公共建筑不規則外立面幕墻工程施工技術研究*

胡維銘

(福建永盛設計裝飾工程有限公司 福州 350001)

現代審美的多元變化使得公共建筑不僅需要具備合格的實用性,還需要進行一定的審美設計。建筑幕墻的設計靈活性與安裝便捷性優勢在公共建筑外立面的應用更加廣泛,尤其是在滿足群眾多元審美而設定的不規則外立面上施工難度更大。關于公共建筑不規則外立面幕墻工程施工技術展開研究,對于保障公共建筑整體質量具有一定的現實意義。

1 項目概況

某城市體育館的主體部分包含比賽館、訓練館兩部分,地上3層,地下1層,建筑總高度為25.6 m,建筑四角處有懸空外挑剪力墻結構作為飛翼造型,外立面采用雙面烤瓷穿孔鋁單板幕墻、玻璃幕墻、烤瓷鋁單板幕墻、石材幕墻等多種形式。

出于建筑公共效益考慮,外立面幕墻工程施工高度高、幕墻體量大、幕墻交界面多。其中雙面烤瓷穿孔鋁單板幕墻與烤瓷鋁單板幕墻占體育館幕墻總面積的43.1%,尤其是部分不規則施工部位,施工難度更高,也是最易產生質量問題的部位。

2 不規則外立面幕墻工程施工要因

2.1 類似工程調查

為了明確不規則外立面幕墻工程施工質量問題,對近期類似建筑實際情況進行調查后,發現建筑與本項目在幕墻類型和幕墻部分曲面造型的細節與整體性方面具有相似性。

對相關工程進行調查后,在350處質量檢查點發現了72處質量問題,質量合格率僅有79.4%,具體質量問題統計情況如表1所示。

表1 幕墻質量問題統計(N=72)

2.2 要因分析

圍繞上述問題明確不規則外立面幕墻工程施工過程中存在的主要質量問題并進行因果溯源,確定了共6條末端因素:

(1)施工人員與管理人員缺乏質量管理意識。

(2)龍骨安裝標準性不足。

(3)龍骨制作與鋁板制作規范性不足。

(4)運輸過程中板塊互相碰撞。

(5)施工方案整體性、完善性不足。

(6)測量誤差。

3 對策實施

3.1 組織技術培訓

(1)組織專門的技術培訓,培訓對象包括現象施工人員以及工程技術管理人員,尤其是龍骨與鋁板安裝工藝需要進行重點培訓。

(2)培訓組織完成后,對技術管理人員進行幕墻安裝以及施工技術考核,確保參與考核人員均能夠達到合格水準。對現場施工人員進行實操考核,考核不合格工人應按照情況進行二次考核或清退出場。

(3)后置埋件安裝要點。首先查閱相關標準規范以及設計圖紙,對埋件厚度與強度進行確定,并確保鋼板與埋件的各項參數一致。當埋件位置與鋼板水平偏差超過45 mm 時,埋件的連接應采用與其強度相等的鋼板。其次,埋件預埋過程中如果產生傾斜或未與標準位置契合時,則需要采取楔形鐵片進行輔助調整。埋件傾角的統計工作完成后,需要按照埋件傾角的具體位置進行的楔形鐵片的選擇與歸類,加強施工的焊接管理。在調整過程中主要著重注意預埋件與主龍骨的契合度,確保經過調整后的預埋件能夠滿足主龍骨安裝要求。

(4)注膠要點。在注膠過程中需要注重環境溫度以及注膠速度等因素。比如硅酮密封膠過程中就需要注意外部環境溫度不要過高,如果溫度過高或處于暴曬環境下就很有可能產生膠縫起鼓的問題。為了避免這一問題應針對施工現場實際情況選擇背陰處打膠,確保注膠施工時幕墻底板的表面溫度不超過30℃。

在注膠速度方面,應按照預定的標準速度進行恒定推進,在注膠過程中應確保密封槽中的空氣排出并保證沒有氣泡。在注膠完成后對膠縫進行壓實處理,處理時間應在密封膠沒有干透前。此外,膠縫交叉處注膠后應進行抹平處理。膠縫交叉點是注膠施工的重點環節,也是導致膠水成形不連續的重點部位。對此部位的處理主要是采用人工涂抹特殊洗滌劑的方式進行處理,隨后利用特制的清潔抹布進行平整并反復擦拭,上述工序應在膠料干燥前完成。

3.2 幕墻及鋁飾線安裝措施

建筑設計中本建筑四角為懸空剪力墻飛翼造型,最高挑出平直面結構1.2 m。飛翼混凝土外部需進行雙面烤瓷穿孔鋁單板幕墻與烤瓷鋁單板幕墻施工安裝,幕墻施工高度至18.6 m。幕墻安裝常規方式為安裝成品,但因為本工程飛翼頂部結構位置作為結構洞口(見圖1),如果在下1層施工則上2層幕墻與裝飾線則需要另行施工,不僅提高了施工危險性與難度,也會一定程度上提高施工成本。

圖1 飛翼安裝部位示意圖

因此需要結合施工現場情況以及具體施工內容在結構上固定安裝卷揚機,并安裝定滑輪和立桿制作吊垂直運輸裝置。在吊裝方案設計過程中應首先考慮吊籃與軌道的距離,確保二者能夠互相配合不產生沖突。考慮到這一情況,施工吊籃人員起到的是一種輔助作用,并采用環形軌道對材料進行吊運,確保安裝固定的有效落實。在保證吊籃吊運安全進行的基礎上,提高材料吊運的可靠性與機動性。

3.3 龍骨安裝質量控制

3.3.1 基準龍骨安裝

基準龍骨安裝數應按照幕墻邊龍骨為基準,比例應在100∶5以上,數量最低不少于2個。工程開展期間的立柱固定件安裝主要使用角碼進行,在安裝緊固件前需要利用焊接或螺栓固定的方式進行埋件固定與臨時固定。當固定緊密度與固定堅實度檢驗完畢確認合格后,才能進行后續的固定措施。

3.3.2 龍骨安裝校正

立柱保證豎直并進行臨時固定后才能進行安裝,安裝過程中確保立柱豎直下端套于下立柱突出的芯柱上,并對立柱平面位置、垂直度以及豎向標高等數值進行調整。與此同時采用螺栓對連接件與緊固件進行臨時固定,立柱間的縫隙,主要可用密封膠進行填補。當所有立柱安裝完成后,對立柱表面完整度以及立柱的整體垂直度進行調查檢驗,確保以上數值能夠滿足標準規定。如果沒有滿足規定要求,則需要立即進行調整處理。立柱與同層立柱之間的最大標高偏差、相鄰立柱軸線偏差與固定點間距等都需要滿足規范標準。橫梁的兩端以及不同橫梁標高需要嚴格按照規范標準進行。

3.3.3 大面龍骨安裝

按照事先準備好的基準部位拉墨線,確保龍骨間的縱向距離滿足標準要求。與此同時,考慮風力與風向的影響控制大型龍骨的位置。確定位置后不應立即進行點焊,還需要調整龍骨水平和垂直度,確保其能夠達到標準數值。

上述內容檢查完畢后將連接件、埋件之間的連接處進行對稱滿焊。最后實施焊接防腐處理,清理焊渣以及多余雜物,按照產品說明書以及施工要求進行防腐涂層的操作。

3.4 應用BIM 技術

針對本工程幕墻體量大、形式多變等特征,施工信息更加龐大。因此,可利用BIM 技術搭建幕墻模型并進行三維環境搭建。通過對幕墻模型參數分析以及構件尺寸控制,能夠對工程信息以及幕墻信息進行靈活調整。首先進行信息化模型搭建,主要按照建筑整體廓線以及路徑等數據進行結合,相關人員可對其他細節進行補充形成建筑表面模型。模型初步構建完畢后,可根據幕墻邊界以及建筑構造厚度等模型信息進行幕墻碰撞檢測與分析。

BIM 模型建立完成后、幕墻施工各構件位置都能在模型中進行體現。通過直觀模型的體現能夠通過電腦設備進行建筑的虛擬建造,實現對物料全面統計。BIM 模型的搭建能幫助施工人員迅速生成加工數據,并確保能夠將三維數據轉化為施工坐標以及測量數字。經過模型的數據轉化以及有效搭建后,可進行專業內的碰撞測試,發現模型碰撞存在的問題。在三維環境下模型碰撞發現的問題更加直觀、全面,相關人員在設計階段就能進行修改完善,確保模型不會發生碰撞。當幕墻、鋁線安裝完成后再次測量,如果在施工過程中發現超限偏差區域應第一時間對BIM 模型進行修正并更新安裝數據。在建筑表皮模型充分搭建完成后,可按照施工人員意愿對構件進行控制并搭建BIM模型。隨后可借助相關信息化手段實現對設計方案以及施工材料采購的生成,確保施工的穩定推進與安穩運行。

4 效果檢驗

工程完工后對施工質量進行全面檢驗,共選取350處點位進行質量抽查。經過系統的整合分析后,確定不合格點位數為14個,合格點位數為336個,具體數據如表2所示。

表2 質量問題統計

與表1對比后可知,幕墻主要質量問題的出現頻率大大降低,相較于其他類似建筑來說合格率得到了有效地提升。