李國民 張明亮,2 文慶龍 歐杰輝 孫艷紅

1. 湖南建工集團有限公司 湖南 長沙 410004；2. 湖南省建筑施工技術(shù)研究所 湖南 長沙 410004

建筑幕墻因其獨特的優(yōu)勢得到了越來越廣泛的應用，幕墻工程的深化設(shè)計和施工質(zhì)量管控日趨完善[1-2]，BIM技術(shù)也在其中得到了較好的應用[3-5]，大量造型優(yōu)美、立體感強、莊重大氣的幕墻建筑不斷涌現(xiàn)。可以說，建筑幕墻工程的設(shè)計、施工及運營維護正逐步走向成熟。

然而工程實踐發(fā)現(xiàn)，多數(shù)建筑幕墻存在不同情況的缺陷，有設(shè)計和施工方面的，也有后期使用和維護方面的等等。而現(xiàn)階段的二次深化設(shè)計也存在諸多現(xiàn)實問題。一些缺陷需繼續(xù)深化設(shè)計，并結(jié)合加強施工質(zhì)量控制才能得到有效解決[6-12]。

本文通過某裝修項目幕墻工程的應用實例，從設(shè)計和施工兩方面提出有針對性的解決措施，使幕墻工程的質(zhì)量和檔次得到了進一步提升，幕墻應用體系更加完善和豐富。

1 工程概況

某商業(yè)建筑裝修及配套工程總建筑面積為154 678.13 m2，地上部分由南、北2棟塔樓（最高24層）和4～7層的連體裙樓組成，3層地下室。該建筑除裙樓東立面局部采用涂料飾面外，其余塔樓、裙樓外立面均采用幕墻罩面（圖1）。

圖1 幕墻工程效果圖

本工程幕墻采用石材、鋁板及玻璃3種面板的組合式設(shè)計。其中石材幕墻總面積20 975 m2（全高裝飾柱、塔樓分格條、轉(zhuǎn)角處大面），鋁板幕墻總面積5 215 m2（塔樓水平帶），玻璃幕墻總面積23 002 m2（其余所有）。

石材幕墻裝飾柱采用厚25 mm花崗巖干掛，寬400～800 mm，最外邊挑出主體結(jié)構(gòu)外墻面600～900 mm，豎式裝飾柱間中心距1 500～2 000 mm；樓層水平鋁板幕墻帶采用厚2.5 mm鋁單板，帶高1 100 mm，對外呈立“凹”形，繞建筑物周圈閉合。石材裝飾柱和鋁板帶間玻璃幕墻大部分采用6LOW-E＋12A＋6雙層鋼化中空玻璃，北面商業(yè)裙樓局部采用8LOW-E＋12A＋8雙層鋼化中空玻璃，單塊玻璃最大質(zhì)量98 kg，原設(shè)計所有幕墻玻璃外表面距主體外墻面250 mm。南棟塔樓23層，幕墻頂標高95 m；北棟塔樓24層，幕墻頂標高101.9 m；裙樓部分最高處幕墻頂標高為35.5 m。該項目采用構(gòu)件式幕墻設(shè)計，通過在主體框架上設(shè)置大量的200 mm×300 mm×10 mm的后置鋼板埋件承載。主龍骨塔樓部分采用70 mm×150 mm方鋁，裙樓部分采用60 mm×120 mm鍍鋅方鋼管，水平橫梁分別采用60 mm×80 mm方鋁和鍍鋅方鋼。

該項目在幕墻工程設(shè)計前主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)完工，后來的幕墻專業(yè)設(shè)計單位非原主體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計單位。由于各種原因，該幕墻工程在施工圖設(shè)計會審和施工實施中均發(fā)現(xiàn)了不少問題，通過對實例工程的分析和總結(jié)，可重點在以下幾個方面進行設(shè)計深化和施工關(guān)鍵技術(shù)應用。

2 幕墻工程若干設(shè)計優(yōu)化

2.1 后置埋件焊接不利影響的優(yōu)化

一般情況下在主體結(jié)構(gòu)施工完后，才進行幕墻工程的設(shè)計，前期的設(shè)計來不及考慮后續(xù)幕墻結(jié)構(gòu)的需要，因而幕墻設(shè)計時往往采取化學螺栓固定后置埋件，再通過轉(zhuǎn)接件與后置埋件焊接的方法連接主龍骨，將幕墻荷載全部傳給建筑結(jié)構(gòu)主體。不當?shù)脑O(shè)計以及埋件鋼板上的焊接施工將嚴重損害化學螺栓的有效固結(jié)力，從而直接影響后置鋼板埋件的安裝質(zhì)量和承載力，此時可采用以下幾項措施進行優(yōu)化：

1）在設(shè)計時盡量采用組合后置埋件，將受力鋼板和轉(zhuǎn)接件設(shè)計成整體，避免后置埋件鋼板安裝時的焊接作業(yè)。

2）設(shè)計輕巧且高強的轉(zhuǎn)接件與埋件鋼板相焊接，并且盡量先在車間或相應樓地面焊接好，再到施工現(xiàn)場與化學螺栓進行安裝，消除焊接高溫傳至化學螺栓引起固結(jié)力的削弱。

3）將后置埋件與主龍骨設(shè)計成螺栓連接，這樣就直接避免了焊接對化學螺栓固結(jié)膠的減弱作用，有效保證后置鋼板與龍骨結(jié)構(gòu)間的承載力。

2.2 外墻假窗區(qū)域的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

本例中南北塔樓山墻有數(shù)處鋼筋混凝土假窗，假窗周邊墻體在主體施工時同步外延加大了150 mm的厚度（圖2），而幕墻專業(yè)設(shè)計時并未發(fā)現(xiàn)這種情況，由于整個玻璃幕墻面處在同一個平面內(nèi)，且距主體外墻250 mm，導致假窗周邊范圍內(nèi)部龍骨結(jié)構(gòu)只有約100 mm的空間，另外受主體墻面垂直度影響，局部實際空間更小，無法按原設(shè)計安裝該區(qū)域的后置埋件、轉(zhuǎn)接件、懸挑方鋼等。

圖2 外墻假窗部位三維結(jié)構(gòu)

為此，經(jīng)過研究，設(shè)計一種新的精簡結(jié)構(gòu)傳力件，直接與主龍骨點對點相接，既節(jié)約了材料和用工成本，又保證了結(jié)構(gòu)安全，同時也保持了原有的設(shè)計風格。

2.3 變形縫處的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

多數(shù)幕墻工程設(shè)計中沒有專門針對變形縫處的節(jié)點做法詳圖，這是因為一般情況下變形縫的兩端做法相同，整體被幕墻所覆蓋，幕墻龍骨結(jié)構(gòu)能適應變形需要。但當變形縫位于建筑物高低跨分界處，且只有單側(cè)設(shè)計有幕墻時（圖3），此時就需要優(yōu)化該處的結(jié)構(gòu)。通常變形縫處出現(xiàn)的問題有以下2種：后置埋件的位置不能等距對應于主龍骨；后置埋件鋼板按原設(shè)計要求跨越變形縫兩端，無法有效穩(wěn)固就位，易受建筑物變形的影響，于結(jié)構(gòu)傳力極為不利。

圖3 變形縫處三維結(jié)構(gòu)

通過研究，將后置埋件鋼板跨過變形縫，固定安裝在變形縫的另一側(cè)，通過其上焊接的轉(zhuǎn)接件與相應位置的水平方鋼龍骨相連。為適應主體結(jié)構(gòu)變形需要，端部埋件上的轉(zhuǎn)接件設(shè)置成可水平滑移小段距離的結(jié)構(gòu)型式。除此之外尚需處理好不同裝修材料之間的收邊收口問題。

2.4 消防救援窗處的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

消防救援窗的平面位置、窗臺高度、窗洞口尺寸等均須滿足相關(guān)的消防要求。這些參數(shù)都影響著幕墻的設(shè)計，直接與幕墻龍骨的位置、網(wǎng)格的寬度及高度息息相關(guān)。因此，在幕墻工程設(shè)計時必須全盤考慮相應墻面消防救援的需要，在龍骨結(jié)構(gòu)及網(wǎng)格的布置上須與消防救援窗的位置和大小匹配。優(yōu)化的方法是在設(shè)計初期全面熟悉消防專業(yè)在外墻上消防救援的布置要求，以此為基礎(chǔ)設(shè)計網(wǎng)格，確定龍骨間距、平立面位置等，將消防救援窗的要求融合進幕墻設(shè)計中去，避免返工和造成不必要的經(jīng)濟損失（圖4）。

圖4 外墻消防救援窗立面

2.5 外門、雨篷處的優(yōu)化

建筑首層出入口、通道口均設(shè)計有大門、雨篷等，有時為了顯示氣派，大門和雨篷往往設(shè)計得比較寬大、高挑。這些構(gòu)件直接與建筑幕墻相連，其相交部位處理的好壞不僅會影響建筑外墻的美觀，而且也會影響建筑的使用功能，繼而造成滲漏水等問題。深化設(shè)計的內(nèi)容和要求主要有：

1）門和雨篷結(jié)構(gòu)的材料、位置、尺寸、顏色等除滿足基本功能要求外，還要與幕墻整體風格協(xié)調(diào)一致。

2）門和雨篷的高度除滿足基本功能要求外，其主要受力構(gòu)件應與幕墻龍骨結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)一致，根據(jù)實際情況可單獨設(shè)置，也可與幕墻龍骨體系形成有機整體。

3）門和雨篷的寬度應與幕墻豎向龍骨協(xié)調(diào)一致，如不能滿足要求可單獨設(shè)計骨架結(jié)構(gòu)，對于因此而減弱的幕墻結(jié)構(gòu)體系進行局部加強處理。

4）對于首層商鋪的外側(cè)現(xiàn)在按固定玻璃幕墻設(shè)計施工，后期可能根據(jù)商戶的要求改裝設(shè)門的部位，要提前做出規(guī)劃和準備，相應部位骨架結(jié)構(gòu)的寬度和高度能滿足后期設(shè)門的要求。

一般情況下，由于設(shè)計單位和設(shè)計范圍的不同，在進行相關(guān)設(shè)計的時候，門、窗、雨篷、幕墻等各自獨立，很少有單位或組織對以上各種建筑元素進行統(tǒng)籌安排，仔細把握它們之間的沖突、關(guān)聯(lián)和適配等，并做好協(xié)調(diào)統(tǒng)一，避免在正式施工時措手不及。作為建設(shè)方或施工總承包方，應該主動擔起這個責任，把相關(guān)的協(xié)調(diào)工作做好。

2.6 外墻廣告位的優(yōu)化

現(xiàn)代商業(yè)建筑戶外廣告比比皆是，有大型鋼構(gòu)廣告牌，也有超大型電子屏，也有臨時性的外掛幕布和條幅等。對于繁華地段的臨街面，廣告牌的應用更是必不可少。

有些建筑立面暫時不做廣告，以后有可能會做；也有些外墻現(xiàn)在已經(jīng)做好的廣告牌，以后有可能會改變，除改變廣告內(nèi)容外，也可能改變結(jié)構(gòu)及規(guī)格。這些都對建筑立面上的應用提出了更高的要求，如何提前規(guī)劃和準備以保證上述動態(tài)要求和后期需要，就要求幕墻工程在相關(guān)區(qū)域設(shè)計時未雨綢繆，提前做好相關(guān)準備和預案。深化設(shè)計的要求有：

2）可能要掛廣告的區(qū)域內(nèi)幕墻結(jié)構(gòu)盡可能做成可拆裝的活動結(jié)構(gòu)，并提前預留出固定點、管線等。

3）預留廣告結(jié)構(gòu)安裝固定件時使其與現(xiàn)有幕墻結(jié)構(gòu)體系盡量分離，減少相互間的制約和不利影響。

4）預留件在幕墻上盡可能隱蔽一些，以不影響整個幕墻原有設(shè)計風格為宜（圖5）。

圖5 外墻大型電子屏效果圖

3 組合式幕墻施工工藝流程

本例工程外墻面基本由雙層中空玻璃幕墻、干掛花崗巖石材幕墻和鋁板金屬幕墻依一定的規(guī)則組合而成。利用先期外墻砌體結(jié)構(gòu)拆除時搭好的扣件式鋼管腳手架進行幕墻施工，外腳手架根據(jù)幕墻安裝的實際需要進行局部改裝，其兼具安裝操作平臺和安全防護的作用。

測量放線施工，化學螺栓、后置埋件、轉(zhuǎn)接件、主次龍骨及防雷網(wǎng)等的安裝施工全部在外腳手架上進行，各類構(gòu)件分區(qū)段按順序施工，總體流向自上而下。每個施工段內(nèi)待上述隱蔽工程全部施工完成后，外腳手架隨相應幕墻面板的安裝節(jié)奏自上而下逐層拆除，直至全部拆除完畢。由于玻璃及石材面板的安裝順序是自下而上進行的，與腳手架的拆除順序相反。

為了配合腳手架自上而下的有序拆除，同一面墻豎向按樓層高度分層分段進行流水作業(yè)。即在一個樓層高度范圍內(nèi)，石材幕墻和玻璃幕墻仍按自下而上的順序施工，鋁板幕墻只是層間異形鋁板帶不受豎向施工順序的影響。待本層幕墻全部施工完畢后再拆除該層外部腳手架，轉(zhuǎn)入下一樓層依次逐層循環(huán)施工。下一樓層的石材幕墻施工時需處理好頂層面板與上一樓層底部面板之間的銜接；玻璃幕墻雖然也是按自下而上的順序施工的，但由于其被層間鋁板幕墻帶所隔斷，故在同一樓層高度范圍內(nèi)施工不受影響。

同一樓層內(nèi)組合式幕墻的面板施工順序為：石材幕墻面板干掛→玻璃幕墻安裝→層間鋁板幕墻帶安裝→注膠→衛(wèi)生清理→腳手架拆除。

但是，如果我們選擇的效果過于強烈，或者原片本身色彩還原不夠理想，那么額外的色彩調(diào)整效果往往會起到雪上加霜的副作用。所以想要得到理想的效果，最關(guān)鍵的還是要在添加色彩效果之前做好原片的色彩還原，并且平衡額外色彩與原片之間的關(guān)系。另外，要勇于嘗試，只有嘗試得越多，對于色彩的選擇眼光才會越好。

4 幕墻工程施工質(zhì)量控制要點

4.1 測量放線

1）平面控制應先從整體出發(fā)，遵循先整體、后局部、高精度控制低精度的原則，標高控制按整體考慮、局部微調(diào)的原則，保持整個幕墻的統(tǒng)一性、適應性。

2）由于實際主體結(jié)構(gòu)會因施工偏差、層間位移、沉降等因素造成建筑物的實際尺寸與設(shè)計尺寸不完全相符，因此在幕墻工程制作安裝前需對建筑物進行整體測量，以掌握建筑物結(jié)構(gòu)尺寸的偏差值。

3）幕墻的坐標、軸線應盡量與原建筑的坐標、軸線相吻合，實際偏差應及時調(diào)整消化，不得積累。

4.2 后置埋件施工

1）化學錨栓在連接鋼板之前應按設(shè)計或規(guī)范要求進行拉拔試驗，試驗合格后進入下一道工序。

2）錨栓施工嚴格按要求進行，一要控制孔深，二是要除凈孔內(nèi)的粉灰，三是化學藥劑固化后方可受力承載，特別要注意的是，打孔一定要避開混凝土中的主筋，以防削減主體結(jié)構(gòu)的強度。

4.3 主次龍骨安裝

1）主龍骨立柱由下至上逐層安裝，帶芯套的一端在上，上下立柱間保留15 mm的伸縮縫。

2）次龍骨橫梁安裝時水平拉線，保證橫料的直線度符合規(guī)范要求，橫梁上下表面與立柱正面應成直角。

3）橫料與立柱的兩端連接處按圖紙要求預留間隙尺寸，安裝完后打耐候密封膠密封。

4.4 防腐處理

1）鋁合金型材與砂漿或混凝土接觸時表面會被腐蝕，應在其表面涂刷瀝青涂漆加以保護。鋁合金與鋼材、鍍鋅鋼等接觸的，加設(shè)絕緣墊板隔離，以防產(chǎn)生電位差腐蝕。

2）型鋼立柱、橫梁、后置埋件等所有鋼配件均應進行熱鍍鋅防腐處理，鍍鋅涂層厚度不低于85 μ m或設(shè)計要求。

4.5 層間防火封修及保溫處理

1）防火節(jié)點構(gòu)造必須符合設(shè)計要求，防火材料的品種、防火等級必須符合規(guī)范和設(shè)計的規(guī)定。

2）保溫材料與金屬應保持30 mm以上的距離，金屬板可與保溫材料結(jié)合在一起，確保結(jié)構(gòu)外表面有50 mm以上的空氣層。

4.6 幕墻面板安裝

1）幕墻面板安裝過程中拉線控制相鄰面板的平整度和板縫的水平、垂直度，用木板模塊控制板縫寬度，安裝一塊檢查一塊。

2）幕墻玻璃塊應先全部就位，臨時固定，然后拉線調(diào)整。

3）安裝過程中如縫寬有誤差，應均分在每一條板縫中，防止累積在某一條板縫或某一塊面材上。

4）安裝過程中，應特別注意堆放和搬運的安全，保護好幕墻面材的表面質(zhì)量，如有劃傷和損壞應及時更換。

5）所有幕墻面板安裝完后拆除腳手架時要特別注意成品保護，小心施工，防止損壞幕墻面板成品。

4.7 注膠

1）注膠不宜在低于5 ℃的條件下進行，必須嚴格按產(chǎn)品說明書要求施工，嚴禁在風雨天進行注膠，防止雨水和風沙浸入膠縫。

2）注膠時保持密實、飽滿、均勻、外觀平整、光滑，注膠后將膠縫表面抹平，去掉多余的膠。

3）注膠完畢，等密封膠基本干燥后撕下多余的美紋紙，必要時用溶劑擦拭被污染的面板。

5 結(jié)語

1）幕墻工程正式設(shè)計前應充分熟悉建筑結(jié)構(gòu)，特別是與幕墻工程息息相關(guān)的信息，必要的時候直接到現(xiàn)場調(diào)查，尤其注意細部節(jié)點的設(shè)計處理。

2）強化幕墻工程的設(shè)計深度，尤其是一些特殊結(jié)構(gòu)部位、邊角部位應得到重點關(guān)注，按現(xiàn)場實際情況設(shè)計節(jié)點詳圖。

3）以全局眼光進行幕墻工程的設(shè)計，綜合考慮不同專業(yè)造成的不利影響，在設(shè)計初期予以消除，使各分部分項工程和諧相處。

4）具有一定的超前意識，在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上提前預見可能出現(xiàn)的障礙并加以解決，減少對后續(xù)工作造成阻礙和拖延。

5）設(shè)計與施工不應脫離，設(shè)計出來的構(gòu)造以現(xiàn)有的施工技術(shù)或改進施工方案應能夠?qū)崿F(xiàn)，避免事后設(shè)計變更。