開縫式石材幕墻+LED線條燈亮化施工工藝研究
——以數字中國會展中心工程為例

于慶鵬 吳 鴿 何振俠

(中建海峽建設發展有限公司 福建福州 350014)

1 工程概況

福州數字中國會展中心項目位于福州濱海新城大東湖(湖面10km2)中段位置，選址用地約4.44hm2，該中心未來將承擔國際大型峰會、“數字中國”峰會等大型會議活動，需要體現出數字化的科技理念。因此，建筑整體設計形象代表航行在海面上的福船，外墻體首層為玻璃幕墻代表海面；二層及以上為開縫式石材外幕墻，代表福船船體，開縫式石材幕墻最高點為41.9m(圖1)。

圖1 福州數字中國會展中心項目外立面圖

該工程開縫式石材幕墻面積約為17 308m2，位于主體結構外圍，由于開縫式石材幕墻分格縫無需填充密封膠，避免了因密封膠填注不均勻引起線條模糊以及填充過程操作不慎及密封膠沿多孔材質滲暈引起板面污染，使得線條外觀更加挺拔、清晰，但同時也可能因石材板塊加工誤差，導致安裝時位置偏差不能通過膠縫來遮掩。所以，開縫式石材對板塊的加工及安裝精度需求更高[1]。

在現今的建筑文化中，燈光是一種必不可少的元素，建筑除了自身的物理維度存在外，燈光可以賦予建筑一個新的維度，變化的燈光可以給予建筑外表面新的自由度，其虛實的轉換、明暗的對比，讓建筑有了別于一翻情趣的生命力。因此，該工程運用了若干LED條形燈，以凸顯建筑的輪廓，讓造型更加靈活多樣。

2 施工重點、難點分析

開縫式石材幕墻由于不填縫原因，對石材板塊的尺寸加工誤差以及安裝時位置的偏差要求必然更高，同時還需考慮防水、保溫等一系列功能要求。尤其是該工程石材幕墻要在石材縫隙中不規則地布置LED條形燈，這就要求水平縫不能統一按10mm厚度進行留縫，需要設置25mm水平縫才能布置LED條形燈帶。為了燈光能更好地放射出來，需在有燈光帶的25mm縫隙處增加45°斜切角度，以致該工程需要10mm、25mm、25mm斜切角3種水平縫隙，加上該工程施工工期緊，增加了施工難度和壓力，如圖2～圖3所示。

圖2 立面照明條形燈配合石材剖面圖

注：1-定制卡簧支架；2-防水接頭；3-大理石面；4-燈具；5-燈具固定彈片；6-填充物；7-固定螺釘

2.1 技術措施與方法

(1)在骨架安裝定位之前，認真貫徹落實設計要求，進行燈光點位的最后核實，策劃出一套方便可靠的測量定位方案，對施工班組進行交底。

(2)石材的安裝精度控制是該工程最重要的一點。通過設計一個可以調節的背栓系統，由基座和連接件組成，兩者通過螺栓連接(圖4)，使之具有一定的調整偏差能力，保證工程質量[3]。

注:1- C型掛件；2-T形掛件；3-L形掛件；4-花崗石；5-1mm粉末噴涂防水鋁板；6-50mm保溫巖棉150kg/m2；7-燈具；8-1.5mm鋼板帶(固定巖棉板)@200；9-高度調節螺栓

(3)石材幕墻與鋼骨架之間采用防水鋁板，且必須確保上片鋁板疊在下片鋁板之上，保證水流可以順流而下，不會出現積水現象；用硅酮耐候密封膠對兩片交疊的防水鋁板縫隙進行封堵，這樣可以在石材掛裝之前就形成完整的防水線，避免了針銷式、蝴蝶片式、上下開槽式等傳統干掛石材幕墻做法不可避免的石材材質透水、膠縫打膠不夠嚴實等可能引起的水密性惡化，使得水密性能有了較大改善。施工時，在防水鋁板背后設置50mm厚的保溫巖棉，加上建筑墻體的有效阻隔，使得傳導熱交換也被徹底隔絕，這比傳統框架式石材幕墻需依靠石材本身及密封膠阻隔一部分熱量的保溫措施，無疑具有更高的可靠性。

(4)該工程的LED條形燈控制系統，采用智能無線控制方式和時空相結合控制模式，控制設備由信息港公司統一規劃控制安裝。基于以太網絡的“一個中央總控機+多個區域主控+多個分控系統”的架構，燈光控制設備將負責控制強電的開關，并按要求在離線狀態下自動控制強電。在控制中心的配套軟件上將預配置不同的工作模式，按特定的模式來運行，實現遠程管控，配套預留出接口，可供其他系統聯動。因為這種條形燈的后期維修是個難點，所以前期外墻燈光設計中，要從各個方面考慮周全(圖5)。

圖5 局部立面照明外墻配電平面圖

2.2 燈光安裝的重點與難點

石材幕墻作為外圍護結構，對水密和氣密要求很高，燈光在后期安裝容易造成幕墻漏氣、漏水，尤其項目前期想要減少燈帶的專門布線環節而造成的石材幕墻部分位置重復拆裝工作，則需要在前期準備中充分考慮燈帶的安裝順序和步驟。對于該工程來說，LED條形燈是該工程的一個亮點，而所有LED條形燈所處的位置均在石材幕墻縫隙內，加之工程和工藝特殊性，前期需要在防水鋁板完成時同步完成燈帶管線布置， LED條形燈均需在石材板面安裝完成后，整體落架時進行安裝。在穿線以后，對于燈光管線要進行檢查和保護，以防后期石材面板施工造成線路損壞等問題。后期無論是用蜘蛛人或者升降車進行儀器和燈帶的維修，都是一個高耗費的工作。因此，為保證燈帶順利安裝也就成為該工程一個重點。

2.3 燈帶安裝技術措施要領

(1)LED條形燈進場前，嚴格要求石材幕墻縫隙的水平平整度，確保燈帶能夠放進25mm的空隙中；現場管理人員如若發現不合格的縫隙，則及時抽取雙倍數量的空隙進行檢查。在經過一次整改后，縫隙要求還是不合格的，強制要求現場施工人員對整個面進行整改。高要求帶來高質量，嚴格的要求使返工可能性減少。

(2)提前研究LED條形燈的安裝位置。確保石材45°斜切角處位置能與燈帶位置一一對應，保證燈帶的放射效果，如圖6～圖7所示。

圖7 燈光效果圖二

圖6 燈光效果圖一

(3)建立各種燈帶安裝的計劃保證體系。該體系主要是督促燈光安裝進度計劃、材料進場計劃、燈帶安裝技術保障計劃、燈帶線路質量檢測計劃、安全防護計劃等一系列計劃的落實，做到未雨綢繆，使燈帶安裝的進度層次分明。針對數字中國這個工程的特點和難點，采用先進的施工技術和材料，提高了施工速度，縮短了施工工期，保證了里程碑工期目標。

(4)燈帶安裝和石材幕墻施工幾乎是同步進行，在管線完成以后，石材面板施工期間，專業技術人員反復檢查線路的安裝情況，以防止后期燈光聯動調試階段出現燈帶不亮而產生返工問題。

2.4 石材面板計算及安裝要點

2.4.1石材基本情況

石材板塊相對較大于常規石材工程板塊。

面板短邊邊長a=800mm；

面板長邊邊長b=1700mm；

面板從屬面積A=a×b=1.36m2；

面板厚度tston=30mm。

石材面板為背栓式六點支撐(圖8)，承受垂直于石材面板的風荷載和地震荷載，采用幾何非線性的有限元方法計算。

圖8 石材受力模式圖

重力密度γston=γ(Mal)=28kN/m3;

彈性模量Eston=E(Mal)=8×104MPa;

泊松比νston=ν(Mal)= 0.13;

石材強度Gra=“花崗巖”；

抗壓強度標準值fck=fck_ston(Gra)=8MPa；

抗壓強度設計值fc=fc_ston(Gra)=3.72MPa；

抗剪強度設計值fv=fv_ston(Gra)=1.86MPa；

最大應力設計值σ=2.6MPa抗壓強度設計值fc=3.7MPa；

比較σ/fc=0.7″≤1,滿足要求。

2.4.2石材板塊的施工要點

(1)要求供應商派人進駐加工廠，確保入廠的荒料顏色一致，同時也可以更好地控制趕工項目的工期控制。荒料進廠后進行復檢，發現不合格荒料混入時，立即剔除。所選荒料按開采順序編號，分批量運抵工廠。上鋸前，要求供應商技術人員對色差再一次控制，若發現問題，及時解決；上鋸時，嚴格按技術人員所確認的編號順序鋸板。同一批量荒料鋸解的毛板放置同一區域，用于加工同一區域的成品，并且同一塊荒料生產的板材放在一起包裝，在加工廠內將色差控制在最小。

(2)石材在安裝前，需表面刷涂防護劑進行六面防護，避免石材上墻后經雨水沖刷出現吸水變色現象(后期防護再進行更換，成本較高)。

2.4.3深化設計石材鋁合金背栓件

該工程石材鋁合金背栓系統，考慮到整個幕墻系統的防水效果，在設計時按照三段組合型材考慮(圖9)[2]。

注：1-花崗巖；2-M8不銹鋼背栓；3-鋼絲纏繞(螺栓防脫)；4-M6不銹鋼螺栓；5-M8不銹鋼螺栓；6-熱鍍鋅角鋼轉接件；7-1mm粉末噴涂防水鋁板 ；8-1.5mm鋼板帶(固定巖棉板)@200；9-50mm保溫巖棉150kg/m2。

(1)在防水鋁板位置留下螺栓可以穿過的孔位，再由硅酮耐候密封膠對孔位進行封堵；L型掛件通過螺栓與鋁板背后的鋼骨架進行有效連接，再和T形掛件進行連接。注意的是，T型件需開豎向長圓孔，這樣石材就可以有前后位移的能力(圖10～圖11)。

圖10 T形掛件加工圖

圖11 L形掛件加工圖

(2)緊接著將C型掛件掛在T型掛件的上端，C型掛件(圖12)的長度按60mm設計，而T型掛件的長度按80mm設計，這樣石材就有一部分左右位移的能力。

圖12 C型掛件加工圖

(3)施工時，C型掛件再通過上端螺栓調節，使石材具有一定的高低調節能力，在高低誤差非常大情況下，T型掛件上下不一樣高的邊再進一步進行調節，把T型件反轉過來，把長短方向替換。這樣，石材就具備了上下、左右、前后所有方向調節的功能，可以使開縫式石材做得更加平整，安裝更容易做到高精度。

3 結語

LED燈光亮化與開縫式石材幕墻結合的施工，在保證外觀和不影響幕墻整體氣密和水密功能的情況下，對石材和燈光施工進度做好統籌設計、規劃，保證了工程的工期按要求時間完成。

該工程的成功經驗在于：

(1)科學安排施工程序：施工準備→測量放樣→骨架安裝→背栓安裝→防水鋁板安裝→LED管線安裝→石材安裝→LED燈光安裝→夜景測試→清理衛生、竣工驗收。

(2)骨架的安裝在監理驗收合格后進行防水鋁板以及保溫巖棉的安裝。

(3)深化圖紙設計：在AUTOCAD中對石材進行重新排版區分10mm、25mm、25mm斜切角3種水平縫隙的石材。

(4)現場放樣：采用紅外線水平儀進行放樣，確保同水平縫隙誤差控制在2mm以內，否則LED條形燈無法安裝，同時需準確標注出LED條形燈中所在的散亂位置，確保石材安裝時可以有序區分出對應石材。