馬 毅 胡欽鑫 馬佳偉 鄭彥來 代慶琴 易 霄 廖曉松

中建不二幕墻裝飾有限公司 湖南 長沙 410007

隨著建筑師對外立面要求的不斷提高，幕墻立面造型日益豐富，對設(shè)計、加工、施工提出了更高要求[1-2]。目前，插掛式鋁板幕墻核心連接構(gòu)件為U型鋼，通過U型鋼連接可實現(xiàn)鋁板進出、水平、垂直位的位移調(diào)節(jié)，但無法對鋁板的安裝角度進行調(diào)節(jié)[3-4]。本研究通過T形碼與L形碼配合并使用轉(zhuǎn)角連接件，不僅實現(xiàn)了鋁板內(nèi)側(cè)安裝，上下位、進出位可調(diào)，還可實現(xiàn)角度調(diào)節(jié)，彌補了現(xiàn)有插掛式金屬幕墻結(jié)構(gòu)在該方面的不足。

1 工程概況

湘江歡樂城冰雪世界項目為廢棄礦坑改造項目，是對原湖南省新生水泥廠采石場坑進行再利用[5]。如圖1所示，平臺近似為175 m×220 m的橢圓。鋁板幕墻位于平臺南面的消防通道外側(cè)，整體為一個漸變扭轉(zhuǎn)的懸空飄帶狀，通過三角形面板擬合成一個整體，飄帶中間為漸開式穿孔鋁板幕墻。幕墻總面積約31 526 m2，異形穿孔鋁板幕墻面積約13 000 m2（－36 m平臺上約9 000 m2），建成以后可清晰地看到立面效果。

圖1 設(shè)計效果圖

2 研究方法

項目主要位于相對標高－36 m平臺上，地形復(fù)雜，地勢多變，整體地塊東西長約440 m，南北寬約350 m，項目凈用地面積157 897 m2，場地整體東北高、西南低，地塊內(nèi)最大高差近100 m（圖2）。設(shè)計的主要難點有：曲面鋁板幕墻外側(cè)懸空臨崖，無法搭設(shè)腳手架，內(nèi)側(cè)消防通道需預(yù)留其他單位的材料運輸通道，導(dǎo)致幕墻作業(yè)面小，施工難以展開；幕墻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造型不規(guī)則，原始設(shè)計與現(xiàn)場匹配度低，材料下單困難。因此采用插掛式裝配法安裝鋁板。

圖2 工程現(xiàn)場實景

3 工藝流程

3.1 施工準備

先根據(jù)圖紙點位對異形穿孔鋁板進行BIM建模，由于幕墻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要根據(jù)現(xiàn)場情況對模型進行深化，其中包括對主次鋼龍骨深化，深化后圖紙經(jīng)設(shè)計院、顧問及業(yè)主方認可，并在現(xiàn)場測點復(fù)核，確保最終下單尺寸與現(xiàn)場安裝尺寸一致。之后按照復(fù)核后模型對相關(guān)材料進行下單。

如圖3（a）所示，因－36 m平臺需預(yù)留其他單位的材料進出通道，所以東西立面采用腳手架施工，腳手架搭設(shè)放樣如圖3（b）所示，平臺中間區(qū)域采用高空車配合吊車的施工方式安裝鋼拱、主次鋼龍骨以及鋁板。

圖3 腳手架布置示意

因施工平臺處通道需預(yù)留其他單位的材料進出通道，異形鋁板先整體堆放在倉庫內(nèi)，待區(qū)域安裝時，材料運輸?shù)皆搮^(qū)域處，方便施工時直接安裝使用，故此地面需提前清理平整、硬化（承載力≥42 t）。通過吊車對材料進行垂直運輸，運輸至各個指定位置安裝。

3.2 預(yù)埋板及其連接件安裝

制定測量放線方案，擬定實施的方法與步驟，做好原始點位交接工作。根據(jù)原始點位，對點位進行閉合驗證，按照圖紙設(shè)計對控制點進行復(fù)核校正，使之符合安裝要求。將預(yù)埋件安裝的位置標示于梁或柱上，包括水平高度和預(yù)埋件中心位置，過程中保證預(yù)埋件的標高偏差不大于10 mm，埋設(shè)位置與設(shè)計位置的偏差不大于20 mm，預(yù)埋件的表面平整度偏差不大于5 mm。完成預(yù)埋板的安裝后將轉(zhuǎn)接件焊接在后置埋板上，焊接時嚴格按照圖紙要求進行，焊接完成后進行焊縫防銹處理，敲除焊渣，在焊縫位置涂刷紅丹防銹底漆，表面刷銀粉漆，并進行焊縫檢測。

3.3 鋼拱及幕墻主鋼結(jié)構(gòu)安裝

3.3.1 鋼拱拼裝

鋼拱跨度77 m，高16 m，總質(zhì)量108 000 kg?？紤]到實際的運輸情況，將鋼拱在車間加工成8段成品，然后運輸?shù)浆F(xiàn)場；再根據(jù)鋼拱的空間定位，將其空間定位點位投射到平面上，將8段成品鋼拱按空間造型焊接成2段鋼拱，打磨除銹后，做探傷檢測。

3.3.2 鋼拱安裝

根據(jù)鋼拱的空間點位，將鋼拱外輪廓線的Z坐標垂直投影到地面上，然后根據(jù)鋼拱的投影線，確定好鋼拱的支撐架位置，如圖4所示，因鋼拱位于消防橋端口，考慮其他單位的材料進出，將支撐架安裝在橋的兩側(cè)，以保證消防橋的正常通行。為避免支撐架對橋面造成破壞，在支撐架下墊設(shè)厚鋼板，以分散鋼拱對橋面的壓力集中。配合4臺320 t的汽車吊，將2段鋼拱吊裝到相應(yīng)的位置，通過全站儀的空間定位，微調(diào)鋼拱并確定最終位置，然后通過支撐架上的千斤頂將鋼拱鎖定，焊接、打磨、除銹，并做探傷檢測。

圖4 鋼拱安裝示意

3.3.3 幕墻主鋼構(gòu)安裝

圖5所示為主鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)，幕墻主鋼構(gòu)的安裝做法同鋼拱。首先在加工廠將主鋼構(gòu)加工成3段，為吸收結(jié)構(gòu)誤差對幕墻造成的影響并保證幕墻主鋼構(gòu)的中間轉(zhuǎn)角位置準確，加工時將主鋼構(gòu)末端加長500 mm，最終預(yù)留長度根據(jù)結(jié)構(gòu)梁的偏差確定，然后根據(jù)定位點位在現(xiàn)場拼接成一個整體，因主鋼構(gòu)質(zhì)量在8～15 t，無需通過支撐架安裝，現(xiàn)場采用2臺50 t汽車吊定位安裝并配合電動提升機進行微調(diào)，之后進行焊接、打磨、除銹，并做探傷檢測。

圖5 主鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)

3.4 次龍骨安裝

3.4.1 測量返點

根據(jù)已安裝完成的鋼拱及幕墻主鋼結(jié)構(gòu)的測量返點，重新校核模型中的點位及次龍骨位置，根據(jù)校核的模型圖，重新提取次龍骨的連接牛腿及次龍骨的點位圖。

3.4.2 連接牛腿安裝

根據(jù)返點模型，確定好不同位置的牛腿長度以及與幕墻主鋼構(gòu)連接的角度，并分別編號。如圖6（a）所示，依據(jù)不同編號的牛腿，結(jié)合返點后的模型重新提取牛腿點位，利用全站儀在幕墻主鋼構(gòu)上打上牛腿的上、左、右3個點位，點位為牛腿與幕墻主鋼構(gòu)交線的中點，配合高空車的操作，將牛腿安裝到相應(yīng)位置，點焊，再復(fù)測，然后滿焊、打磨、除銹，并做探傷檢測。圖6（b）所示為次龍骨與牛腿的連接設(shè)計圖，牛腿安裝完畢后，根據(jù)模型的返點，加工制作好次龍骨，并分別編號。

圖6 連接牛腿安裝

3.4.3 次龍骨的安裝

通過全站儀打點的方式，將次龍骨分別安裝到相應(yīng)的牛腿上，通過次龍骨的連接方式來微調(diào)，再次打點確認。鋼結(jié)構(gòu)安裝完成后，需對焊縫進行打磨清理，并涂防銹漆，對鋼龍骨內(nèi)腔外露部分加裝蓋板，然后對整體鋼構(gòu)進行外表面噴涂處理。圖7（a）所示為最終的龍骨安裝圖，圖7（b）所示為次龍骨的現(xiàn)場安裝圖，通過高空車即可實現(xiàn)主、次龍骨安裝。

圖7 龍骨結(jié)構(gòu)與安裝

3.5 鋁板安裝

異形穿孔鋁板是由厚3 mm進口陽極氧化鋁板與型材邊框和加強筋組裝成三邊尺寸不一的三角形板塊。異形穿孔鋁板進入施工現(xiàn)場后，檢查其規(guī)格、型號、數(shù)量、編號，對運輸過程中受損鋁板拒收退回，確保異形穿孔鋁板的質(zhì)量，同時向監(jiān)理單位報驗。準備好所需的吊具、吊索、鋼絲繩及勞保用品，為調(diào)整異形穿孔鋁板的標高準備好各種規(guī)格的橡膠墊片等。異形穿孔鋁板安裝前應(yīng)認真檢查有無裂紋或生產(chǎn)缺陷，確認無誤后方可進行安裝。

考慮到現(xiàn)場實際情況，－36 m平臺外側(cè)為落差近100 m的深坑，外側(cè)無法搭設(shè)平臺及措施，故鋁板采用內(nèi)側(cè)上下插接的安裝方式，如圖8所示。圖8中鋁合金T形碼的兩側(cè)開有一定長度的腰孔，采用對穿螺栓連接，T形碼與鋼墊片上設(shè)有鋸齒波紋面，可實現(xiàn)咬合，通過調(diào)節(jié)方墊片位置實現(xiàn)鋁板上下微調(diào)，調(diào)整到適當位置加以擰緊固定。鋁合金L形底座與T形碼連接方式相同，通過調(diào)節(jié)L形底座上方墊片位置可實現(xiàn)前后微調(diào)；鋁合金掛接件可實現(xiàn)鋁板的角度調(diào)節(jié)，角度調(diào)節(jié)完畢后，通過螺釘將已調(diào)好的角度進行固定，上下鋁板通過插接方式進行連接。相較于目前通過U型鋼連接的插掛式結(jié)構(gòu)，通過T形碼與L形碼配合并使用轉(zhuǎn)角連接件，不僅實現(xiàn)了鋁板內(nèi)側(cè)安裝，上下位、進出位可調(diào)，還可實現(xiàn)角度調(diào)節(jié)，彌補了現(xiàn)有插掛式金屬幕墻結(jié)構(gòu)在該方面的不足，使得曲面造型可完美實現(xiàn)。

圖8 鋁板安裝調(diào)節(jié)

因鋁板寬度大于3 m，安裝時需通過2臺高空車分配于鋁板兩端，每臺高空車配備2人，同時操作，圖9所示為鋁板現(xiàn)場安裝圖。首先將要吊裝的鋁板固定在吊車的懸臂上，然后根據(jù)現(xiàn)場管理人員的指令遞送到指定的位置，安裝的人員根據(jù)鋁板上的標簽把鋁板安裝在相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)龍骨上，再根據(jù)已放好的具體點位進行微調(diào)。位置調(diào)好后進行固定，使鋁板精確地固定于對應(yīng)位置，以保證整體造型的平滑。異形穿孔鋁板安裝完成后，對安裝精度及板縫進行微調(diào)，保證后續(xù)燈光的安裝。

圖9 鋁板安裝調(diào)節(jié)

最后安裝效果如圖10所示，采用本方法進行安裝很好地保證了設(shè)計造型。除此之外，本項目正常條件下施工工期為210 d，采用本方法后工期縮短至170 d，節(jié)約工期40 d。同時本方法節(jié)省了鍍鋅鋼材的使用費用以及租賃機具的費用共計10萬余元，真正做到了高效、經(jīng)濟。

圖10 安裝效果

4 施工質(zhì)量控制

因幕墻整體造型復(fù)雜，鋼拱跨度大，為保證鋁板安裝質(zhì)量，從現(xiàn)場測量控制、材料質(zhì)量控制、安裝質(zhì)量控制等方面進行施工質(zhì)量控制。主體結(jié)構(gòu)施工誤差較大，因此使用激光掃描儀對現(xiàn)場進行復(fù)測，將數(shù)據(jù)返還給設(shè)計部門，以現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)為依據(jù)進行結(jié)構(gòu)復(fù)核和計算；材料進場后，按照設(shè)計要求嚴格把驗收關(guān)，并進行見證取樣送檢[6]。驗收內(nèi)容主要有：鋼拱弧度、平整度，龍骨的垂直度、鋁板的厚度、平整度和加強筋等必須符合規(guī)范和計算要求，各種膠與相應(yīng)接觸的材料相容且黏結(jié)強度應(yīng)符合要求；安裝前做好技術(shù)交底，對施工中的技術(shù)難點、要點、重點交底清楚[7]。安裝時嚴格落實工序驗收，每完成一道工序都需進行現(xiàn)場簽字并保存影像資料，確保鋼橫梁安裝水平偏差≤2 mm，縱向偏差≤1.5 mm，鋼橫梁中線和底框中線垂直偏差＜2 mm，幕墻垂直偏差≤3 mm，用激光水平儀和經(jīng)緯儀檢測，對于連接點考慮好足夠的伸縮量，保證安裝過程中的可調(diào)節(jié)量。對于施焊部位及時進行防銹涂漆處理，避免后續(xù)作業(yè)隱患[8]。做好與其他安裝單位的配合工作，避免出現(xiàn)工序交接不清而造成維修或返工。

5 結(jié)語

該項目幕墻工程立面鋁板造型復(fù)雜，為近橢圓的異形曲面，外側(cè)為百米高的懸空臨崖，鋁板面積約9 000 m2，施工難度大，安裝精度高。對現(xiàn)場進行復(fù)測，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)返回至設(shè)計單位，通過BIM進行模型構(gòu)建，按照導(dǎo)出的三維點位確定鋁板板塊間的角度和定位，擬合成一個類橢球的整體鋁板裝飾面。鋁板安裝時通過T形碼與L形碼配合并使用轉(zhuǎn)角連接件，實現(xiàn)了鋁板內(nèi)側(cè)安裝、上下插接、安裝角度可調(diào)節(jié)，既解決現(xiàn)場室外施工措施無法搭設(shè)的問題，又加快了施工進度，確保了板的安裝精度，操作性強、實用性好、高效經(jīng)濟，完美展現(xiàn)了業(yè)主心中的效果，對以后類似工程的設(shè)計與施工有很好的借鑒作用和推廣價值。