橢圓形建筑幕墻體系關(guān)鍵施工技術(shù)研究

柳 俊 （上海建工二建集團(tuán)有限公司，上海 200080）

0 引言

幕墻體系是建筑外裝飾的重要組成部分，它能在保證建筑整體質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)建筑的外形進(jìn)行美化，從而提升建筑整體視覺(jué)效果[1-2]。隨著建筑結(jié)構(gòu)不斷朝著異形化、個(gè)性化發(fā)展，為契合建筑外觀形式，幕墻造型與材料也逐步多樣化[3]。傳統(tǒng)的幕墻形式以框架式為主，單元式幕墻則是在傳統(tǒng)幕墻施工方法基礎(chǔ)上形成的一種新型施工工藝。

1 工程概況

吉安國(guó)貿(mào)中心項(xiàng)目總建筑面積220953m2，主要由辦公、酒店主樓、公寓附樓及商業(yè)裙房組成。附樓幕墻工程玻璃面積約12000m2、鋁板約2050m2，地下2 層，地上27 層，建筑高度99.75m，框架-核心筒結(jié)構(gòu)，裙房地上4 層，建筑高度22.65m，框架結(jié)構(gòu)。

圖1 項(xiàng)目效果圖

幕墻體系主要包含玻璃幕墻系統(tǒng)、采光頂系統(tǒng)、玻璃雨棚系統(tǒng)和鋁合金門(mén)窗系統(tǒng)。豎明橫隱構(gòu)架式玻璃幕墻系統(tǒng)分布在裙房一至五層各立面以及附樓各立面。采光頂系統(tǒng)分布在建筑裙房五層屋面，玻璃雨棚系統(tǒng)分布在建筑東、西、北立面主入口部位，鋁合金門(mén)窗系統(tǒng)分布在附樓建筑南、北立面。墻面板大部分材料為6 較低透光(LOW-E)+12A+6mm中空鍍膜玻璃。

圖2 附樓西立面分格圖

2 主要施工工藝

2.1 主要工藝流程

圖3 玻璃幕墻施工流程圖

2.2 施工工藝

①測(cè)量放線

根據(jù)建筑物的中線及標(biāo)高進(jìn)行放線，對(duì)已施工完成的土建結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核。根據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)高基準(zhǔn)線測(cè)放埋件標(biāo)高中心線，檢查埋件標(biāo)高偏差。根據(jù)建筑中線測(cè)放幕墻立柱軸線，檢查埋件左右偏差[4]。對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行整理，確定調(diào)整處理方案對(duì)幕墻立柱進(jìn)行分隔。

②埋件施工

埋件位置應(yīng)安裝準(zhǔn)確、牢固，埋件的標(biāo)高偏差應(yīng)小于10mm，埋件的軸線偏差應(yīng)小于20mm。施工時(shí)，連接件與預(yù)埋件采用焊接方式連在一起，對(duì)于所用焊條規(guī)格型號(hào)、焊縫高度均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，并應(yīng)做好隱蔽工程記錄[5]。

③立柱、橫梁安裝

幕墻立柱與主體預(yù)埋件通過(guò)連接件連接，連接后應(yīng)進(jìn)行緊固調(diào)整[6]。安裝后的立柱標(biāo)高偏差應(yīng)小于3mm，水平偏差應(yīng)小于2mm，豎向偏差應(yīng)小于3mm。相鄰兩根立柱的標(biāo)高偏差應(yīng)小于3mm，軸線偏差應(yīng)小于2mm，同層立柱的最大標(biāo)高偏差應(yīng)小于5mm。

幕墻橫梁兩端的連接件、彈性橡膠墊片應(yīng)安裝在立柱預(yù)定的位置，確保安裝牢固，其接縫采用密封膠密封。相鄰兩根橫梁的標(biāo)高偏差應(yīng)小于1mm，同層橫梁安裝由下向上進(jìn)行，當(dāng)幕墻幅寬不大于35m 時(shí)，標(biāo)高偏差應(yīng)小于5mm，當(dāng)幕墻幅寬大于35m 時(shí)，標(biāo)高偏差應(yīng)小于7mm。

④保溫防火材料安裝

龍骨安裝完成后進(jìn)行防火材料的安裝。安裝墻面保溫時(shí)，先將保溫巖棉固定，再鋪設(shè)背襯板，要求緊密、牢固，并注意相鄰接口。安裝背襯板時(shí)應(yīng)注意與立柱或橫梁的接口，縫隙不能過(guò)大。安裝防火材料時(shí)，先將防火鍍鋅板固定，然后鋪防火棉，最后進(jìn)行頂部封口處理即安裝封口板。

⑤結(jié)構(gòu)玻璃裝配組件安裝

確定玻璃板塊在立面上的軸線標(biāo)高，并在主框格上劃線。用壓塊把玻璃板塊臨時(shí)固定，壓塊間距不大于300mm，上壓塊時(shí)要注意鉆孔，螺栓采用M6×20不銹鋼機(jī)械螺栓，然后對(duì)板塊位置進(jìn)行微調(diào)，最終達(dá)到橫平豎直和面平[7]。

⑥耐候硅酮密封膠嵌縫

充分清潔板材間縫隙和粘結(jié)面，為調(diào)整縫深，避免粘膠，縫內(nèi)填充泡沫塑料棒。為保護(hù)玻璃不被污染，提前在縫隙兩側(cè)貼保護(hù)膠紙。注膠后將膠縫表面抹平，注膠完畢后盡快將保護(hù)紙撕掉，若玻璃被密封膠污染，可采用溶劑擦拭。

⑦避雷節(jié)點(diǎn)施工

用砂皮打去立柱與40×2 柔性導(dǎo)電銅索連接處的陽(yáng)極氧化物，采用Ф10 圓鋼將均壓環(huán)與主體結(jié)構(gòu)引下線連接，焊接時(shí)采用對(duì)面焊，電焊長(zhǎng)度應(yīng)大于100mm，焊接后用Ф12圓鋼將立柱與均壓環(huán)連接。

⑧幕墻清洗

整體玻璃幕墻施工完畢后，由上至下進(jìn)行一次室外全面清洗。玻璃清洗用中性清洗劑，鋁合金型材用型材清洗劑，清洗劑之間不能混用。清洗前應(yīng)先檢查清洗劑對(duì)鋁合金無(wú)腐蝕作用，清洗后再用清水洗凈。

3 重難點(diǎn)分析及解決措施

3.1 附樓頂鋼結(jié)構(gòu)

①重難點(diǎn)分析

附樓頂鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分布于附樓東立面、西立面和南立面頂層結(jié)構(gòu)梁部位，此鋼結(jié)構(gòu)箱梁最大跨度為12.22m，懸挑離于103.4m 高主框架柱上，最大箱梁重約2.5t。鋼結(jié)構(gòu)橫梁結(jié)構(gòu)懸挑長(zhǎng)、重量大，要在塔吊拆除后將此鋼箱梁提升超110m 的構(gòu)架梁放至樓面，再分別移至每個(gè)箱梁安裝基礎(chǔ)柱之間，確保現(xiàn)場(chǎng)安裝順利。

②解決措施

a.鋼箱梁吊裝

采用400t 汽車(chē)吊進(jìn)行鋼箱梁吊裝，鋼箱梁采用450mm×450mm×14mm鋼板焊接而成，中間每800mm 加焊一格420×420×14 襯板、后置埋板采用1000mm×600mm×20mm 鋼板，后置埋板通過(guò)M25×280mm 化學(xué)螺栓固定，鋼箱梁與后置埋板滿焊連接，鋼箱梁四周分別采用3 塊200×300×20 肋板滿焊固定。兩跨箱梁中間分別加撐450mm×450mm×14mm 箱型鋼柱，鋼柱立于樓頂圈梁上沿，采用600mm×600mm×20mm 后置埋板、M25×280mm化學(xué)錨栓與圈梁連接。

b.鋼箱梁安裝

箱梁在樓面采用手動(dòng)葫蘆多點(diǎn)固定拉升到柱面后置埋板指定位置，在拉升之前樓面搭設(shè)鋼管腳手架防護(hù)，腳手架縱向全長(zhǎng)約80m，寬度6.5m。

3.2 玻璃幕墻縱向承重懸掛梁

①重難點(diǎn)分析

構(gòu)件式玻璃幕墻橫向裝飾條距玻璃幕墻完成面挑出200mm，采用50mm×100mm×140mm×8mm 厚L 型鋼板連接固定于立柱上。現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量好壞，直接影響工程外觀質(zhì)量效果，如何保證施工過(guò)程中橫向裝飾線的平整度是施工的重點(diǎn)。

②解決措施

a.測(cè)量放線

基于施工坐標(biāo)系，計(jì)算各立柱中心和控制點(diǎn)的理論坐標(biāo)，運(yùn)用極坐標(biāo)原理對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行放樣。

運(yùn)用全站儀對(duì)已經(jīng)安裝的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果與結(jié)構(gòu)控制點(diǎn)的理論坐標(biāo)進(jìn)行比較，對(duì)超過(guò)誤差界限的結(jié)構(gòu)逐一校正。

運(yùn)用全站儀數(shù)據(jù)采集器、接口技術(shù)使全站儀和計(jì)算機(jī)相聯(lián)，在計(jì)算機(jī)上建立準(zhǔn)確的構(gòu)件三維立體圖，并以此作為材料下單的依據(jù)。

b.過(guò)程中控制

針對(duì)橫向裝飾線條的安裝，施工過(guò)程中采用拉設(shè)魚(yú)絲線進(jìn)行偏差控制及安裝平整度的控制。

3.3 裙房采光頂幕墻

①重難點(diǎn)分析

采光頂系統(tǒng)主要分布于裙房屋面局部位置，主龍骨采用250mm×100mm×8mm 矩形鋼通，副龍骨采用100mm×100mm×6mm 方形鋼通，面板采用Low-E+12A+6+1.14PVB+6mm 中空鋼化夾膠玻璃，玻璃通過(guò)結(jié)構(gòu)膠與鋁合金副框連接固定于鋼結(jié)構(gòu)上，造型新穎獨(dú)特，材料組織、施工安裝難度大，如何確保現(xiàn)場(chǎng)施工的順利進(jìn)行、措施得當(dāng)是施工難點(diǎn)。

②解決措施

a.鋼梁的安裝及就位

為便于采光頂鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)施工安裝，節(jié)省工期，保證工程質(zhì)量，計(jì)劃將主鋼梁龍骨在施工部位分段焊接，施工現(xiàn)場(chǎng)拼裝后整體吊裝。吊裝計(jì)劃借助汽車(chē)吊進(jìn)行。

主龍骨吊裝就位后，位置檢查確認(rèn)無(wú)誤后連接固定。再進(jìn)行次龍骨焊接，最終將鋼梁連接成為一個(gè)整體，檢查驗(yàn)收后，開(kāi)始下一工序的施工安裝。焊接施工前，需在采光頂上部搭設(shè)施工生命線，下方搭設(shè)安全兜網(wǎng)。

b.面板安裝

龍骨整體安裝完成后，進(jìn)行校驗(yàn)，確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行玻璃面板安裝。面板安裝前在龍骨上方鋪設(shè)馬道，由中間向兩側(cè)倒退施工。

3.4 附樓收口鋁板

①重難點(diǎn)分析

收口鋁板主要分布于附、樓頂部收口及裙房1 樓檐口位置，收口鋁板在幕墻立柱頂口，均要玻璃幕墻完工打膠后收口，且外墻吊籃必須要移除后才能裝板，高度均在100m 高空以上，且鋁板為空間折線形鋁板，板塊分格較多，無(wú)論是加工、防變形控制以及定位都是施工的難點(diǎn)。

②解決措施

a.鋁板加工

計(jì)算空間折線鋁板面積和下料尺寸，首先按施工圖上的鋁板分格將鋁板構(gòu)件分成若干加工單元，然后根據(jù)建筑圖紙及工藝設(shè)備狀況，利用專(zhuān)用軟件設(shè)計(jì)每個(gè)加工單元的加工圖，工廠加工時(shí)根據(jù)加工圖的加工尺寸大小和允許偏差將鋁板再細(xì)分成若干個(gè)“小塊”，再找出若干個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。第三，根據(jù)坐標(biāo)求出需要嚴(yán)格控制的尺寸、角度及形狀。第四是根據(jù)坐標(biāo)和“小塊”，計(jì)算本加工單元的展開(kāi)面積并對(duì)鋁板進(jìn)行放樣。

根據(jù)鋁板的展開(kāi)面積用電腦排料，做到優(yōu)化下料，提高材料利用率。

采用數(shù)控激光切割下料，由于鋁板板塊呈空間折線，如采用邊緣為直線型的鋁板彎曲，會(huì)造成較大的誤差，為減少這種加工誤差，先將板塊切割成邊緣為弧線型的鋁板，然后再進(jìn)行加工。

b.防變形控制

對(duì)于板塊較大的鋁板，必要時(shí)在板塊的折邊處增設(shè)邊肋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，并保證鋁板的制作質(zhì)量，鋁板幕墻板塊的補(bǔ)強(qiáng)中肋應(yīng)為浮動(dòng)連接。

c.施工安裝

裙樓一樓檐口鋁板距離結(jié)構(gòu)面為1.68m，最大的不連折邊寬度達(dá)到了1.8m，因懸挑距離大，而且是吊底，故采用液壓升降機(jī)籃進(jìn)行裝飾鋁板的安裝。

3.5 弧形部位玻璃幕墻

①重難點(diǎn)分析

附樓、裙房圓弧位置各4 個(gè)，共計(jì)8個(gè)，弧度均不統(tǒng)一，一個(gè)間距一個(gè)半徑，轉(zhuǎn)角位置處玻璃面板、鋁板面板采用圓弧做法來(lái)構(gòu)造外觀造型，如何保證外觀、精度等質(zhì)量是施工的重點(diǎn)、也是難點(diǎn)。

②解決措施

針對(duì)項(xiàng)目弧形幕墻造型特點(diǎn)，深化設(shè)計(jì)時(shí)采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，在工程設(shè)計(jì)、測(cè)量加工、安裝全過(guò)程中進(jìn)行精確控制，保證幕墻的外觀效果。

圖4 玻璃熱彎爐模具

弧形玻璃是將平面玻璃加熱軟化，在定型化模具中成型，再經(jīng)退火制成的曲面玻璃，掌握好成型溫度和彎曲成型時(shí)間是保障弧形玻璃成型質(zhì)量的關(guān)鍵。

弧形鋁型材是將傳統(tǒng)模具上的工件輸送帶制作成一邊長(zhǎng)、一邊短，以便出料時(shí)由于兩邊阻力不等造成鋁料被擠壓出來(lái)時(shí)一邊出料快、一邊出料慢，從而形成一個(gè)弧度。再通過(guò)調(diào)整定位夾具的位置，使擠壓出來(lái)的弧形鋁型材達(dá)到設(shè)計(jì)弧度尺寸要求。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)建筑物外觀多樣性的追求越來(lái)越高，建筑的外形結(jié)構(gòu)也越發(fā)復(fù)雜，橢圓形結(jié)構(gòu)、弧形結(jié)構(gòu)也成為建筑設(shè)計(jì)的重要元素之一。依托吉安國(guó)貿(mào)中心項(xiàng)目，針對(duì)橢圓形幕墻的安裝施工，過(guò)程嚴(yán)格把控施工工藝流程，對(duì)技術(shù)重、難點(diǎn)進(jìn)行深入分析，通過(guò)一系列措施有效解決了上述問(wèn)題，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求的裝飾效果，可為行業(yè)其他弧形幕墻安裝施工提供參考依據(jù)。