鋼結構幕墻一體化設計施工技術

李昊研 吳建書 林泉 陳奧 陳振剛

摘? 要：隨著城市化建設的不斷加快，城市內建筑的工程量攀升，工程中鋼結構與幕墻的應用技術也在不斷改進。鋼結構與幕墻板塊相互組合使用，達到了靈活多變的效果，能夠滿足更精美、更豐富的設計方案與需求，廣泛應用于當下的建筑工程之中。文章主要研究鋼結構與幕墻一體化設計施工技術，并提出相應策略以求提高施工方案的可操作性，解決鋼結構與幕墻施工的銜接問題并大大提高建筑工程的施工質量與美觀度。

關鍵詞：鋼結構;幕墻;一體化設計施工

引言：建筑的施工與設計過程內容繁雜，工程量大。在進行幕墻的安裝時，一定要由鋼結構作為基礎骨架進行轉接件焊接作業。但這種施工方式的效率不高，且對建筑質量有一定影響。因此，在施工技術方面，施工方進行了鋼結構幕墻一體化設計施工技術的探索。實現鋼結構幕墻一體化設計施工，不僅可以提高施工的效率，還能夠降低施工成本，獲得更高的經濟效益。

一、建筑施工中鋼結構幕墻的現存問題

鋼結構框架具有承重梁柱位置靈活的特點，但其節點過多，也導致結構較為復雜。在幕墻的板塊中，預埋件、轉接件包括龍骨框架體系都依附于主體結構，結構更為復雜。從傳統的施工技術上來看，鋼結構與幕墻是分隔開的、分別作為獨立的個體進行施工的，兩者之間的銜接很難做到完美，也存在較為明顯的問題。

問題一：施工現場，幕墻的埋件與轉接件在與鋼結構進行焊接時產生的高溫與電弧，往往會破壞結構的防腐層以及防火層，直接影響結構的使用壽命，降低其耐久度。隨著結構焊接點的增多，焊接收縮應力的不斷疊加也會導致結構的安全性降低，使工程質量降低。

問題二：幕墻與鋼結構兩大系統分別作業，在銜接的過程中，鋼結構會與幕墻的骨架體系產生空間碰撞沖突，需要再次返工或在保證質量的前提下，調整幕墻的結構體系。這種情況的出現會直接影響到工程的質量與后續施工情況，同時也使施工建筑的效果大打折扣，更會造成時間成本與資源的浪費，提高經濟成本，拖慢施工進度。

二、鋼結構幕墻一體化設計

三亞崖州灣南繁科技城完全學校位于教育科研用地內，距離海南環島高速崖城3.5km左右。該項目總面積為1.0913778x105㎡，計容面積為8.735015x104㎡，底層架空區域面積為1.150928x104㎡，地下建筑面積為1.087642x104㎡，地上總建筑面積為9.826128x104㎡。建筑包括4棟教學樓、4棟宿舍樓、1棟行政樓、1棟1000座報告廳、1棟風雨操場、1棟看臺以及1棟食堂、1棟教師公寓。其中風雨操場、看臺、報告廳z主體結構為鋼結構，外立面采用石材、鋁板、水泥纖維板作為幕墻。計劃將學院鋼結構幕墻模型構建的不同程度分為兩個環節進行。

環節一以構建設計模型為主，環節二則是對模型進行深化。

構建設計模型主要是為了能夠從源頭上解決幕墻與鋼結構兩大板塊在銜接中的空間碰撞沖突問題。在具體的分析過程中，主要涉及到的結構有表皮和主構件。構建完鋼結構主體的梁柱框架與幕墻骨架體系和表皮后，對兩大體系進行合模。這一階段的模型創建完成后，設計師就可以通過軟件的測試功能模擬兩項體系的空間位置，判斷其空間關系的和諧度。如若在模型測試的過程中發現產生沖突的部分，設計師就能科學調整模型設置，優化空間布局，在圖紙上加以改動，及時調整設計方案，既能夠增加設計方案的精準度，有利于后續施工作業，又能在施工前發現原方案可能出現的問題并及時處理，有利于提高工程質量并縮短工期。

深化模型是處理好幕墻與鋼結構兩大系統的空間碰撞問題的后續環節。對模型進行深化后，可以依照確定好的模型，更改設計圖紙，并對建筑材料的采購清單進行整理。因此，深化模型不僅僅是對模型的整體結構進行深化，更是對模型結構的每一細節點進行深化，設計師需要對各個零部件進行精確的數據標注。比如在鋼結構梁柱連接點、幕墻骨架系統等的模型建立并檢測完成后，再對模型進行相關細節的補充與完善，最后導出鋼結構幕墻一體化設計施工圖紙，對所需零件的尺寸及相關要求進行整理，應用于原料采購方面，可以避免資源的浪費。在深化模型階段，對于幕墻及鋼結構系統的缺陷，例如防水防腐層的薄弱部位，可以在后續的施工計劃中進行重點強化，提高工程質量。

三、鋼結構幕墻一體化施工

1、安裝現場預埋件

在鋼結構的安裝過程中，由于幕墻分隔的具體位置不同，因此會有一部分埋件安裝于土建混凝土梁之內，后期的土建搭接與幕墻作業才更好展開。如果在施工過程中，施工方需要利用后置式埋件，就會降低連接的牢固性，而且由于埋件置于混凝土梁之中，現場打孔作業進行時會破壞這些部位的混凝土結構，對施工的效率及質量造成不利影響。在實際的施工過程中，施工方對施工現場進行預埋件處理，就能夠更好地保證埋件位置的合理性，處理好土建施工與埋件作業的銜接部分。

2、轉接件部位的螺栓孔保護性施工

施工現場需要對樓板進行澆筑作業，因此預留的連接件部位的螺栓孔極易被混凝土堵塞。即便在模型設計環節合理規劃預留洞口的尺寸，但因實際施工技術的影響，難免會出現問題。在具體的施工環節，施工方需要對螺栓口進行一定的操作，通常為定制鋼盒并科學作業。具體做法為：先在預留的螺栓洞口放置鋼盒后再對樓板進行混凝土澆筑，待混凝土開始凝結，再將鋼盒從其中取出，以便于后續安裝轉接件。至于定制鋼盒，為達到重復利用的目的，可以在鋼盒上方設計兩個螺栓洞口，使抽出鋼盒的受力點較為均勻，更易完成此操作，提升工作效率。

3、鋼結構龍骨安裝環節

建筑物頂部結構結束施工后，外側會有龍骨安裝需要。由于這部分的鋼龍骨獨立于主結構存在，若進行獨立安裝可能會產生變形的現象，影響后續的施工作業。且由于建筑物頂部位置較高，室外施工不利于安全作業。為避免發生事故或出現變形現象，施工方可以在地面對鋼龍骨與鋼結構進行焊接處理，在進行吊裝作業。

4、安裝幕墻的防火隔斷角鋼作業

建筑物的鋼梁下翼緣區域應存在幕墻的防火隔斷。具體的施工過程中，施工方需要合理安裝角鋼，發揮防火隔斷的功能。現場施工環節可以參考鋼龍骨的安裝流程，在地面進行角鋼與鋼結構主體的焊接工作之后，再進行吊裝作業。

四、結語

總而言之，作為目前建筑施工重心的鋼結構幕墻板塊，在施工方案與現場都需要注重施工的科學性與實操性。鋼結構幕墻一體化設計施工，能夠使施工工作同步展開，規避傳統施工過程中的問題，提高現場施工效率，縮短工期，節約施工成本，并有效提高工程質量，助力建筑行業的行業發展。

參考文獻

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