超高超大截面實心木龍骨幕墻施工技術

辛海京，左 良，王春紅，王依列，崔君君

(中建一局華江建設有限公司，北京 100071)

0 引言

近些年，隨著工程建設的不斷發展，正、反形建筑的不斷涌現，傳統建筑形式與幾何形狀已無法滿足設計師的意圖，其特殊的輪廓造型和結構體系得到設計大師們的青睞，人與自然有機融合，其建筑風格體現出回歸大自然的意境，實心、木龍骨作為幕墻結構骨架，不僅作為受力構件，而且超高超大截面起到遮陽扇的作用，節能環保。景德鎮紫晶國際會議中心設計施工總承包項目，其玻璃幕墻骨架安裝采用超高超大截面實心木龍骨(截面尺寸為400mm×900mm×9 500mm，400mm×1 000mm×6 730mm， 最大木龍骨自重達2.8t，木龍骨截面為楔形)施工技術。本工程木龍骨連接方式獨特，玻璃與蓋板之間連接新穎，產生了一些創新做法。

景德鎮紫晶國際會議中心設計施工總承包工程屋面板施工中，針對單曲面、弧形、清水混凝土、木紋屋面板安裝木龍骨施工技術，該工法技術木龍骨除了起立柱支撐作用，同時又兼有遮陽扇功能，木龍骨安裝屬于綠色施工，減少環境污染，另外，木龍骨用于清水混凝土建筑中，與周邊山體協調，有機地與大自然融合，使用木龍骨節能環保，符合“碳達峰”和“碳中和”的基本國策，應用效果十分顯著。

1 工程概況

紫晶國際會議中心設計施工總承包項目，位于景德鎮市昌江區新平路168號，建筑面積為 40 161.03m2。 工程有11個單體建筑，包括會議廳 1～5、 酒店1～6。會議廳1～5屋面板全部為反弧形，酒店1，4屋面板為反弧形、酒店2，3，5，6屋面板為正弧形。

本項目會議廳1～5玻璃幕墻采用實心木龍骨，實心木龍骨可采用俄羅斯樟子松，采用膠合工藝加工制作(膠合工藝適用于大截面木龍骨)。

2 施工重難點分析

反弧形屋面板曲率大，各反弧形屋面板曲率各不相同，因此支模、澆筑屋面板混凝土過程中要確保弧度符合設計要求，才能確保木龍骨頂部與反弧形屋面板結合緊密。

2.1 屋面板曲率大，清水混凝土屋面板如何確保弧度問題

可采用屋面板支設底層和頂層雙層圓弧形模板，振搗棒無法從最高點全部插入或插入深度不足，混凝土振搗不密實，易出現蜂窩、孔洞、麻面等現象，從而造成屋面板滲漏的質量通病，為此，本工程采用只支設弧形屋面板底模，不支設屋面板頂模，屋面板設置混凝土抗滑措施，即在上、下層板筋間設置鋼絲網片，從而解決清水混凝土難以成型的問題。

2.2 木龍骨加工階段如何防潮、防腐、防火、防白蟻處理的問題

從原材料入手，采用俄羅斯樟子松。樟子松有一種味道，小蟲子、白蟻等聞到以后都遠遠躲開，本身對木材就是一種保護。此外，樟子松密度大，加工采用膠合工藝，膠合工藝適用于大截面木龍骨，能有效延長木龍骨使用壽命。

2.3 木龍骨安裝過程中針對超高超大截面自重大如何確保安全問題

由于實心木龍骨具有超高超大截面，最大木龍骨自重達2.8t，施工中采用吊鏈，捆綁木龍骨的帶子選用強度合格的安全帶，施工前對工人進行安全交底等，夜間加班期間，由于工人疲勞及晚上光線原因，不進行木龍骨安裝，確保安全。

3 施工技術創新

對于反弧形屋面板與實心木龍骨節點做法，木龍骨底部和頂部與連接板插接技術、橫豎木龍骨間的榫接做法、玻璃安裝在橫豎木龍骨外面安裝蓋板等都是創新做法，施工中采用了新技術，具體包括以下3個方面。

3.1 木龍骨底部和頂部與預埋件上焊接的連接板插接，橫龍骨與豎龍骨采用榫接

木龍骨底部和頂部與連接板插接技術，屬于剛柔并濟連接方式；此外，橫、豎向龍骨間的榫接做法沿用了中國古代木結構的連接技法，連接牢固，抗震性高。

3.2 反弧形屋面板支雙層模板，上層屋面板要加豎向立桿抵消豎向浮力作用

為了確保反弧形屋面板混凝土澆筑密實，無蜂窩、麻面、孔洞等現象，觀感良好，對于縱向長度在15～54.4m的屋面板要支雙層模板，上層屋面板要加豎向立桿抵消豎向浮力作用，其澆筑混凝土順序也有創新，分縱向和橫向。

3.3 木龍骨裝飾扣蓋板安裝有特色

在豎向木龍骨骨架和橫向木龍骨安裝完畢后，在木龍骨內安裝配套的鋁合金框，并安裝玻璃，最后在木龍骨與玻璃外表面采用大型裝飾扣蓋板封閉，此做法也較獨特。

4 具體施工工藝

4.1 施工工藝流程

圓弧屋面板施工工藝流程為：木龍骨原材前期處理→木龍骨加工廠制作→木龍骨、玻璃等構件運輸→木龍骨規格、尺寸進場驗收→現場檢查預埋件數量、位置并調整→現場豎向木龍骨安裝、就位→橫向木龍骨安裝→木龍骨與弧形屋面板頂部節點處理→玻璃安裝、木蓋板安裝→木龍骨幕墻驗收。

4.2 超高超大截面實心木龍骨幕墻施工操作要點

4.2.1木龍骨原材前期處理

采用俄羅斯樟子松，采用膠合工藝施工的超大截面木龍骨還可采用加拿大花旗松，這2種材質可采用膠合工藝加工制作(膠合工藝適用于大截面木龍骨)。

幕墻構件設計時，應盡可能采用較大截面形狀，以提高耐火極限。目前裝飾性木龍骨防火主要是采用防火劑浸注或涂防火漆，如丙烯酸乳膠防火漆，在 100～200℃溫度下能分解出磷酸使木材脫水炭化，減少可燃氣體的形成，在 250℃ 左右能膨脹起泡，形成蜂窩狀的防火隔熱層。所以一般優先采用防火漆及防火劑浸注木龍骨。

由于白蟻對潮濕的木材危害嚴重，所以采取構造上的防潮措施，使木構件與水源隔斷, 對減小白蟻危害有一定效果，但構造上的防潮對防蟲僅是一種輔助措施，還需對木龍骨周邊土壤進行化學處理或設置白蟻誘餌系統。在建筑幕墻構件設計時，需根據生物危害區域采取相應的防蟲蛀措施，如采用木材防腐劑，可有效保護木材，延長木龍骨壽命。防腐劑要刷或噴在木龍骨表面，在涂刷過程中，必須在干燥天氣使用，但不能在已刷過油漆或清漆的木龍骨表面涂刷。

對木龍骨經過防潮、防腐、防火、防白蟻處理后，加工廠再選取表面質量合格、無裂縫、花紋均勻的樟子松加工木龍骨。

4.2.2木龍骨加工廠制作

設計院下發幕墻專業施工圖紙，由幕墻專業廠家進行圖紙深化設計，由于橫、豎向木龍骨是通過膠合工藝制作，在需放入玻璃的位置會根據設計尺寸預留玻璃槽，然后采用膠合工藝加工制作，從而提前預留出玻璃位置槽口。在加工過程中提前采取膠合工藝，可有效防止木龍骨開裂。

由于景德鎮市地處南方，潮濕環境和白蟻環境下，本工程對木龍骨需進行防潮、防白蟻處理。為了減少木龍骨表面跟水和大氣的接觸，并減少污物附在木龍骨上，保持龍骨美觀及延長使用壽命，在木龍骨進行防潮、防腐、防火、防白蟻處理后，木龍骨采用亞光清漆露木紋，采用專門的耐候防水漆，防火使用透明防火涂料，即防火清漆，在其表面再罩1層透明清漆，避免運輸和施工過程中木龍骨受到污染。木龍骨要根據部位、規格、型號進行編號。

4.2.3木龍骨、玻璃等構件運輸

由于木龍骨構件截面尺寸很大，且為實心，其自重較大，還有些木龍骨細長，因此木龍骨和大塊玻璃運輸時，要選擇加長的運輸車輛，確保此木龍骨和大塊玻璃在車尾無外露現象。玻璃一律放在架子上側放。木龍骨運輸時，其底部要放墊木。另外，所有木龍骨表面要纏好泡沫塑料，防止木龍骨清漆在運輸過程中出現剮蹭和由于剎車而遭到撞擊產生變形，此外防止運輸過程中下雨導致木龍骨受污染等。

4.2.4木龍骨規格、尺寸進場驗收

1)總包單位對幕墻專業分包運進施工現場的木龍骨進行規格、型號、位置、外觀質量、防腐、防火處理等的檢查，對于俄羅斯進口樟子松還要檢查檢疫檢驗報告和商檢報告等。

2)木龍骨和玻璃運到施工現場后，根據所在會議廳位置，材料要分別碼放到相應會議廳內，在多雨季節安裝時，不要放在室外，同時，碼放在會議廳內時，也要在底部加墊木，防止地磚勾縫，清洗地面時將水濺到木龍骨上。由于木龍骨構件截面尺寸都較大，現場碼放時，最高不得超高3層，以免將龍骨壓變形。在安裝前要將木龍骨按層堆放好，堆放時要適當傾斜，以免木龍骨傾覆。木龍骨卸車后表面的泡沫塑料膜不要立刻揭掉，要等安裝時再去掉，以防木龍骨受潮等。

3)木龍骨安裝前，采用BIM模型核對其型號、規格、位置等，以確保位置正確。

4.2.5現場檢查預埋件數量、位置并調整

1)反弧形屋面板支模時，兩側端部梁吊模采用鋼管對撐，對撐縱方向間距1 500mm，抵消水平側壓力，豎向立桿間距1 500mm，輔助抵消豎向浮力和穩定水平對撐鋼管，確保澆筑完清水混凝土后，反弧形形狀符合設計要求，反弧形屋面兩側端部梁吊模如圖1所示。

圖1 反弧形屋面兩側端部梁吊模

2)對于反弧形會議廳屋面板，縱向長度在15～54.4m時要支設屋面板圓弧底模、底層木紋肌理板和圓弧上層多層板，即雙層模板，其澆筑順序為縱向從兩端向中間對稱澆筑，橫向是從最低點向最高點進行澆筑，確保反弧形形狀符合設計要求。

3)澆筑弧形屋面板混凝土時，由于振搗作用，預埋件往往發生偏移，其定位難精確，因此可用鐵絲將埋件與弧形屋面板結構鋼筋綁扎牢固，然后對預埋件點焊，確保預埋位置準確。預埋件埋設好后，在澆搗混凝土時，派專人進行監護、檢查，時刻注意對預埋件的保護。振動棒在預埋件邊應延長振搗時間，使預埋件周圍混凝土密實。

4)弧形屋面板頂部焊接連接件：焊接連接件時必須按操作規程施工，隨時檢查焊縫是否嚴密，是否符合施工要求，焊完后要將焊渣及時敲掉。同時，操作人員還要做好安全防護工作，注意防火，焊接前管理人員要開動火證，現場要有專人看火。

5)木龍骨安裝前，先清理弧形屋面板上的預埋件，使預埋件露出金屬面，并檢查預埋件周圍屋面板、墻體的平整度。

6)檢查預埋位置及數量是否與設計圖紙相符，預埋件的中心線允許偏差為20mm。如發現預埋件偏移過大，要及時補焊。

4.2.6現場木龍骨安裝、就位

1)焊接連接板 將連接板與屋面板上部預埋件進行焊接固定，下部連接板與結構梁或樓板上的預埋件焊接牢固。焊接完畢要對焊縫檢查有無漏焊現象，最重要的是檢查是否有變形現象，變形嚴重時要重新焊接連接板。由于連接板與屋面板預埋件焊接時會產生高溫，冷卻后出現殘余變形。要消除殘余應變，特別是圓弧折線的部位等，因此必須等焊接完畢，溫度降低后才能安裝豎向木龍骨。

2)二次防腐處理 防腐處理的范圍是所有可能出現腐蝕的地方，由于電焊破壞了原有預埋件鍍鋅層，因此要進行二次防腐處理。防腐處理時不能單獨考慮焊縫位置，同時要考慮整個結構，每個連接件的位置都要進行防腐處理，處理時要刷2～3道無機富鋅底漆，然后刷防火漆。

3)安裝豎向木龍骨 ① 三維方向調整豎向木龍骨 木龍骨初步就位：對于大截面木龍骨，安裝時，要用電動倒鏈、手動倒鏈或叉車配合安裝人員，將大型木龍骨吊起或托起，然后用安全繩拉住(安全繩必須經過復試，其強度確保吊運超高超大實心木龍骨過程中不發生斷裂)，緩緩將木龍骨運至安裝位置。木龍骨初步就位后對其進行調整，調整的標準為橫平、豎直、面平，施工人員在三維方向用經緯儀檢查安裝垂直度偏差是否在允許偏差范圍內。每天安裝前都要對安裝工人進行安全交底等。②豎向木龍骨穿螺栓固定木龍骨頂部、底部 豎向木龍骨就位后，將其底部和頂部分別與連接板插接。先將頂部連接板插入木龍骨預留的凹槽，定位后將M20熱鍍鋅螺栓插入連接板與木龍骨預留孔，M8螺母固定連接后擰緊螺栓，固定頂部木龍骨，垂直度調整后，下部將M20熱鍍鋅螺栓插入連接板與木龍骨預留孔凹槽，然后將連接板與預埋件焊接，最后擰緊下部M8螺母固定底部木龍骨。頂部、下部木龍骨螺栓為3～6個孔，孔徑為8～12mm。超大截面木龍骨頂部與屋面板頂面預埋件螺栓固定如圖2所示，超大截面木龍骨底部與地面預埋件螺栓固定如圖3所示。木龍骨底部和頂部與連接板插接，此連接屬于剛柔并濟連接方式，具有創新性，安裝如圖4所示。

圖2 超大截面木龍骨頂部與屋面板連接節點

圖3 超大截面木龍骨底部與地面板連接節點

圖4 超大截面木龍骨安裝

木龍骨截面尺寸大，一方面充當骨架，作為固定玻璃支架，起支撐和固定玻璃的作用；另外，木龍骨起遮陽扇作用，其形狀為楔形，如圖5所示。由于超高超大截面實心木龍骨自重很大，最重龍骨達2.8t，因此，捆綁龍骨時必須用合格的繩帶捆綁。

圖5 超大截面(400mm×900mm)木龍骨

4.2.7橫向龍骨安裝

豎向龍骨安裝保護完畢后便要進行橫向龍骨安裝準備。橫向龍骨安裝是否準確取決于標高定位的準確與否。根據木龍骨分格圖紙及加工圖確定位置計算橫向龍骨標高，根據樓層標高計算出橫向龍骨位置并在主龍骨上標出。豎向龍骨安裝完畢后，將8mm厚T形或L形轉接角碼與主龍骨用螺栓固定，然后安裝橫向龍骨，將橫向龍骨上的螺栓孔位與轉接角碼上的螺栓孔位對準，用不銹鋼螺栓穿入并逐漸擰緊，同時注意，觀察橫向龍骨的就位情況，調整好各配件的位置以保證橫向龍骨的安裝質量。橫、豎向木龍骨間的榫接做法，以及豎向龍骨有凹槽，橫向龍骨插進凹槽，橫、豎向龍骨重合處穿螺栓擰螺母，此種方法完全沿用了中國古代木結構的連接方式，具有較好的抗震性。

同時注意，觀察橫向龍骨的就位情況，調整好各配件的位置以保證橫向龍骨的安裝質量。橫、豎向龍骨采用榫接，并通過8mm厚焊接連接件連接，橫向與豎向龍骨連接節點如圖6所示，豎向與橫向龍骨連接節點如圖7所示，橫、豎向木龍骨如圖8所示。

圖6 橫向與豎向龍骨連接節點

圖7 豎向與橫向龍骨連接節點

圖8 橫、豎向木龍骨三維示意

4.2.8木龍骨與弧形屋面板頂部節點處理

豎向木龍骨安裝過程中，針對木龍骨與清水混凝土弧形屋面板交接面縫隙過大問題(由于下料尺寸偏差及清水混凝土澆筑偏差所致)，導致木龍骨安裝無法保證嚴密性，為此對于現場縫隙≤20mm，可采取用聚氨酯發泡劑填充弧形屋面板與弧形玻璃之間的縫隙，其立面如圖9a所示，節點如圖9b所示；對于現場縫隙>20mm或木龍骨尺寸小，可采取人工切割弧形木墊片，木墊片表面涂刷三聚氰胺膠或酚醛膠，塞入木龍骨頂部，以減小縫隙，可有效避免“熱橋”，滿足氣密性、水密性要求。可通過BIM技術，對幕墻玻璃板塊進行模擬，計算出弧形玻璃頂部尺寸，加工時確保幕墻與弧形屋面板交接處節點嚴密；另外，連接件與木材間采用防腐墊片隔離，木材與混凝土接觸面墊三元乙丙橡膠(EPDM)膠片隔離，避免積水腐蝕。同時，對幕墻進行“四性”試驗，確保材料合格。

圖9 玻璃與弧形屋面板頂板

4.2.9玻璃安裝、木蓋板安裝

在豎向木龍骨骨架和橫向木龍骨安裝完畢后，開始在木龍骨內安裝配套的鋁合金框，鋁合金框外面壓入第1層橡膠壓條，然后進行玻璃安裝，玻璃卡在木龍骨與木龍骨間的凹槽內或遮陽扇間內嵌槽內，玻璃安裝完畢后，安裝第2層橡膠壓條，最后在木龍骨與玻璃外表面采用大型木蓋板封閉。對于大塊玻璃、木蓋板需要使用吊鏈和升降車輔助安裝。橫向龍骨裝飾扣蓋板連接節點如圖10所示。

圖10 橫、豎向龍骨裝飾扣蓋板連接三維示意

5 質量控制

5.1 質量控制標準

1)由于目前國內還沒有木龍骨相關施工規范，因此質量控制與驗收可參照GB 50005—2017《木結構設計標準》、GB/T 50708—2012《膠合木結構技術規范》及GB/T 38704—2020《建筑木框架幕墻組件》的規定執行。

2)木龍骨工程質量驗收記錄包括： ①檢查木龍骨防腐、防蛀、防火質量驗收記錄；② 質量控制點，如表1所示。

表1 質量控制點

3)從安裝過程到安裝完后，全過程進行質量控制，驗收內容包括：①木龍骨板面質量是否合格，縫大小是否符合設計要求，表面縫隙是否橫平豎直；②木龍骨柱安裝的允許偏差應符合表2規定。

表2 木龍骨安裝的允許偏差

5.2 質量保證措施

5.2.1木龍骨質量檢查內容

1)木龍骨規格數量是否正確，木龍骨編號是否與編號圖相符，木龍骨堆放是否安全、可靠，是否有已損壞木龍骨。

2)三維誤差是否在控制范圍內，木龍骨型號是否正確，該更換的是否更換。

3)橫向龍骨安裝完成后要對其進行檢查，主要檢查內容為：橫向龍骨的就位是否有偏差，橫向龍骨是否水平，橫向龍骨外側面是否與豎向龍骨外側面在同一平面上等。

5.2.2在豎向龍骨預埋件焊接時要控制變形確保焊接質量

木龍骨安裝前要制定詳細的控制加固變形施工措施：豎向龍骨加固時，由于電焊會產生高溫，有高溫就會產生冷卻后殘余變形，因此點焊開始和結束位置、點焊時焊接完畢，焊接件表面溫度與常溫一樣時，才可進行木龍骨安裝等工序。

6 效益分析

采用超高超大截面實心木龍骨雖成本高，但其兼有遮陽扇作用，減少了門窗遮陽扇的設計和施工，節能環保，工期提前10d，符合綠色施工要求。施工中，項目部嚴格按GB/T 50640—2010《建筑工程綠色施工評價標準》和GB/T 50905—2014《建筑工程綠色施工規范》規定進行施工，減少了大量的建筑垃圾，對環境保護有極大的促進意義。

7 結語

景德鎮紫晶國際會議中心項目采用超高超大截面實心木龍骨幕墻，使建筑物與大自然有機融合，解決了超高超大截面自重大、木龍骨加工階段防潮、防腐、防火、防白蟻處理、木龍骨底部和頂部與預埋件上焊接的連接板插接，橫向與豎向龍骨采用榫接的重難點問題，具有較好的指導作用和社會意義，為類似工程施工積累了經驗，值得推廣。