林月云

(三明市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站 福建三明 365000)

0 引言

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，幕墻建筑漸進我國，從測繪仿制的起步，到隨后的迅速發(fā)展，再到今日的自主研發(fā)，已30多個年頭。如何控制建筑幕墻施工質(zhì)量及使用安全，成為當(dāng)下幕墻安全發(fā)展的主要核心問題。因此，研究單元式幕墻施工技術(shù)，對提高幕墻施工質(zhì)量，加快施工進度，提升工程質(zhì)量管理水平具有重要意義。文章基此結(jié)合三明機場單元式幕墻施工案例，就單元式幕墻施工中的預(yù)埋處理、三維支座設(shè)計、單元板塊拼裝、防火保溫等方面技術(shù)控制進行簡要探討。

1 項目概況

三明沙縣機場主體機構(gòu)為地上2層、高度20.5m的框架式結(jié)構(gòu)，外墻采用玻璃幕墻、陶土板干掛幕墻、蜂窩鋁板幕墻相結(jié)合。其中，玻璃幕墻面積5560m2，采用單元式玻璃幕墻形式，單元體幕墻立柱左、右分格寬B1、B2為2500mm，立柱跨度L為3700mm，選定面板材料為:8(TP)Low-e+12A+6(TP)+1.52PVB+6(TP)中空夾膠玻璃。該工程單元式幕墻風(fēng)荷載設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值Wk=1000Pa。幕墻平面布置如圖1所示。

圖1 幕墻平面布置示意圖

該項目單元式幕墻具有諸多施工技術(shù)難點，尤其是單元式幕墻拼裝精度要求高，拼裝時由相鄰兩單元板塊單元組件框?qū)Σ逋瓿山涌p。由于現(xiàn)場主體結(jié)構(gòu)存在80°內(nèi)傾角，為非完全水平和垂直狀態(tài)，致使幕墻單元板塊與主體結(jié)構(gòu)之間存在施工厚度不一致，相鄰單元板塊的施工平整度需要依靠單元式幕墻的支座系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。因此，需要一個可實現(xiàn)三向調(diào)節(jié)的三維可調(diào)支座系統(tǒng)，以滿足單元式幕墻現(xiàn)場單元板塊拼接施工精度的要求。

2 單元式幕墻施工

2.1 預(yù)埋件的檢查與偏差處理

在測量放樣過程中，預(yù)埋件的檢查與結(jié)構(gòu)的檢查相繼展開，測量人員將埋件標(biāo)高線、分格線均用墨線彈在結(jié)構(gòu)上，依據(jù)十字中心線，施工人員用尺子進行測量，檢查出埋件左右、上下的偏差，如圖2所示。

(a)正視圖

(b)側(cè)向視圖(c)俯視圖圖2 預(yù)埋件偏差檢查示意圖

埋件進出時，測量放線人員從首層與頂層采用鋼線檢查，一般在15m左右布置一根鋼線。為減少垂直鋼線的數(shù)量，橫向使用魚絲線進行結(jié)構(gòu)檢查，檢查尺寸計算：理論尺寸-實際尺寸=偏差尺寸。

預(yù)埋件檢查完畢后，經(jīng)計算超過設(shè)計尺寸，與設(shè)計進行溝通分析，若偏差超出設(shè)計范圍，報告業(yè)主、監(jiān)理和總包，并做出解決方案：①土建將偏差結(jié)構(gòu)進行剔鑿；②將玻璃完成面向外推移；③部分剔鑿、部分推移。

當(dāng)錨板預(yù)埋左右偏差大于30mm時，角碼一端已無法焊接，另一端連接困難時，采用與預(yù)埋件等厚度、同材質(zhì)的鋼板進行補板。錨板埋件補埋采用化學(xué)錨栓固定。

2.2 單元式幕墻三維可調(diào)支座系統(tǒng)安裝設(shè)計

單元式幕墻的支座系統(tǒng)，是保證單元式幕墻安裝質(zhì)量的技術(shù)重點之一。支座系統(tǒng)安裝于結(jié)構(gòu)梁頂部或者安裝于結(jié)構(gòu)梁外側(cè)，其支座系統(tǒng)均要求有三向調(diào)節(jié)功能。本文首要重點針對三明機場安裝于結(jié)構(gòu)梁外側(cè)的可調(diào)三維支座系統(tǒng)的設(shè)計與安裝進行闡述。

該三維可調(diào)支座系統(tǒng)由鋼掛件、上下調(diào)節(jié)螺栓、轉(zhuǎn)接件等組成，三維支座系統(tǒng)，如圖3所示。

(a)系統(tǒng)拼裝正視圖(b)系統(tǒng)拼裝后視圖

(c)俯視圖(d)側(cè)向視圖圖3 三維可調(diào)支座系統(tǒng)示意圖

2.2.1三維可調(diào)支座系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能

三維可調(diào)支座系統(tǒng)轉(zhuǎn)接件、連接單元式幕墻板塊的鋼掛件，均采用氟碳漆噴涂處理。板塊安裝時，再配合橡膠墊，可有效地防止鋁合金材質(zhì)的單元板塊與鋼材質(zhì)的三維支座系統(tǒng)的鋼掛件產(chǎn)生雙金屬腐蝕。

三維可調(diào)支座的X軸方向可實現(xiàn)±25mm的水平方向活動調(diào)節(jié)。具體方法為：通過右側(cè)鋼掛件的螺母定位，然后調(diào)節(jié)左側(cè)鋼掛件來實現(xiàn)X軸方向單元板塊與支座的水平方向活動連接，保證相鄰單元板塊之間不同步伸縮的同時，單元板塊在X軸方向不會受到拉伸或者擠壓，即在地震水平作用力下仍可以很好地保證單元式幕墻板塊的完整性。

三維可調(diào)支座的Y軸方向可以實現(xiàn)±25mm的縱向方向活動調(diào)節(jié)。具體方法為：通過M25×230的螺桿，在轉(zhuǎn)接件的長孔方向上先進行定位調(diào)節(jié)，然后定位外窗后通過帶牙墊片與可調(diào)支座兩側(cè)的鋼轉(zhuǎn)接件進行固定連接，可有效地保證單元板塊之間拼接的平整度，消除后期打注密封膠的影響，更好地保證了單元式幕墻的水密性能。

三維可調(diào)支座的Z軸方向可以實現(xiàn)±25mm的垂直方向活動調(diào)節(jié)。具體方法為：通過2個M12×80的內(nèi)六角調(diào)節(jié)螺栓來調(diào)整單元板塊在垂直方向的位置，讓其與M25×230的螺桿進行定位，然后通過鋼掛件將單元板塊掛接在M25×230的螺桿上，由螺栓桿直接承受單元板塊的重量，可保證幕墻單元體板塊的安裝精度。

綜上，即通過安裝于結(jié)構(gòu)梁外側(cè)的可調(diào)三維支座系統(tǒng)，實現(xiàn)(上下、前后、左右)三維方向的調(diào)節(jié)，大大提高了單元式幕墻單元板塊的安裝精度，且該支座系統(tǒng)還能很好地吸收因材料熱脹冷縮及主體結(jié)構(gòu)變形等產(chǎn)生的三維方向位移，保證單元式幕墻后期使用安全及使用壽命，同時在一定程度上消除了土建預(yù)埋施工時產(chǎn)生的水平和垂直誤差對單元板塊幕墻安裝的影響，減少單元式幕墻施工難度。

2.2.2三維可調(diào)支座系統(tǒng)的受力分析

單元板塊是通過鋼掛件直接掛接在M25×230的螺桿上， 螺桿直接承受單元板塊的重量、風(fēng)荷載等力作用，受力最為不利，是設(shè)計的重點。 螺桿的荷載示意如圖4所示。

圖4 螺桿的荷載示意圖

(1)支座連接處風(fēng)荷載設(shè)計值[1]

Wk：連接處風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N)，取為0.001MPa；

B1：立柱計算間距(mm)；

L：立柱跨度(mm)；

Nwk=WkB1L

=0.001×2500×3700

=9250N

Nw：連接處風(fēng)荷載設(shè)計值(N)：

Nw=1.4Nwk

=1.4×9250

=12 950N

(2)連接處地震作用設(shè)計值

NEk：連接處地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(N)；

B1：立柱計算間距(mm)；

L：立柱跨度(mm)；

βE：動力放大系數(shù),取5.0；

αmax：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.08(三明市地區(qū)設(shè)防烈度為七度,根據(jù)該地區(qū)的情況,故取αmax=0.08)；

Gk：幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

GK/A:幕墻構(gòu)件的重力荷載設(shè)計值，面板平米重量取0.512kN/m2。

A：幕墻構(gòu)件的面積(mm2)；

NEk=βEαmaxGk/A×B1L

=5×0.08×0.512×2500×3700

=1894.400N

NE：連接處地震作用設(shè)計值(N)：

NE=1.3NEk

=1.3×1894.400

=2462.720N

(3)連接處風(fēng)荷載和地震作用組合水平力計算[2]

Nh：連接處風(fēng)荷載和地震作用組合水平力(N)：

采用Sw+0.5SE組合：

Nh=Nw+0.5NE

=12 950+0.5×2462.720

=14 181.36N

(4)連接處自重力計算

NGk：連接處自重標(biāo)準(zhǔn)值(N)；

B1：立柱計算間距(mm)；

L：立柱跨度(mm)；

NGk=0.0005×B1L

=0.0005×2500×3700

=4625N

NG：連接處自重力設(shè)計值(N)：

NG=1.2NGk

=1.2×4625

=5550N

(5)掛板點受力F計算

F：掛板點受力(N)；

F=(Nh2+NG2)0.5/2

=(14 181.362+55502)0.5/2

=7614.35N

(6)螺桿抗彎承載力計算：

d：螺桿直徑,取為25mm；

fb3b：螺桿(Q345)的抗彎強度設(shè)計值，取295MPa；

W：螺桿截面抵抗矩，W=πd3/32=1533mm3；

Mmax：螺桿截面彎矩最大值；

L：掛接螺釘與連接板件中心距；

Mmax=FL=7614.35×50

=380 717N·mm

σb=Mmax/W

=380 717/1533

=248MPa≤fb3b=295MPa

螺栓桿直徑取為25mm的抗彎承載力滿足要求。

3 單元板塊拼裝

單元式幕墻單元板塊，是在工廠里將玻璃、鋁合金型材、五金配件等裝配完成的單元組件，然后運輸至工程現(xiàn)場將各個相鄰單元板塊通過公母槽進行對插拼接完成接縫，其與主體結(jié)構(gòu)的連接需在建筑的室內(nèi)側(cè)進行操作，因此單元式幕墻內(nèi)側(cè)必須預(yù)留足夠的安裝操作空間。

單元式幕墻的單元板塊吊裝過程中，要特別注意板塊構(gòu)件和主體機構(gòu)上的連接構(gòu)件的配合精度控制在允許的范圍內(nèi)。唯此，安裝好的單元式幕墻各板塊拼接縫之間的平整度，才能達到幕墻施工質(zhì)量要求，保證各板塊吊裝順暢。該工程項目單元板塊采用由下至上、由左至右的吊裝順序。

4 防火防雷處理

4.1 防火處理

防火性能設(shè)計和防火等級大小，是衡量建筑幕墻功能優(yōu)良與否的一個重要指標(biāo)，因此，防火設(shè)計是非常重要的。幕墻防火構(gòu)造設(shè)計方面采取了以下措施，如圖5所示。

圖5 幕墻防火構(gòu)造

(1)幕墻與主體結(jié)構(gòu)連接的埋件外露部分和連接件，均設(shè)在防火保護區(qū)內(nèi)，且涂防火涂料加以保護。

(2)幕墻裝飾材料采用難燃或非燃燒物。

(3)避免一塊玻璃跨越兩個防火分區(qū)，減少因玻璃爆裂、火災(zāi)殃及鄰層造成大面積火災(zāi)的機會。

(4)在每層樓板邊緣與幕墻間的縫隙都用防火巖棉填實，上、下兩面用1.5mm厚鍍鋅鋼板固定且用防火密封膠密封，防火巖棉厚度不小于100mm。這樣，既保溫又可隔斷各層之間火災(zāi)的蔓延，防止一旦失火，火從樓縫隙向上蔓延，形成自下而上的撥火通道，將火災(zāi)控制在最小范圍內(nèi)。

4.2 防雷處理

根據(jù)有關(guān)防雷規(guī)范以及幕墻的防雷要求，幕墻的預(yù)埋件鋼筋與大樓樓板鋼筋相連通，樓板鋼筋與大樓主體防雷鋼筋相連通。這樣，整個系統(tǒng)與主體防雷系統(tǒng)形成通路，達到防雷目的。該工程采取了如圖6所示的防雷措施，幕墻形成了自身的防雷體系，并與主體結(jié)構(gòu)的防雷體系可靠地連接。

圖6 幕墻防雷體系示意圖

在鋼龍骨背部鉆孔，用Ф12的雙頭螺桿與龍骨連接。

雙頭螺桿的另一端，焊在與主體均壓環(huán)連接的導(dǎo)電性能良好的扁鐵，實現(xiàn)良好的通路。

每層幕墻均可靠連通，并與防雷裝置連通。

鋁合金立柱水平距離不大于10m范圍內(nèi)，于立柱伸縮縫位置采用2mm×40mm導(dǎo)電銅索導(dǎo)通，鋁材接觸面上的噴涂層用砂紙打磨掉，確保導(dǎo)電性能。豎向主體沒有均壓環(huán)的樓層，每兩層設(shè)置一道均壓環(huán)。該層所有預(yù)埋件用Φ12圓鋼焊接連接，形成連通均壓環(huán)，并與主體結(jié)構(gòu)的避雷引下線焊接連接，保證導(dǎo)電通路。焊縫采用雙面搭接焊，長度不小于100mm。豎向主體有水平均壓環(huán)的樓層，該層埋件用Φ12鋼筋與避雷均壓環(huán)雙面搭接連接，形成導(dǎo)電通路。幕墻避雷系統(tǒng)與大地的接地沖擊電阻不大于1Ω。

在設(shè)有防雷帶的部位，設(shè)計專用的銅制的膨脹節(jié)，并用螺栓把銅片與豎框連接在一起，實現(xiàn)良好的通路，可防靜電及防雷。

以上防雷裝置設(shè)計，保證了該工程沖擊接地電阻Ri≤1Ω，滿足了建筑幕墻的防雷設(shè)計要求。

5 結(jié)語

單元式幕墻是現(xiàn)代大型建筑幕墻的主要形式，其施工技術(shù)包括預(yù)埋處理、三維可調(diào)支座調(diào)節(jié)、單元板塊拼裝、防火防雷構(gòu)造設(shè)置等，通過嚴(yán)格控制單元式幕墻安裝的各個環(huán)節(jié)，能很好地保證單元式幕墻安裝后的氣密性能、水密性能、抗風(fēng)壓性能、層間變形性能等各項性能指標(biāo)符合建筑幕墻規(guī)范的相關(guān)技術(shù)要求，是保證單元式幕墻施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

三明沙縣機場項目榮鷹2015年度福建省“閩江杯”優(yōu)質(zhì)工程獎，幕墻專業(yè)榮鷹2015年度福建省“閩江杯”優(yōu)質(zhì)專業(yè)工程獎(幕墻工程)。