大型運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館玻璃幕墻施工關(guān)鍵技術(shù)*

葉昊陽(yáng)，王建棠，方 冰，王旭東

(中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

1 工程概況

富陽(yáng)亞運(yùn)場(chǎng)館主要包含外立面玻璃幕墻、檐口處金屬材質(zhì)裝飾造型、復(fù)合搪瓷鋼板幕墻、復(fù)合搪瓷鋼板吊頂、玻璃雨篷、金屬欄桿、玻璃欄桿、屋面鏤空格柵等。幕墻結(jié)構(gòu)中的面板主要采用鋼化中空玻璃、夾膠玻璃及搪瓷鋼板，支撐體系采用鋼材和鋁合金材料制作而成并作為龍骨。該場(chǎng)館運(yùn)動(dòng)中心幕墻面積總計(jì)約40 000m2，幕墻高度最高約22.8m，檐口鋁板幕墻高度>23m，施工中危險(xiǎn)性強(qiáng)，難度大。如檐口處金屬材質(zhì)造型及外立面幕墻轉(zhuǎn)角處雙曲面幕墻受土建結(jié)構(gòu)誤差影響很大；幕墻材料加工數(shù)量多，安裝難度大等。因此，以富陽(yáng)亞運(yùn)場(chǎng)館項(xiàng)目為依托，對(duì)幕墻材料制作、施工方案等進(jìn)行介紹，總結(jié)出一套完整的玻璃幕墻施工技術(shù)體系。

2 幕墻材料制作

2.1 原材料控制

2.1.1鋼材控制

1)鋼材性能指標(biāo) 按設(shè)計(jì)要求，本工程主要鋼材材質(zhì)為Q235B。所有鋼材應(yīng)滿足性能指標(biāo)為：①焊接裂紋敏感性指數(shù)≤0.29%；②鋼材強(qiáng)屈比≥1.2；③具有明顯的屈服臺(tái)階，伸長(zhǎng)率>22%；④應(yīng)在質(zhì)量證明書中注明用于計(jì)算碳當(dāng)量及焊接裂紋敏感性指數(shù)的化學(xué)成分。

2)鋼板相關(guān)要求 ①鋼板尺寸、外形、質(zhì)量及容許偏差應(yīng)符合規(guī)范要求，厚度負(fù)偏差限定為-0.3mm。②鋼板局部平面度 長(zhǎng)度在1 000mm范圍內(nèi)時(shí)，允許誤差為1.0mm。③所有鋼材抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和屈服點(diǎn)等力學(xué)性質(zhì)及硫、磷、碳等元素含量符合規(guī)范的相關(guān)要求。④鋼板厚度性能要求 當(dāng)鋼板厚度≥40mm，采用Z向鋼，其材質(zhì)應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5313—2010《厚度方向性能鋼板》的要求：當(dāng)板厚≥40mm且<60mm時(shí)，選用 Z15；當(dāng)板厚≥60mm且<90mm時(shí)，選用Z25；當(dāng)板厚≥90mm時(shí)，選用Z35。

3)交貨狀態(tài) 鋼材交貨狀態(tài)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)件確定。交貨狀態(tài)應(yīng)滿足本工程鋼結(jié)構(gòu)加工制作工藝需求。

4)鋼板材料質(zhì)量檢驗(yàn) 鋼結(jié)構(gòu)加工單位應(yīng)派技術(shù)代表駐鋼廠參加質(zhì)檢驗(yàn)收工作。厚度方向性能鋼板應(yīng)逐張進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方法按GB/T 2970—2016《厚鋼板超聲檢測(cè)方法》的規(guī)定。厚度<40mm的鋼板按相應(yīng)規(guī)范要求進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.1.2焊材選擇

焊接連接材料應(yīng)按強(qiáng)度、性能及母材相匹配使用，所使用的焊接材料均應(yīng)與主體金屬相匹配，并滿足GB 50661—2011《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》的要求。CO2氣體保護(hù)焊應(yīng)優(yōu)先選用藥芯焊絲。

1)手工電弧焊 手工電弧焊所用焊條型號(hào)如表1所示。

表1 手工電弧焊用焊條型號(hào)

2)自動(dòng)焊接及半自動(dòng)焊接 自動(dòng)焊接或半自動(dòng)焊接的焊絲、焊劑如表2所示。

表2 自動(dòng)焊接或半自動(dòng)焊接的焊絲、焊劑

2.2 材料復(fù)驗(yàn)

1)本工程使用的鋼材應(yīng)符合國(guó)家的相關(guān)規(guī)范要求。

2)按鋼材檢驗(yàn)的規(guī)則規(guī)定，應(yīng)該對(duì)每批鋼材至少做1組力學(xué)試驗(yàn)進(jìn)行性能檢測(cè)，如果對(duì)鋼材存有異議，還可另外進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試及化學(xué)分析。

3)對(duì)鋼材進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)時(shí)，如拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)，每種試驗(yàn)的試樣應(yīng)順著鋼材軋制方向進(jìn)行取樣，并應(yīng)遵循GB/T 2975—2018《鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備》的相關(guān)規(guī)定。

4)整板鋼材檢測(cè)主要包括2部分：理化試驗(yàn)和無(wú)損檢測(cè)。整板無(wú)損檢測(cè)和理化試驗(yàn)的取樣位置如圖1所示，試驗(yàn)取樣各項(xiàng)試件分布如圖2所示。

圖1 整板無(wú)損檢測(cè)位置和理化試驗(yàn)取樣位置示意

圖2 試驗(yàn)取樣各項(xiàng)試件分布

5)試驗(yàn)取樣數(shù)量要求如表3所示。

表3 鋼材試樣取樣數(shù)量要求

2.3 加工工藝

2.3.1原材料預(yù)處理

1)鋼板矯平 為消除鋼板殘余變形并減小軋制內(nèi)應(yīng)力，需先利用鋼板矯平機(jī)對(duì)鋼板進(jìn)行矯平。

2)鋼板預(yù)處理 對(duì)鋼板進(jìn)行除銹，噴底漆并烘干，以保證鋼材除銹質(zhì)量滿足要求。

2.3.2放樣與下料

1)放樣作業(yè)流程如圖4所示。

圖4 放樣作業(yè)流程

2)下料 下料內(nèi)容如表4所示。

表4 下料內(nèi)容

3)組裝 組裝準(zhǔn)備內(nèi)容如表5所示。

表5 組裝準(zhǔn)備內(nèi)容

2.3.3焊接

1)施焊焊工 所有參加施焊的焊工，必須在取得國(guó)家有關(guān)機(jī)構(gòu)認(rèn)可頒發(fā)的“合格焊工資格證書”之后，才能正常上崗。

2)焊接工藝評(píng)定 需要嚴(yán)格按照國(guó)家現(xiàn)行的GB 50661—2011《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行評(píng)定。

3)焊接材料 所使用的一些焊接材料在正式使用前，應(yīng)首先按照產(chǎn)品說(shuō)明書規(guī)定的烘焙溫度和時(shí)間進(jìn)行烘焙。焊條可以存放在100～150℃的恒溫箱內(nèi)進(jìn)行烘焙。焊條經(jīng)過(guò)烘焙后應(yīng)放入保溫桶內(nèi)，做到隨用隨取。焊條在保溫桶內(nèi)的時(shí)間宜≤4h，重新烘焙的次數(shù)宜≤2次。

4)焊接方法 優(yōu)先采用埋弧自動(dòng)焊，其次采用手工電弧焊和CO2氣體保護(hù)焊。根據(jù)GB/T 985.1—2008《氣焊、焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊高能束焊的推薦坡口》和GB/T 985.2—2008《埋弧焊的推薦坡口》中的規(guī)定，按焊縫級(jí)別對(duì)鋼構(gòu)件坡口形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。定位焊所使用的焊接材料，應(yīng)和要施焊的焊件材質(zhì)保持匹配；焊縫厚度不宜太厚，不能超過(guò)設(shè)計(jì)焊縫厚度的2/3，且<8mm；焊縫長(zhǎng)度不宜太小，需>25mm，定位焊位置應(yīng)設(shè)置在焊道以內(nèi)，并應(yīng)由取得合格焊工資格證書的焊工進(jìn)行施焊。

對(duì)于一些特殊部位，如對(duì)接接頭、角接接頭、T形接頭及十字形接頭等對(duì)接焊縫及對(duì)接和角接組合焊縫，應(yīng)將引弧的引出板設(shè)置在焊縫兩端，引出板材質(zhì)和坡口形式與焊件保持相同。引弧板焊縫長(zhǎng)度規(guī)定為：埋弧焊焊縫長(zhǎng)度≥50mm，手工電弧焊及氣體保護(hù)焊的焊縫長(zhǎng)度≥20mm。

在角焊縫轉(zhuǎn)角處，宜連續(xù)繞角施焊，起落弧點(diǎn)距離焊縫端部宜≥10mm；在角焊縫端部，可不設(shè)置引弧和引出板連續(xù)焊縫，但起落弧點(diǎn)距離焊縫端部宜≥10mm。多層焊接宜連續(xù)施焊，當(dāng)每層焊道施焊完畢，應(yīng)及時(shí)清理檢查，清除缺陷后再施焊。對(duì)于凹形角焊縫，焊縫金屬與母材應(yīng)平緩過(guò)渡；對(duì)于加工成凹形的角焊縫，不能在凹形角焊縫表面留下切痕。

2.3.4拋丸除銹

除銹工藝流程如圖5所示。

圖5 除銹工藝流程

2.4 主要鋁合金型材加工制作

鋁合金型材加工流程為：接單→材料領(lǐng)用→下料→切割→沖孔、銑槽、鉆孔→銑防水膠口→型材組裝→玻璃安裝→防水膠條安裝→包裝。

2.5 玻璃加工制作

夾膠鋼化玻璃制作工藝流程為：原片檢查→玻璃裁切→玻璃磨邊→玻璃鋼化→均質(zhì)處理→清潔→夾膠合片→熱壓→檢驗(yàn)。

中空鋼化玻璃制作工藝流程為：原片檢查→玻璃裁切→玻璃磨邊→玻璃鋼化→均質(zhì)處理→制作隔條框→灌裝分子篩→涂刷丁基膠→中空合片→注入結(jié)構(gòu)膠→清潔→檢驗(yàn)。

玻璃必須在鋼化前進(jìn)行切割、磨邊加工。用于幕墻的鋼化玻璃滿足σ≥95，半鋼化玻璃滿足24<σ≤69(σ為表面應(yīng)力)。

2.6 鋁板加工方案

鋁板加工工藝流程為：生產(chǎn)前準(zhǔn)備→領(lǐng)取材料→下料→折彎→加強(qiáng)筋→打磨→表面調(diào)整→噴涂→檢驗(yàn)→存放→裝車。其中，噴涂處理在對(duì)成型后的鋁板進(jìn)行打磨、表面調(diào)整并合格后進(jìn)行，采用氟碳噴涂，其工藝流程為：除油污→水洗→堿蝕→水洗→中和→水洗→鉻化→水洗→純水洗→烘干→噴漆→烤漆。

3 幕墻施工方案

3.1 工藝流程

幕墻施工工藝流程如圖6所示。

圖6 幕墻系統(tǒng)施工流程

3.2 測(cè)量放線

測(cè)量放線順序?yàn)椋含F(xiàn)場(chǎng)踏勘→控制點(diǎn)交接和復(fù)測(cè)→控制網(wǎng)設(shè)計(jì)→選點(diǎn)、修建測(cè)量標(biāo)志→安裝控制網(wǎng)外業(yè)測(cè)量→安裝控制網(wǎng)內(nèi)業(yè)計(jì)算→安裝數(shù)據(jù)準(zhǔn)備→現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)安裝→現(xiàn)場(chǎng)復(fù)測(cè)→資料移交。測(cè)量?jī)x器選用精密經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和垂準(zhǔn)儀。根據(jù)施工圖，利用經(jīng)緯儀做出隱框幕墻分格線和進(jìn)出位控制線，作為立柱安裝依據(jù)。將標(biāo)高點(diǎn)利用水準(zhǔn)儀移至幕墻工作面，作為幕墻高程控制。

3.3 預(yù)埋件安裝

根據(jù)預(yù)埋件布置圖，進(jìn)行預(yù)埋件測(cè)量放線。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)后置預(yù)埋尺寸復(fù)查完畢，即開始預(yù)埋件安裝就位工作。安裝步驟為：①使用鋼卷尺及墨線將圖紙規(guī)定尺寸進(jìn)行標(biāo)記；②將標(biāo)記的分割中線與預(yù)埋板中線對(duì)齊；③使用箍筋或焊接對(duì)錨筋進(jìn)行固定安裝。

3.4 龍骨安裝

根據(jù)幕墻龍骨構(gòu)造形式，采用先安裝立柱再安裝橫梁的方式。將已加工好的鋁型材立柱，按相應(yīng)編號(hào)進(jìn)行安裝，安裝前應(yīng)將膠條穿好；在立柱與橫梁連接處填充2mm厚密封膠，通過(guò)可靠連接對(duì)立柱進(jìn)出位和橫梁高度進(jìn)行精確定位；立柱垂直度采用水平尺或線錘進(jìn)行控制。鋼龍骨骨架同樣采取先安裝立柱后安裝橫梁的方式，鋼骨架材料應(yīng)先在加工廠進(jìn)行噴涂底漆方可入場(chǎng)安裝，安裝時(shí)橫梁與立柱一端焊接、一端利用螺栓連接，有效控制變形，清理所有焊縫處焊渣，打磨后涂刷富鋅防銹漆。

3.5 玻璃安裝

玻璃安裝順序由下至上，安裝前應(yīng)檢查玻璃配置防止錯(cuò)裝且應(yīng)在橫梁上安裝玻璃托碼，每片玻璃安裝2個(gè)，位置在玻璃寬度1/4處。高處玻璃安裝時(shí)，利用綁帶將玻璃綁扎牢固，使用卷?yè)P(yáng)機(jī)將玻璃吊至安裝位置，在玻璃托碼上墊設(shè)橡膠墊塊后將玻璃落在托碼上，就位后調(diào)整好玻璃之間縫隙，應(yīng)用壓塊和ST5.5×25不銹鋼自攻螺釘將玻璃壓牢，后打膠美化處理。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以富陽(yáng)亞運(yùn)場(chǎng)館項(xiàng)目為背景，通過(guò)幕墻材料制作、幕墻系統(tǒng)整體施工方案等進(jìn)行介紹，總結(jié)出一套完整的幕墻系統(tǒng)施工技術(shù)方案。實(shí)踐表明，該施工技術(shù)體系安全可行。