕塑都耗资巨大,施工周期长,技术难度高,都是持续性城市雕塑,社会影响深远。这些大型雕塑建在城市广场、山巅、海滨等地,一般都是露天耸立,环境条件严峻,还要防止雷击、地震可能造成的损坏。因此,工程实施前总体设计尽可能完善是保障整个工程质量的关键所在。

近几十年来,由于现代科学技术的进步,艺术铸造新材料、新工艺、新技术层出不穷,小至几毫米,大至上百米的艺术铸件,技术上都可以实现。如何将雕塑家的艺术创作和铸造要求用合理的工程结构有机地结合,完满地再现其艺术形象,就成了当代大型城市雕塑铸造工程的重要课题。

这类人物雕塑的高度已经比较大, 特别是立像,高度与像身直径的比值大,重心升高,如果雕塑的底面积较小,稳定度就降低,其载荷除自身重量外,还得计算风载。无论人物立像或坐像,正面或背面的面积总大于侧面,而内支架和雕塑本身截面拉力却是这两个面小于侧面。故在进行结构计算时,只计算正面的稳态风载即可。由于大型雕塑较高,为了视觉需要,头部俯视的角度一般比较大,头部尺寸也较正常人身体比例有所放大,但颈部的外廓尺寸比其他部位小。也就是说,此外截面的拉力是整个雕像上小的部位,因而在颈部会产生较大的弯曲应力。此外铜壁板和内支架应适当增加其强度。在雕塑的内支架设计时,一般分为雕塑和基座两部分分别设计,在安装时再将二者装合成一体。整个雕塑及支架等所产生的载荷,全部要通过基座钢架延伸到地面基础上。因此,基座部分钢架应有足够的强度,并且应安装在坚实的混凝土地面或专门设计在楼层的坚固支柱上,用地脚螺钉固定基座钢架。基座上方的钢支架与雕像铜壁板的连接采用直接连接的方法。放置在室外的铸铜雕塑表面会有较大的温差,应考虑将内支架分成两部分:主支架和副支架。用来承受载重的为主支架,主支架直接固定在地基基础上,不直接与铜壁板相连,而是通过副支架来连接。副支架的一端连接铜壁板,另一端则与主钢架相接。雕塑自身的重量、风载等全部载荷都要通过副支架传递到主支架上。它不仅能传递载荷,还具有补偿温差应力、安装应力等功能,避免铜壁板因铜、钢两种材料的线膨胀系数不同,或雕像表面各点温度不同所产生的温差应力过大引起的损坏。室外放置的大型城雕还需考虑防雷击措施,确保能长期正常地置于外环境中。

(三)大型、特大型像的结构

     指高度小于5m的雕塑。这类雕塑自身质量不超过3t,铸铜壁厚为4-6mm,多用分段法铸造,再把每一段焊接在一起。多数人物雕塑自身部分为一壳状体结构,尽管壁比较薄,但其截面的拉力大,无需另外支架加强,雕塑本身所具有的强度、刚度已能满足使用要求。

(二)中型铸铜雕塑的结构

高度在10-20m的人物雕塑。一般坐像重量不超过50t,立像在30t以内。铸铜壁厚为8-10mm,只能采用分段、分块法铸造。头部为一段,头部的一段再分成2-3块,脸块仍应整体铸造,其余铜壁板可分别按垂直或水平方向分块,每块大小为3-4。雕塑的身体部分分段则根据预组装场地面积大小,起吊高度等具体情况来分,一般以3层为一段,每层高1.5-2m,每块壁板的展开长度月2m,人物的手掌、手臂等单独分开铸造,焊成一体。

(一)小型铸铜雕塑的结构

     指高度在5-10m的雕塑。以人物雕塑为例,高度在5-10m,一般人物坐像重量在15t以下,立像做多不超过7t。采用冷硬树脂砂作铸型,可分段分块铸造,头部为一段,石雕栏板,其余分2-4端。头部这一段的脸部为一整块,一般采用整体铸造,铸铜壁厚控制在6-8mm。这类像大都安放在室外,由于雕塑本身的截面拉力比较大,多内支架的支撑强度、刚度要求不高,用一个简单的钢支架就能解决。加上多数雕塑的底面积较大、应力分散,只要使钢架建立在混凝土地面或楼层的支柱位置上就能正常使用。

我国目前尚无铸铜雕塑大小分级的标准:如何划分铜雕的大小,存在一些含混的、随意性比较大的现象。习惯上以铜雕总高度(米)来确指某一雕塑的大小。铸铜雕塑的结构设计首先要根据雕塑的大小,也就是雕塑的总高度,进行结构设计,一些结构复杂的雕塑,如写实性的人物群雕或单体人物雕塑,还要结合其载荷承受性质进行结构设计。

一、铸铜雕塑的结构设计

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