謝希村

上海建工四建集團(tuán)有限公司 上海 201103

隨著建筑幕墻行業(yè)的發(fā)展，幕墻的種類和功能不斷豐富，越來越多的工業(yè)廠房也開始考慮外觀的美觀及設(shè)計(jì)感，并采用幕墻替代傳統(tǒng)的彩鋼板圍護(hù)，在滿足防風(fēng)防雨、保溫隔熱、降低噪聲等使用功能的基礎(chǔ)上，對(duì)建筑的裝飾功能及美學(xué)要求也越來越高。幕墻作為建筑作品的“外衣”，展現(xiàn)了建筑的多元及個(gè)性，為人們帶來視覺沖擊和享受[1-4]。

在鋁板幕墻體系中，尤其是飄帶形式的鋁板幕墻，因其視覺上可凸顯層次感和肌理感而得到了設(shè)計(jì)師的青睞。但是在飄帶造型的施工方面，如線條的控制、鋁板曲面與立面角度控制、安裝后板面變形控制以及收口封閉等工藝仍存在較大的完善空間。

1 工程概況

上海老港再生能源利用中心二期工程幕墻總面積為78 196.95 m2，其中主工房部分幕墻工程量為72 720.41 m2，非采光部位為雙層開放呼吸式鋁板幕墻，采光部分為豎隱橫明節(jié)能玻璃幕墻。外立面效果為流水曲線，有層次感變化，同時(shí)通過開合角度的變化滿足其建筑的通風(fēng)和采光需求。

針對(duì)幕墻雙曲面鋁板尺寸不規(guī)則、立面角度變化多的特點(diǎn)，結(jié)合BIM應(yīng)用技術(shù)，對(duì)整體外觀曲面的分格優(yōu)化、龍骨體系建立、內(nèi)襯板封閉、外層飄帶鋁板的掛接體系建立等幾個(gè)方面進(jìn)行綜合研究，總結(jié)了一些施工經(jīng)驗(yàn)，以期為類似工程提供參考。

2 技術(shù)重點(diǎn)

本工程為共用龍骨的雙層幕墻體系，外層裝飾鋁板形式靈活多變，有曲面隨機(jī)性且角度變化復(fù)雜。在施工中，根據(jù)鋁板飄帶線條的走向，外側(cè)鋁板的支點(diǎn)高度也跟隨呈現(xiàn)出流線型變化，外側(cè)鋁板的掛接節(jié)點(diǎn)成為實(shí)現(xiàn)鋁板造型飄帶曲線走向及翻起角度，并達(dá)到外立面的設(shè)計(jì)效果的關(guān)鍵。

在常規(guī)雙層鋁板的施工中，一般外層鋁板翻起的角度及高度均由固定的懸挑支座來實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)角度及高度的變化不規(guī)則時(shí)，無疑極大地增加了施工難度，傳統(tǒng)的外接節(jié)點(diǎn)難以滿足施工需要。

為解決這一問題，對(duì)連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，改變傳統(tǒng)的固定式節(jié)點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)形式優(yōu)化為如圖1所示的可調(diào)節(jié)體系，采用BIM軟件擬合建筑外立面表皮，參數(shù)化分析支點(diǎn)的各項(xiàng)平面、立面信息，批量生成各類構(gòu)件的加工圖，再利用可三維調(diào)節(jié)的外幕墻掛接系統(tǒng)，與已定位的支點(diǎn)相連，通過掛接處可調(diào)節(jié)的特性實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效果。

圖1 優(yōu)化后的可三維調(diào)節(jié)掛接節(jié)點(diǎn)

3 施工工藝

3.1 外立面模型生成

采用BIM建模技術(shù)對(duì)幕墻外表皮進(jìn)行分析和優(yōu)化，主要利用Revit及Rhino軟件建立基礎(chǔ)模型，生成模型后用Grasshopper插件建立外觀表皮進(jìn)行渲染和曲面優(yōu)化。為降低成本以及保障施工的完成，需要對(duì)其雙曲鋁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化。為達(dá)到加工下料精度要求，需要完善細(xì)部特征，構(gòu)建精確的3D模型，在不影響原建筑方案效果的前提下，對(duì)雙曲鋁板進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 幕墻分格及支點(diǎn)定位

根據(jù)外立面線條劃分板塊，進(jìn)行幕墻分格。每一個(gè)板塊由于尺寸及曲面不一致，故須進(jìn)行四點(diǎn)擬合，經(jīng)過自定義坐標(biāo)的建立，通過軟件進(jìn)行編程，把四點(diǎn)擬合面的基本邏輯和形態(tài)確認(rèn)好，隨后再通過具體坐標(biāo)和板塊尺寸，生成每一塊異形板。

對(duì)優(yōu)化后的模型進(jìn)行參數(shù)化分析，可通過板塊位置導(dǎo)出板塊所需的支座數(shù)量、長(zhǎng)度等各項(xiàng)數(shù)據(jù)，直接可用于下料生產(chǎn)。同時(shí)可匹配各種規(guī)格的角碼位置，生成到安裝圖紙中，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)支點(diǎn)施工安裝及定位（圖2）。

圖2 鋁板四點(diǎn)擬合及參數(shù)信息分析

3.3 埋件安裝

埋件定位確認(rèn)后，跟隨主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度同步進(jìn)行預(yù)埋和定位。如發(fā)現(xiàn)有預(yù)埋件偏位或者漏埋的現(xiàn)象，則需要安裝后置埋件并與建筑防雷連通。先將后置埋件安裝的水平高度和中心位置標(biāo)示于梁或柱上，然后仔細(xì)核查是否正確，再將后置的埋件通過化學(xué)錨栓和機(jī)械錨栓的方式與主體結(jié)構(gòu)連接，施工時(shí)應(yīng)避免錨栓對(duì)混凝土內(nèi)鋼筋造成影響。

3.4 龍骨安裝

先安裝豎向龍骨，將轉(zhuǎn)接件、芯套與立柱用螺栓穿接牢固，再將立柱搬運(yùn)到預(yù)安裝位置，根據(jù)之前的放線定位，電焊轉(zhuǎn)接件使其成形，以吊線復(fù)核位置偏差并糾正。將定位好的立柱轉(zhuǎn)接件與埋件焊接牢固，調(diào)整好螺栓與立柱之間的連接。豎向龍骨安裝完畢后進(jìn)行橫龍骨的安裝，先將橫龍骨與內(nèi)置角碼進(jìn)行連接，成形后安裝在立柱的預(yù)留橫梁孔位處。

3.5 支座安裝

鋁板線條由于逐漸翻折，故與結(jié)構(gòu)面的距離也逐漸變化。為達(dá)到流線型鋁板線條效果，支點(diǎn)高度需要跟隨呈流線型變化。按照板塊的分塊，對(duì)應(yīng)所需的支點(diǎn)數(shù)量和位置，通過模型軟件等工具進(jìn)行參數(shù)化分析，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙批量化進(jìn)行支點(diǎn)編號(hào)、支點(diǎn)長(zhǎng)度計(jì)算以及支點(diǎn)高度計(jì)算，并導(dǎo)出各項(xiàng)數(shù)據(jù)，直接用于下料生產(chǎn)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)支點(diǎn)施工安裝及定位（圖3）。

圖3 懸挑支座（預(yù)留調(diào)節(jié)空位）

3.6 內(nèi)側(cè)幕墻安裝

內(nèi)側(cè)幕墻為封閉層，具有防水、防火、防氣味滲漏及降噪等使用功能，內(nèi)襯幕墻板通過鉚釘與龍骨固定，板間拼縫使用硅酮密封膠封閉。耐候硅酮密封膠在縫內(nèi)應(yīng)形成相對(duì)兩面黏結(jié)，不得三面黏結(jié)。較深的密封槽口底部應(yīng)采用聚乙烯發(fā)泡材料填塞，接縫應(yīng)平整、光滑，并嚴(yán)密、不漏水。

3.7 外側(cè)飄帶式鋁板安裝

外側(cè)幕墻以外挑支座作為定位龍骨，利用可調(diào)節(jié)的掛接節(jié)點(diǎn)固定外層鋁板。外層鋁板綜合考慮造型、強(qiáng)度、可施工性等因素，建議制作為榀架形式。利用可三維調(diào)節(jié)的外掛節(jié)點(diǎn)將異形外層鋁板榀架與懸挑支座連接，通過節(jié)點(diǎn)的可調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行平面、立面的位置調(diào)整，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的安裝角度。

掛接節(jié)點(diǎn)通過支座上預(yù)留的螺栓孔洞實(shí)現(xiàn)三維方向上的可動(dòng)能力，使得外層鋁板安裝時(shí)可根據(jù)其平面角度和翻起角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)飄帶的連續(xù)漸變效果（圖4）。

圖4 飄帶式幕墻安裝效果

4 結(jié)語

雙曲面飄帶式幕墻施工關(guān)鍵點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)鋁板翻起的角度及平面線條以達(dá)成視覺效果，在上海老港再生能源利用中心二期工程的建設(shè)過程中，對(duì)外側(cè)鋁板的掛接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新，采用可三維調(diào)節(jié)的外幕墻掛接系統(tǒng)，連接結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)和內(nèi)幕墻豎龍骨，并在掛接處實(shí)現(xiàn)水平位置的可調(diào)節(jié)限位配合。在施工前利用BIM技術(shù)解決碰撞沖突，模擬不同專業(yè)間的碰撞試驗(yàn)并制作碰撞報(bào)告，根據(jù)碰撞結(jié)果進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，施工中減少了大量的焊接作業(yè)，提高了施工效率。

雙曲面飄帶式鋁板因其材料和連接方式的特殊性，在曲率和板塊大小上很難實(shí)現(xiàn)完美的協(xié)調(diào)，在施工中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注板塊單元的劃分、幕墻龍骨與板塊的連接方式以及外側(cè)板塊的調(diào)節(jié)方式。幕墻作為建筑的“外衣”，隨著人們想象空間的拓寬也在創(chuàng)新發(fā)展，希望在更多的工程建設(shè)中看到雙曲面飄帶式幕墻的應(yīng)用，不斷推動(dòng)幕墻施工技術(shù)的發(fā)展。