超大體塊裝配式外掛板精細安裝過程分析與研究

汪 磊，許文芳

(1.武漢建工集團股份有限公司,湖北 武漢 430056; 2.武漢建工智能技術有限公司,湖北 武漢 430056)

0 引言

目前,國家大力推廣裝配式建筑,而裝配式裝飾掛板作為其重要組成部分,受到越來越多的重視和應用。武漢某項目建筑造型以裝配式裝飾GRC掛板和玻璃幕墻相結合,建筑空間造型復雜,外立面平折交錯、尺寸角度不一,存在著大量不同尺寸規格的GRC非標準幕墻構件,施工難度大。在安裝過程中如何避免和控制GRC板變形開裂、拼縫寬度不均勻、平整度偏差等問題是外幕墻施工的重點。通過分析該項目裝配式裝飾GRC掛板施工過程中存在的問題和原因,改進施工方法,優化施工順序,總結超大體塊裝配式裝飾掛板精細安裝過程控制的重點措施,并給出整體安裝精度算法,為類似裝配式裝飾掛板安裝施工提供參考和借鑒。

1 裝配式裝飾GRC掛板構造

裝配式裝飾GRC(玻璃纖維增強混凝土材料)掛板具有輕質、高強、隔熱保溫、防火、防水、隔噪、可加工性良好、環保價廉等諸多優點,在建筑裝修行業得到了廣泛的應用,呈現了優越的經濟技術效果[1-4]。該項目幕墻安裝工程大量采用大體塊灰白色噴砂裝配式裝飾GRC掛板材料,最大面積達5 m2,由特定工廠加工,并設計專用預埋連接件與GRC板現澆成型。校核并調整板的垂直度、水平度后,再與預制的主、次龍骨框架焊接,形成大體塊GRC幕墻構件。

裝配式裝飾GRC掛板構件主要由GRC板、預埋件、龍骨框架(主、次龍骨)3構件組成,如圖1所示,均在工廠嚴格按照設計圖紙加工焊接成型,尺寸偏差控制在3 mm以內。GRC板須均勻分布玻璃纖維,預埋件安放精確,澆筑一次成型,其板面平整,并用粉砂+結構膠混合漿分層噴涂,如圖2所示。龍骨框架預先焊接成型,并靜置安放30 d以上,消除焊接產生的內應力,避免GRC板產生翹曲或變形。最后與預埋件精準定位并焊接牢固。

2 裝配式裝飾GRC掛板施工測量與放線

2.1 測量放線原則

測量放線原則:測量放線是確保施工質量的最為關鍵的工序之一,必須嚴格按施工工藝進行。為保證測量精度,除熟悉圖紙、采用合理的測量步驟外,還要選用比較精確的激光全鉆儀、水準儀、鉛垂儀、光電測距儀、電子計算器等儀器設備進行測量放線。幕墻測量放線的基準必須為主體結構施工的基準軸線,且必須是土建施工單位用經緯儀或鉛垂儀校核過的軸線[5]。

2.2 測量定位及分格放線

以基準點建立了閉合平面控制網,以此平面控制網為基準,依據設計圖紙標定基準點與幕墻的位置關系,測放幕墻的控制線,并在線上標明至幕墻龍骨或面板完成面的距離。幕墻控制線必須是閉合導線,以便確定測量精度,只有在不能通視的位置才能使用支導線測量,但要往返測量。測量點必須妥善保護,除把線放到地面上外,還要把線引至梁的外表面,以免地面處理后無法恢復。

放樣前,應對建筑物施工平面控制網和高程控制點進行檢核。由于外立面面積較大,施工精度要求高,所以不能僅依靠土建的基準線,必須由工程測量控制基準軸線和水準點重新引測,并根據幕墻設計圖紙及GRC板塊的尺寸確定好定位點,定位點的位置宜設置在水平控制線和垂直控制線的交點。測量時應嚴格控制測量誤差避免誤差累積。首先用校準后的全站儀找定位點,定位點之間的水平距離不大于8 m,豎向距離不大于4 m。根據定位點彈出水平和豎向軸線,并采用懸掛鋼尺以內分法確定各GRC板水平和垂直定位線,完成墻面分格放線。

2.3 質量保證措施

1)加強測量管理,對各施工班組嚴格要求,進行詳細的書面技術交底。

2)對測量放線的質量控制:利用全站儀把誤差尺寸控制在3 mm內。技術員及質檢員要隨時關注并檢查每個施工步驟,發現問題立即整改,將誤差消滅在初始狀態。

3 精細安裝過程控制

3.1 堆放與搬運

GRC板質量輕、質地脆,在堆放與搬運過程中操作不當會導致板面變形甚至開裂破損,因此在堆放于搬運工程中必須避免刮碰、激烈振動及重力堆壓[6-7]。

1)堆放。GRC板雖然質量較輕,但是由于焊接了鋼制龍骨,其整體質量達到了原來的4倍～5倍,因此不得直接疊合堆放和立放,直接疊合堆放使GRC板中部彎矩過大導致變形和開裂,如圖3所示,立放時由于與地面著力處是GRC板而非龍骨,板邊容易承受過大的集中力而壓壞。因此堆放宜采用壁掛式存放或單層擺放,每塊GRC板互不疊加擠壓,其放置受力點為剛度和強度較大的龍骨框架,有效避免了存放過程中GRC板的損壞。

2)搬運。大體塊GRC模板搬運通常采用叉車搬運和吊車抬升。叉車抬運時,GRC板面朝上,龍骨朝下直接跟鋼叉接觸,如GRC板直接與鋼叉接觸搬運,由于板本身的重量以及搬運過程中受到的振動沖擊,導致接觸位置應力集中而產生開裂,如圖3所示。吊裝時吊繩應該綁在龍骨上,并且在定位放置時要特別注意,避免與已安裝好的GRC幕墻發生擦碰。

3.2 精細安裝

3.2.1 工藝流程

工藝流程見圖4。

3.2.2 立柱的安裝

1)立柱安裝應按先主后次的順序進行,對照立柱設計編號及位置進行安裝。

2)通過每個GRC幕墻掛板面中設計給出的立柱空間定位坐標,先定位安裝每個面兩端頭的主立柱。

3)以兩端頭定位的龍骨在面內拉定位線鋼絲線,然后依定位鋼絲線來依次安裝面內的轉接件。

4)在安裝立柱過程中,要求測量人員逐一復核已安裝完成主龍骨的空間位置坐標,對于安裝偏差超出規范及設計要求范圍的立柱要進行調整或拆除后重新定位安裝,以保證幕墻結構的精度。

5)立柱安裝完成后,在立柱上安裝轉接件,其安裝方法為先放線,檢查合格后,用螺栓固定角碼構件。角碼的位置偏差控制在3 mm內。

3.2.3 裝配式裝飾GRC掛板安裝方法

1)在開始安裝GRC板之前,檢查待安裝的掛板與設計圖排版編號是否相符,并根據之前放好的墻面網格定位,通過全站儀確定從主體結構軸線水平延伸出b1+b2距離的空間定位線,見圖5。

2)吊索應該綁扎在GRC幕墻的龍骨框架,起吊前須檢查綁扎是否牢固,起吊方向和角度是否正確,起吊開始和安裝定位前應緩慢進行,避免因吊運速度過快刮碰到鄰近的GRC板造成損壞。

3)安放GRC板時要檢查幕墻立柱和轉接件是否變形。安裝時根據空間定位線緩慢放置GRC板,注意因操作不當導致GRC板邊緣割斷空間定位線。當主龍骨放置到角碼上后,檢查GRC面板外邊緣線是否與空間定位線重合,檢查水平位置和垂直度是否符合要求,不符合要求可通過細微挪移以及增加薄螺栓墊片來調整。

4)待掛板安裝調整完成,4個外掛點用緊固螺栓完全固定。為了最大限度減小安裝過程中的錨固變形,4個緊固螺栓應分兩次按對角順序逐一擰緊,第一次擰緊70%,第二次擰緊100%。

5)同一立面的掛板采用自下而上進行安裝,每安裝完一塊GRC板后即檢查其平整度,并作相應調整[8-9]。

3.2.4 接縫處理

在GRC外掛幕墻全部安裝完成后,由于期間受到溫差、雨雪、風載以及安裝應力的消散等因素的影響,GRC幕墻仍會發生緩慢的微變形,變形過大將導致接縫、節點處開裂,如采用填嵌水泥砂漿做剛性連接,對干縮、溫差、振動等應力較為敏感,極易誘發板縫開裂。

接縫應采取以下措施:

1)補縫前對構件接縫進行檢查,錯位超過10 mm的應返工安裝,10 mm以下做打磨處理。

2)對大線條及未回填的線條,接縫必須用玻纖布做防裂處理,并在上面做好彈性防水材料處理。

3)接縫采用中性硅酮耐候密封膠。

4)所有接縫寬度控制在20 mm左右,對彖的接縫進行檢查,突出部位重新打磨,保證光滑、順直,無明顯凹凸。

3.2.5 實施效果

1)裝配式裝飾GRC掛板幕墻質量輕,易于搬運和架設,并且可以通過增大單塊模板面積,減少安裝次數,大大縮短安裝時間,提高工程進度。密度為1 880 kg/m3,根據不同的厚度每平方米質量僅4.9 kg～9.8 kg,能減輕主體建筑重量和構件負載。

2)GRC模板耐火防水、隔噪保溫性能優良。

3)GRC主要制作原來為水泥和玻璃纖維,價格經濟實惠,且可進行再生利用,屬綠色環保材料。

4)GRC材料造型加工方便,著色性能優良,能根據建筑物的特點設計制作不同紋理和色彩的GRC幕墻。

5)適用于工廠大規模生產,生產速度快、精度高,減少建筑垃圾和污染,符合國家綠色建造和新型建筑工業化總體要求。

4 精確定位檢查

4.1 安裝誤差要求

為了達到理想的外飾效果,安裝誤差須符合設計要求和相關的規范標準,如表1所示。

表1 安裝誤差允許值

4.2 裝配式裝飾GRC掛板安裝精度評價

在GRC外掛幕墻全部安裝完成后,由于期間受到溫差、雨雪、風載以及安裝應力的消散等因素的影響,GRC幕墻仍會發生緩慢的微變形,因此,在驗收之前應對GRC板幕墻的整體安裝精度進行評價。

1)安裝位置精度。可隨機抽檢若干塊GRC幕墻進行精度檢查,根據圖5,圖6,安裝精度應控制在3%以內,檢查計算公式如下:

水平精度檢查:

(1)

豎向精度檢查:

(2)

其中,U1,U2分別為左右垂直定位線到螺栓錨固軸線距離;B1,B2分別為螺栓錨固軸線到左右兩側GRC板邊距離;p1,p2分別為上下角碼平面標高;P1,P2分別為上下水平定位線標高;H1,H2分別為上下主龍骨底面到GRC板上下邊緣距離;B為GRC板間設計縫寬。

由于幕墻安裝工程量大,施工難度高,不可能對每塊GRC幕墻進行安裝精度檢查,也不能保證抽檢的每一塊幕墻都能達到精度要求。根據精度抽查的結果,通過加權平均算法得到的精度平均值來確定墻面幕墻的整體精度,如整體精度達到指標值以內,則可認為相應的外立面整體幕墻安裝質量。

單塊GRC板安裝精度加權平均值ki:

(3)

其中,xi,yi為編號i的GRC板長度和寬度;ki為單個GRC板精度。

幕墻平面位置整體安裝精度加權平均值ζ:

(4)

其中,Ai為單塊GRC板安裝精度ki對應的面積。

根據經驗判定,當ζ不大于3%則可認為幕墻的整體安裝精度符合技術要求。

2)板間平整度評價。為了提高GRC板間平整度檢測精度,采用2 m靠尺對板間拼縫交點四周正負45°位置進行測量,每次測量可同時包含3塊GRC板,如圖7所示,編號為1,2,3,4的虛線分別為靠尺測量位置,每個位置測量3個點,則每個膠縫交點附近共測得12個數據,再求得平均值,則為周圍4塊GRC板的平整度v。

(5)

5 結論

通過對某項目裝配式裝飾GRC掛板精細安裝工程的施工實踐,得出以下結論:

1)外掛GRC裝飾板強度較低,特別是對于大面積板,在堆放、搬運、起吊和安裝過程中操作不當而導致開裂破損,因此有必要對GRC板進行施工過程防破損方案設計。2)大體塊外掛GRC裝飾板精細安裝可以有效解決因安裝精度不高而出現的板間平整度不合要求,拼縫寬度不均勻等問題,保證了后期打膠著色的施工條件。3)精細安裝過程對精度的控制要求嚴格,施工前必須做好詳細的施工組織設計以及材料準備,對施工人員的作業技能提出了更高的要求。4)安裝過程中外掛GRC裝飾板的各項精度指標不可能全部達到設計要求,加權算法能夠很好平衡各項精度指標,對評價整體幕墻安裝精度提供了一個有效的參考。