石材幕墻龍骨單元式施工技術應用

黃建宏

北京中鐵裝飾工程有限公司 四川 綿陽 621000

1 工程實例

北京某研發實驗中心及附屬用房項目，項目為三個標準塔樓布局，地上20～22層，1～3層設置裙房相互連通，地下3層。主要結構類型為鋼筋混凝土框架剪力墻結構，設計使用年限為50年，建筑防火分類等級：二級，建筑耐火等級為一級[1]。

2 石材幕墻龍骨單元式施工技術應用

2.1 技術特點

（1）大量的減少了高空吊籃焊接、驗收作業。單元式鋼龍骨全部在加工區定制的水平鋼模具臺上焊接加工，焊接完成后統一清理焊渣并進行防銹處理，在加工廠完成單元式鋼龍骨的驗收工作，大量的減少了高空吊籃焊接、驗收作業。

（2）提高了焊接質量，減少了施工的安全隱患。單元式鋼龍骨在加工區進行加工，減少了吊籃上焊接操作，水平鋼模具上焊接提高了工程的焊接質量，同時降低了現場吊籃因焊接作業而引起的消防、高空墜落等安全隱患。

（3）提高了施工效率，縮短了安裝周期。單元式鋼龍骨焊接完成后統一存放在指定區域，驗收完成后可立即運至施工作業面進行整體吊裝，減少材料的現場堆放、周轉時間，節約施工現場場地。

（4）提高了經濟效益。單元式鋼龍骨的主龍骨規格統一，全部定尺加工鋼材；次龍骨根據石材幕墻分格，按照正面、側面所需要的長短不同尺寸進行優化套裁下單，節約了角鋼使用量從而降低了成本。

2.2 適用范圍

本施工技術適用于標準層較多、分格尺寸較統一的石材幕墻裝飾柱龍骨。

2.3 工藝原理

單元式鋼龍骨系將外幕墻的每層、每根石材裝飾柱作為一個整體，通過考慮石材的分格、掛件位置等因素，確定主龍骨，橫向、側向角鋼次龍骨及孔位位置，利用定制加工的預拼裝加工平臺將該整體單元的主、次龍骨進行工廠化焊接加工，形成一個整體的龍骨體系。

單元式鋼龍骨加工、驗收合格后，將鋼插芯通過不銹鋼螺栓與主龍骨栓連接，然后使用成品小型卷揚機（額定載重1t）配合電動吊籃進行整體吊裝，就位后與幕墻槽鋼轉接件進行焊接連接，實現與結構連接；上層單元式鋼龍骨與下層單元式鋼龍骨通過鋼插芯連接。

2.4 施工操作要點

（1）施工準備

①各種規格鋼材進場及機械設備所需要的資料文件齊全、有效，鋼材復試合格。②施工人員進場進行三級教育，考試合格。③施工現場清理到位，工作面施工無障礙；垂直運輸機具準備到位，相關驗收手續辦理完畢；安全防護措施齊全、有效。④標高控制線、位置控制線等控制點、控制線明確，引側到位。⑤施工方案、技術交底、安全技術交底等技術準備工作到位。

（2）測量放線

根據主體結構施工單位提供的首層1.000m線及軸控制線復核各結構柱位置1.000m線及各軸軸線是否閉合無誤；復核無誤后以首層1.000m標高控制點為基準，在建筑物外墻設置每層標高控制點；依據建筑物的軸線為基準，建立幕墻構件三維空間位置定位控制線。

通過標高控制點、定位控制線對幕墻預埋件、槽鋼轉接件、橫龍骨等進行定位，并將實測實量得出的結果反饋給幕墻設計師，為幕墻構件深化、材料下單做相應的準備。

（3）單元式鋼龍骨體系、定尺預拼裝加工平臺（鋼模具）深化設計

①單元式鋼龍骨體系

a.根據標準層石材幕墻裝飾柱特點，將層高3.2m的標準層的外墻石材裝飾柱龍骨（截面為400mm×1050mm）作為一個單元考慮，單元式鋼龍骨豎向龍骨的尺寸為：層高－20mm（20mm為豎向伸縮縫長度）。b.橫向角鋼位置及間距則根據石材分格和SE型鋁合金掛件與角鋼次龍骨的位置關系確定橫向角鋼間距及距離豎向主龍骨端的距離。c.確認石材裝飾柱的完成面的尺寸時，綜合考慮幕墻石材厚度、SE型鋁合金掛件及角鋼的尺寸、橫龍骨的尺寸、內側距墻之間的預留保溫空間及操作空間等因素，其次考慮焊接變形、操作誤差等各種因素，最終確定單元式鋼龍骨體系的尺寸。

②定尺預拼裝加工平臺（鋼模具）深化設計

a.根據單元式鋼龍骨體系深化設計定尺預拼裝加工平臺，確定豎向主龍骨和橫向、側向次龍骨位置；b.考慮滿焊是變形等因素，增加斜撐等構造措施；c.單元式鋼龍骨與鋼模具位置關系如圖3所示。

（4）定尺預拼裝加工平臺（鋼模具）加工

圖1 鋼模具加工示意

①制作標準鋼模具（如下圖所示），鋼模具加工時首先選擇表面平整、順直的鋼材作為基材（使用2m靠尺選材），為防止滿焊時高溫造成的鋼材變形，首先將所有焊點點焊，點焊完成后根據圖紙標注復核鋼模具尺寸；需要注意的是為防止滿焊變形，在兩端橫梁與立柱部位增加斜撐；②復核點焊的鋼模具尺寸無誤后方可進行滿焊施工，滿焊時要求從一邊順序施焊，禁止隨意選擇焊點施焊；③控制橫梁龍骨的角鋼爪件焊接時使用標準件（用水平靠尺校驗垂直度、平整度）定位控制，保證鋼模具爪件的空間位置標準；④鋼模焊接完成后將焊渣清理干凈，涂刷兩側防銹漆。

（5）單元式鋼龍骨體系加工

①主龍骨加工

a.將定尺加工的鋼材按照鋼龍骨體系所需尺寸進行豎龍骨和鋼插芯切割加工；b.加工完成后的豎向鋼龍骨切割口的毛刺用手搓清理干凈；c.按照鋼插芯的插入深度將鋼插芯套入豎向鋼龍骨，然后根據不銹鋼螺栓的尺寸用臺鉆鉆孔；d.加工完成后統一碼放。

②角鋼次龍骨加工

a.角鋼次龍骨按照正面和側面長度不同進行套裁優化切割；b.切割后的角鋼統一堆放，由下一組鉆孔班組根據切割機下平臺所化孔位刻度統一鉆孔加工。

③主次龍骨焊接連接

主次龍骨加工完成后，統一交由焊接班組，在定尺預拼裝加工平臺（鋼模具）進行焊接加工。

為保證焊接變形較小，焊接前，在主龍骨放置在鋼模具上時，用鋼插芯焊接成的定位卡件卡在兩端的鋼龍骨上（如下圖2所示），然后進行焊接作業；焊接時，先由兩人從兩端向中間同時點焊，點焊完成后再統一滿焊；滿焊完成后取下定位卡件。每個鋼模具做好第一套鋼龍骨后，必須進行尺寸復核，復核無誤后方可進行批量加工。

圖2 定位卡件示意圖

（6）單元式鋼龍骨防銹處理

為了保證單元式鋼龍骨的防腐性能，鋼龍骨體系焊接完成后，統一清理焊口焊渣后請監理工程師驗收，驗收合格后，涂刷兩遍不同顏色的防銹漆，防銹漆必須涂刷到位、均勻。防銹處理后，將鋼插芯套入主龍骨的一端，并用M12不銹鋼螺栓栓接固定。

（7）單元式鋼龍骨整體吊裝焊接

①單元式鋼龍骨控制鋼絲線布置

每個單元式鋼龍骨的控制線有三條，分別為水平鋼絲控制線、兩條豎向鋼絲控制線；豎向鋼絲線通過在屋頂女兒墻上焊接角鋼并通過角鋼向下垂鋼絲線，以控制格構件的軸線進出及左右位置；水平鋼絲線通過在兩側的轉接件上焊接鋼筋，掛水平鋼絲來控制單元式鋼龍骨的水平標高。

在單元式鋼龍骨上設置標高控制點，單元式鋼龍骨吊裝時，單元式鋼龍骨的邊角部位距兩側控制線的距離一致、水平標高線與單元式鋼龍骨上的標高控制點重合時，單元式鋼龍骨位置符合要求，即可擰緊轉接件與主龍骨之間的不銹鋼螺栓，然后將轉接件與預埋件焊接。

②單元式鋼龍骨的吊裝

a.為了保證吊裝速度，節省場地，利用室外電梯將安裝好鋼插芯和轉接件的鋼龍骨轉運至各樓層，然后在各樓層使用水平推車將鋼龍骨運至吊裝洞口；b.把單元式鋼龍骨固定在滑輪繩上就位，然后向上吊裝，當單元式鋼龍骨的橫龍骨達到圖紙要求的標高后，吊籃上的工人將單元式鋼龍骨就位，調整好位置以后插入下層單元式鋼龍骨上方的鋼插芯，伸縮縫位置用定制的20mm厚硬質墊塊控制伸縮縫尺寸。c.單元式鋼龍骨下端插入下層鋼龍骨頂部的鋼插芯至伸縮縫位置后，上移吊籃至該層單元式鋼龍骨轉接件位置，利用水準儀調整單元式鋼龍骨橫龍骨高度至圖紙要求后將槽鋼轉接件與預埋件焊接連接，然后吊籃再下降到底部，將底部的螺栓緊固。最終使單元式鋼龍骨的安裝高度偏差不大于3mm，軸線前后偏差不大于2mm，左右偏差不大于3mm。d.誤差的調整：單元式鋼龍骨吊裝后，使用經緯儀檢查單元式鋼龍骨的安裝垂直度等，如發現偏差，應及時調整單元式鋼龍骨的標高、垂直度及位置，確保單元式鋼龍骨的安裝質量。

④二次防腐處理

單元式鋼龍骨全部滿焊完成后，清理焊渣，并對焊縫位置及其他可能出現銹蝕部位；進行防銹處理，防銹處理的方式為涂刷2遍防銹漆。

3 結束語

本工法的成功應用，將單元式鋼龍骨的加工提前，且加工完成后整體吊裝，加快了施工進度，相應的縮短了20天的幕墻工程施工工期；鋼構件的工廠化加工，將大量的高空焊接工作轉入鋼結構加工區，提高單元式鋼龍骨的施工質量也減少了現場的安全隱患，提高了施工現場的安全系數，且整個工程施工完畢，施工現場無一例安全事故發生。