賴頌英 張 鵬 陳 之 黃 俊

中國建筑第二工程局有限公司華南分公司 廣東 深圳 518048

1 工程概況

橫琴口岸及綜合交通樞紐開發(fā)工程位于珠海市橫琴新區(qū)，工程建設(shè)用地34.5 hm2，總建筑面積1 310 000 m2，包含口岸通關(guān)、口岸配套、綜合交通樞紐、綜合配套服務(wù)區(qū)、酒店、辦公、公寓、商業(yè)等單位工程。其中通關(guān)大廳主體工程地下3層，地上4層，在通關(guān)大廳主體建筑東段、西段兩側(cè)分別設(shè)有一門頭，即東側(cè)門頭、西側(cè)門頭，門頭建筑造型是口岸通關(guān)旅客出入口標(biāo)志（圖1）。

東側(cè)門頭水平跨度90 m，寬度46 m，豎向結(jié)構(gòu)總高度40.8 m，豎向結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土剪力墻，屋面水平結(jié)構(gòu)為鋼管桁架。西側(cè)門頭水平跨度90 m，寬度22.0～30.5 m，豎向結(jié)構(gòu)總高度40.8 m，豎向結(jié)構(gòu)和屋面水平結(jié)構(gòu)均為鋼管桁架結(jié)構(gòu)。東側(cè)、西側(cè)門頭外部采用鋁板幕墻裝飾，幕墻為框架式鋁單板結(jié)構(gòu)，由鋼通、鋁通框架與厚3 mm鋁單板組成，幕墻整體與鋼結(jié)構(gòu)桁架剛接（圖2）。

圖1 東、西側(cè)門頭鋼結(jié)構(gòu)桁架示意

圖2 東、西側(cè)門頭鋁板幕墻效果

2 鋁板幕墻施工方案選定

東、西側(cè)門頭下方區(qū)域?yàn)橥P(guān)建筑出入口及部分前廣場(chǎng)地下室頂板結(jié)構(gòu)，門頭鋼結(jié)構(gòu)和鋁板幕墻施工時(shí)，其下方正在進(jìn)行室外結(jié)構(gòu)、裝修及機(jī)電等專業(yè)施工，多專業(yè)交叉施工，現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，安全保障難度大。此外，該工程工期非常緊張，鋁板幕墻安裝最大高度超過40 m，若采用常規(guī)施工方法，在東、西側(cè)門頭鋼結(jié)構(gòu)施工完畢后，按部就班地搭設(shè)滿堂架，再進(jìn)行鋁板幕墻安裝，不僅妨礙門頭下方其他專業(yè)工程施工，無法滿足工期要求，而且措施費(fèi)用高昂[1-3]。

另外，東、西側(cè)門頭采用大跨度異形管桁架結(jié)構(gòu)形式，門頭鋼結(jié)構(gòu)橫斷面為三角異形，整個(gè)水平結(jié)構(gòu)由6榀0～4 m不等高的桁架及桁架間的連系桿件構(gòu)成，鋁板幕墻安裝基面并非規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)圖紙中只提供了各鋁板幕墻單元板塊的尺寸和位置要求，鋼結(jié)構(gòu)桁架安裝完成后鋁板幕墻會(huì)跟隨其一同下?lián)?，?dǎo)致鋁板幕墻出現(xiàn)平面上高低不平、縫隙過大、密閉性差等一系列問題。這些問題需要在鋁板幕墻深化設(shè)計(jì)和安裝方法中予以考慮并解決，以保證鋁板幕墻安裝完成后平整美觀，縫隙大小均勻。

為加快鋁板幕墻安裝速度，保證鋁板幕墻安裝質(zhì)量，同時(shí)保證其他專業(yè)可插入施工，本工程決定采用半裝配式幕墻施工技術(shù)。前期準(zhǔn)備階段拿到施工圖紙后，根據(jù)鋁板結(jié)構(gòu)形式將5～10塊鋁板作為一個(gè)整體鋁板單元板塊，鋁板單元板塊包括胎架和鋁板2個(gè)部分，在加工廠內(nèi)對(duì)其進(jìn)行拼裝，完成之后將其運(yùn)送至場(chǎng)內(nèi)。在鋼結(jié)構(gòu)桁架上定位放線確定三維可調(diào)支座安裝位置，在鋼結(jié)構(gòu)桁架吊裝前將三維可調(diào)支座安裝完成。鋼結(jié)構(gòu)吊裝完成之后，安裝輔助設(shè)備卷揚(yáng)機(jī)及手拉葫蘆，利用50 t汽車吊與卷揚(yáng)機(jī)相互配合吊裝鋁板幕墻單元板塊，吊到既定位置后使用φ20 mm鋼絲繩臨時(shí)固定。在鋼結(jié)構(gòu)桁架下?lián)贤瓿珊?，調(diào)整三維可調(diào)支座角度，再利用手拉葫蘆調(diào)節(jié)鋁板幕墻至平整面，將鋁板幕墻與三維可調(diào)支座、三維可調(diào)支座與鋼結(jié)構(gòu)桁架圓管進(jìn)行焊接固定。最后對(duì)鋁板幕墻進(jìn)行打膠填縫、清潔。

3 三維可調(diào)支座

由于鋼結(jié)構(gòu)桁架的下?lián)鲜遣豢杀苊獾?，且需要在鋼結(jié)構(gòu)桁架吊裝完畢后一段時(shí)間方能完成下?lián)献冃?。鋁板幕墻單元板塊如何能與結(jié)構(gòu)桁架做到協(xié)調(diào)變形是一個(gè)難點(diǎn)。經(jīng)項(xiàng)目部技術(shù)攻關(guān)，設(shè)計(jì)出一種可以調(diào)節(jié)鋁板幕墻與鋼結(jié)構(gòu)之間協(xié)調(diào)變形的裝置——三維可調(diào)支座（圖3）。該支座的研發(fā)是本項(xiàng)目鋁板幕墻順利安裝的關(guān)鍵。

圖3 三維可調(diào)支座示意

三維可調(diào)支座采用雙U形M16螺桿套在鋼結(jié)構(gòu)桁架圓管連接件位置，圓管下使用與圓管同曲率的圓弧鋼板配合25#槽鋼，槽鋼開圓弧口并與圓弧鋼板焊接，圓弧鋼板兩端需超出槽鋼壁不小于20 mm距離作為焊接位置。槽鋼端部四角開直徑18 mm圓孔，雙U形M16螺桿從圓孔內(nèi)穿過，使用螺母固定，螺桿伸出圓弧孔距離不得小于150 mm。槽鋼中部垂直焊接150 mm×150 mm×10 mm鋼板，鋼板與槽鋼焊接時(shí)需增加與鋼板同厚度的加勁肋2道。鋼板中線開寬度25 mm、長(zhǎng)度200 mm長(zhǎng)孔，使用M20螺栓與鋁板幕墻單元板塊栓接，鋁板幕墻單元板塊吊裝至相應(yīng)位置后使用φ20 mm鋼絲繩懸掛，待鋼結(jié)構(gòu)桁架下?lián)贤瓿珊?，將U形螺桿放松，三維可調(diào)支座可以左右調(diào)整，調(diào)整至需要角度后做永久固定。槽鋼下鋼板開長(zhǎng)孔可以使鋁板幕墻單元板塊上下移動(dòng)，移動(dòng)到既定位置后使用M20螺栓固定。螺栓墊片使用開22 mm圓孔的100 mm×100 mm×10 mm鋼板，最后將螺栓、墊片與鋼板、鋼方通焊接做永久固定，并撤掉懸掛鋁板幕墻單元板塊的鋼絲繩。

4 施工工藝

施工工藝流程主要包括5個(gè)步驟：鋁板單元板塊劃分→三維可調(diào)支座安裝→輔助設(shè)備安裝→鋁板單元板塊吊裝→單元板塊調(diào)平。

4.1 鋁板單元板塊劃分

需將若干塊鋁板拼裝成一個(gè)整體的單元板塊，板塊過大可能會(huì)在吊裝過程中產(chǎn)生變形，因此鋁板幕墻單元板塊劃分是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。經(jīng)過多次核算，得出了合適的板塊大小。

以東側(cè)門頭為例，根據(jù)鋁板幕墻結(jié)構(gòu)形式，按照鋁板幕墻框架結(jié)構(gòu)相交位置進(jìn)行劃分，在鋁單板內(nèi)增加角鐵加勁肋，如圖4、圖5所示。板塊類別分為造型鋁板、吊頂鋁板，其中造型鋁板分為3個(gè)單元板塊，吊頂鋁板分為13個(gè)單元板塊。

4.2 三維可調(diào)支座安裝

圖4 單元板塊劃分

圖5 單元板塊示意

鋼結(jié)構(gòu)桁架在施工準(zhǔn)備階段需要將鋁板幕墻整體荷載計(jì)算在內(nèi)，先在理論上計(jì)算出鋼結(jié)構(gòu)桁架在加上鋁板幕墻荷載之后的下?lián)锨€（圖6），再根據(jù)此下?lián)锨€按照鋁板幕墻施工圖紙對(duì)三維可調(diào)支座位置進(jìn)行調(diào)整，以此來減少后期鋁板幕墻單元板塊吊裝完成后的調(diào)整。

圖6 鋼結(jié)構(gòu)桁架下?lián)锨€

為滿足鋁板幕墻單元板塊安裝精度的要求，在鋼結(jié)構(gòu)桁架提升之前，利用全站儀、經(jīng)緯儀定位出軸線，再根據(jù)軸線放出調(diào)整過的各個(gè)三維可調(diào)支座定位點(diǎn)，在鋼結(jié)構(gòu)桁架上做出標(biāo)記，將所有三維可調(diào)支座安裝到相應(yīng)位置（圖7）。因?yàn)楹笃阡摻Y(jié)構(gòu)桁架提升后三維可調(diào)支座還需根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)桁架實(shí)際下?lián)锨€進(jìn)行調(diào)整，所以此步驟中三維可調(diào)支座安裝只需使用螺栓臨時(shí)固定到鋼結(jié)構(gòu)桁架圓管上，保證三維可調(diào)支座在鋼結(jié)構(gòu)桁架提升過程中不發(fā)生晃動(dòng)、位移即可。待鋼結(jié)構(gòu)桁架提升完成并卸載以后，再對(duì)三維可調(diào)支座進(jìn)行一次檢查，若有三維可調(diào)支座發(fā)生位移，則做出相應(yīng)調(diào)整。

4.3 輔助設(shè)備安裝

最重的鋁板幕墻單元板塊為1 069.82 kg，使用2 t卷揚(yáng)機(jī)、2 t手拉葫蘆進(jìn)行安裝。安裝使用的主要配件包括120 mm×80 mm×5 mm鋼方通、M16高強(qiáng)螺栓、2 t定滑輪、φ12 mm鋼絲繩、φ16 mm鋼絲繩、限位開關(guān)、φ48 mm×3.5 mm鋼管等。首先把120 mm×80 mm×5 mm鋼方通焊接在鋼桁架上，然后把卷揚(yáng)機(jī)用M20對(duì)穿螺桿固定在鋼方通上，卷揚(yáng)機(jī)后端采用φ16 mm安全鋼絲繩與主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效連接（圖8），防止卷揚(yáng)機(jī)整體掉落。

圖7 三維可調(diào)支座安裝模型

鋁板吊頂?shù)跹b到待安裝高度后通過2 t手拉葫蘆進(jìn)行輕微調(diào)整，2 t手拉葫蘆通過綁帶與鋼結(jié)構(gòu)桁架綁在一起（圖9），可以隨板塊吊裝位置移動(dòng)。

圖8 卷揚(yáng)機(jī)安裝示意

圖9 手拉葫蘆綁扎示意

4.4 鋁板幕墻單元板塊吊裝

鋁板幕墻單元板塊通過汽車吊運(yùn)輸至待吊裝部位正下方，鋁板吊頂通過綁帶U形環(huán)與卷揚(yáng)機(jī)吊鉤進(jìn)行連接，卷揚(yáng)機(jī)對(duì)鋁板吊頂4個(gè)吊點(diǎn)進(jìn)行同步吊裝。吊裝過程中注意鋁板吊頂提升速度，防止鋁板吊頂4個(gè)吊點(diǎn)因不同步造成的傾斜。鋁板吊頂兩側(cè)設(shè)置牽引繩，減少風(fēng)力對(duì)吊裝的影響（圖10、圖11）。鋁板吊頂?shù)跹b到待安裝高度后使用φ20 mm鋼絲繩拴在鋼結(jié)構(gòu)桁架之上，后期鋼結(jié)構(gòu)桁架下?lián)贤瓿芍笫褂檬掷J調(diào)節(jié)與三維可調(diào)支座的連接；底部采用全站儀進(jìn)行安裝點(diǎn)位復(fù)核，確保鋁板幕墻單元板塊精度。吊裝區(qū)域下方滿拉安全兜網(wǎng)，吊裝區(qū)域底部設(shè)置警示區(qū)域，警戒區(qū)域禁止行人隨意穿行。

圖11 鋁板幕墻正面單元板塊吊裝

4.5 單元板塊調(diào)平

鋁板幕墻單元板塊全部吊裝完成，且鋼結(jié)構(gòu)桁架完全下?lián)戏€(wěn)定之后，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)桁架實(shí)際下?lián)锨€，使用儀器復(fù)測(cè)板塊左右方向位移度。接著擰松U形螺桿端部螺母，調(diào)整三維可調(diào)支座左右方向角度。左右方向調(diào)整完成之后，利用手拉葫蘆與鋼絲繩吊起單元板塊，使單元板塊與三維可調(diào)支座達(dá)到一個(gè)似靠似不靠的狀態(tài)（圖12、圖13）。下方利用全站儀定位，單元板塊達(dá)到預(yù)定位置后馬上與三維可調(diào)支座栓接。最后將連接位置進(jìn)行補(bǔ)焊處理，單元板塊之間打膠清潔。

圖12 單元板塊調(diào)平大樣

5 結(jié)語

圖13 三維可調(diào)支座調(diào)平原理

鋁板幕墻半裝配式安裝是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，影響安裝質(zhì)量、施工速度的因素有很多，三維可調(diào)支座是鋁板幕墻安裝精度控制最關(guān)鍵的構(gòu)件，單元板塊的劃分是影響鋁板幕墻安裝速度的關(guān)鍵因素。在本項(xiàng)目實(shí)施過程中，通過三維可調(diào)支座協(xié)調(diào)變形與單元板塊吊裝相結(jié)合的鋁板幕墻半裝配式施工技術(shù)，降低了鋁板幕墻安裝過程中的施工難度，解決了鋼結(jié)構(gòu)桁架下?lián)蠈?dǎo)致的鋁板幕墻整體變形問題，最終將鋁板幕墻在鋼結(jié)構(gòu)桁架下?lián)线^程中的變形量控制在±10 mm內(nèi)，為鋁板幕墻在限定時(shí)間內(nèi)順利完成施工提供了有效保障。經(jīng)測(cè)算，21 000 m2鋁板幕墻施工比傳統(tǒng)搭設(shè)滿堂架的安裝方法可節(jié)約成本約160萬元。