李海濤 王炳錕 馮百丁 杜發(fā)光 楊賽國 魏盈飛

中國建筑第八工程局有限公司西北分公司 陜西 西安 710075

目前，國內(nèi)建筑物外立面采用GRC（glass-fiber reinforced concrete）幕墻形式的建筑物大部分位于南方沿海城市，國內(nèi)仍有很大的市場。玻璃纖維增強水泥（GRC）外墻背附鋼架板（GJB）能夠打造復雜造型，材料性能優(yōu)越，色彩變化不受限制，是建筑設計師理想的材料。

背景項目在生產(chǎn)安裝玻璃纖維增強水泥（GRC）外墻背附鋼架板（GJB）的過程中，結(jié)合Rhinoceros軟件自主開發(fā)了一種可動態(tài)調(diào)整安裝坐標的施工工藝和一種安裝過程中的精準定位裝置，形成了一套國內(nèi)先進的生產(chǎn)安裝工藝。

GRC外墻板形式多變、種類多，現(xiàn)有文獻中相關生產(chǎn)、安裝工藝的各類名詞并不統(tǒng)一。但GRC幕墻體系的荷載傳遞路線基本大同小異。結(jié)合JC/T 1057—2021《玻璃纖維增強水泥（GRC）外墻板》第3章中的術語和定義，對GRC外墻板各構件荷載傳遞路線作闡述：

1）GRC外墻板將荷載通過柔性錨桿連接件傳遞給背附鋼架（又稱為鋼附框骨架[1]、鋼框架受力橫梁[2]、背附龍骨等）。

2）背附鋼架通過多種形式的連接件將荷載傳遞至主體結(jié)構內(nèi)的預埋錨固件，連接形式包括：背附鋼架上焊接鋼板掛鉤，配合主龍骨上焊接的地臺碼；或者錨固件上預留凹槽以及其他多種連接方式。

3）當GRC外墻板表面凹凸變化大，起伏范圍廣時，可在背附鋼架板與預埋錨固件之間增加主龍骨，背附鋼架將荷載傳遞給主龍骨，主龍骨再將荷載傳遞給預埋在主體結(jié)構內(nèi)的錨固件。

4）預埋錨固件將荷載傳遞至主體結(jié)構。

背景項目采用含主龍骨、背附鋼架板的GRC外墻板體系，結(jié)合背景項目，將GRC背附鋼架板生產(chǎn)安裝體系總結(jié)闡述，以期能為同類項目提供經(jīng)驗與參考。

1 項目概況

背景項目位于陜西省西安市未央?yún)^(qū)草灘街道，項目包含9個單體，其中1#樓及多功能報告廳外立面采用裝配式干掛GRC幕墻形式（圖1）。

圖1 1#樓與多功能報告廳平面示意

1#樓結(jié)構形式為框架結(jié)構， 建筑基地面積1 222.65 m2，總建筑面積4 520.10 m2，建筑層數(shù)地上4層。多功能報告廳采用鋼結(jié)構形式，建筑層數(shù)地上1層，建筑高度13.8 m，建筑面積1 042.73 m2。1#樓與多功能報告廳北立面由GRC幕墻組合形成精心設計的“鯨魚”形象（圖2），外立面的雙曲線GRC造型是背景項目形象展示的重點，也是施工的重難點，其造型典雅優(yōu)美，充分展現(xiàn)了設計師的別出心裁。

圖2 北立面“鯨魚”造型

2 GRC生產(chǎn)工藝流程

GRC是指玻璃纖維增強混凝土預制構件，一般用于建筑外立面裝飾，可選擇顏色豐富，可塑性強。GRC背附鋼架板生產(chǎn)工藝流程如圖3所示。

圖3 GRC外墻板生產(chǎn)工藝流程

2.1 模具制作固定

根據(jù)深化設計圖紙，使用臺鋸、數(shù)控機床等多種方式進行模板切割下料，使用氣動鉚釘槍固定，配以螺栓等加固形式。制作模具時，應遵循合同要求和施工圖中確定的外形、尺寸規(guī)格和容差。玻璃鋼材料應確保不會因溫度或濕度變化而發(fā)生翹曲或尺寸變化，也不應對產(chǎn)品表面顏色產(chǎn)生不利影響。

2.2 模具陰陽角處理

為保證能夠順利脫模、GRC模具的陰陽角垂直面應進行處理。模具的陰角形狀宜為內(nèi)圓角，模具的陽角宜為圓形拐角，垂直面的模具應能夠單獨拆卸。

2.3 噴涂脫模劑

模具表面應噴涂脫模劑，確保脫模時模具和GRC外墻板不會粘連，能夠順利完成脫模。脫模劑不可損壞或污染GRC構件，也不能含有影響后續(xù)的涂層或防護劑涂刷等的質(zhì)量的成分。

2.4 攪拌原材料

根據(jù)GRC材料強度、密度、產(chǎn)品顏色和表面質(zhì)感等要求確定合適的原材料配合比。在保證流動性的前提下，盡量減小水灰比，一般優(yōu)先考慮用高效減水劑。若無特殊情況，配合比一經(jīng)確認，整個生產(chǎn)過程中不可改變。攪拌流程如圖4所示。

圖4 GRC原材攪拌流程

2.5 面層材料噴涂

面層和結(jié)構層漿配合比不同。應在水泥、砂子、水的用量上盡量接近結(jié)構層配比。保證面層與內(nèi)層之間粘接牢靠。面層不可添加玻璃纖維，原則上也不需添加其他起防裂作用的纖維。

2.6 GRC噴漿

噴漿前要進行坍落度測試、GRC混合料纖維含量測試（洗水纖維測試）、噴制纖維輸出測試及纖維長測試。噴漿完成后進行厚度檢驗。

2.7 GRC壓輥收邊

使用輥輪壓實GRC表面，使得纖維絲貼附在GRC外墻板上，對周邊進行收邊，確保成形質(zhì)量。

2.8 脫模和養(yǎng)護

結(jié)合JGJ/T 423—2018《玻璃纖維增強水泥（GRC）建筑應用技術標準》的要求，GRC外墻板成形后，經(jīng)靜置養(yǎng)護，抗彎強度達到15 MPa、強度超過50%時方可脫模。一般產(chǎn)品成形后16～24 h脫模，實際脫模時間需結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場情況決定。脫模過程中嚴禁暴力拆除，避免發(fā)生GRC破損。GRC外墻板表面的瑕疵等需進行打磨修補。然后根據(jù)深化設計圖紙所示，給每個GRC板塊進行相應的標識，每個板塊需標明生產(chǎn)日期。修補標識后的構件用塑料薄膜纏繞放置在養(yǎng)護區(qū)域進行養(yǎng)護。

2.9 清洗及防護劑

為達到建筑表面效果，養(yǎng)護好的構件表面需要進行噴砂或酸洗處理。經(jīng)過上述工序后，對產(chǎn)品進行徹底清洗，除去表面積水、污物、灰塵、油污和其他污染物[3]。充分干燥后將產(chǎn)品搬運到一個通風防塵的區(qū)域，根據(jù)構件尺寸和造型的不同選用低壓噴壺、滾筒或毛刷在構件正面和四周、反沿、側(cè)面均勻涂刷一層防護劑，不可遺漏，防護劑用量嚴格按照廠家推薦數(shù)據(jù)或試驗驗證的數(shù)據(jù)采用。靜等15 min后或按實際情況確定等待時間，待表面完全干透后再用相同的方式和用量涂刷第2層。噴涂防護劑的環(huán)境溫度應控制在5～40 ℃之間。

2.10 儲存運輸注意事項

經(jīng)過表面處理后的構件用塑料薄膜纏繞，銳角部分采用硬紙板或發(fā)泡聚苯乙烯定制護角。堆放場地應該堅實平整并再次確認識別標記。應使用襯墊或支架，如A形架等支撐構件，支撐點通常為安裝預埋件位置。疊放時應確定豎向力的傳遞方向，必要時應使用專用支架。當長條形板豎向放置時，兩端應有側(cè)向水平支撐。避免構件出現(xiàn)翹曲、彎曲、缺口、開裂等。嚴禁構件接觸到泥土、油、天然氣、瀝青或煙霧等[4]。

3 結(jié)合可動態(tài)調(diào)整安裝坐標和精準定位裝置的GRC安裝工藝流程

安裝工藝流程如圖5所示。

圖5 GRC外墻板安裝工藝流程

3.1 主體階段預埋錨固件安裝

在主體梁鋼筋綁扎完成后將預埋錨固件固定在設計位置，進行可靠固定。背景項目采用一種“板凳”形式的預埋錨固件。“板凳面”緊貼梁側(cè)模板；“板凳腿”朝梁內(nèi)側(cè)，點焊固定在梁鋼筋上。預埋錨固件全部安裝完成后，方可進行混凝土澆筑，在混凝土澆筑過程中，建議要求GRC外墻板安裝單位相關人員在施工現(xiàn)場跟隨澆筑點實時觀測預埋錨固件，確保混凝土成形后埋件位置準確，滿足設計要求。

3.2 施工定位放線（可動態(tài)調(diào)整安裝坐標的施工工藝）

施工現(xiàn)場條件復雜，障礙物多，各專業(yè)交叉施工，再加上GRC安裝作業(yè)多屬于高空作業(yè)，危險性大、操作難度大。所以在施工過程中容易產(chǎn)生一定的誤差。如果不能及時消除誤差，使誤差累積到外墻板安裝流程，就極可能導致外墻板拼縫不均勻，或是安裝位置同設計位置有偏差，影響外立面曲線造型效果，最終影響外立面成形效果；更有甚者，可能在安裝過程中發(fā)現(xiàn)某個連接件位置始終不能咬合，嚴重不符合設計要求。

同一般的測量定位放線流程相比，背景項目采用了可動態(tài)調(diào)整安裝坐標的施工工藝，即建立完整的犀牛主龍骨模型（圖6）、犀牛表皮模型（圖7），對應主龍骨模型與表皮模型，對表皮模型進行分塊（圖8），按照設計要求在主龍骨上設置足夠數(shù)量的地臺碼（背景項目GRC外墻板連接主龍骨的連接件），在分成塊的每個GRC外墻板上設置足夠數(shù)量的鋼板掛鉤（圖9）。使用犀牛軟件導出預埋錨固件、主龍骨、地臺碼、GRC外墻板鋼板掛鉤的精準坐標，然后在安裝過程記錄各個安裝點實測坐標，輸入模型提前進行模擬對比，實現(xiàn)提前調(diào)整，如果遇到實測坐標與模型坐標相差過大，則及時將實測坐標數(shù)據(jù)導入模型進行調(diào)整。安裝預埋錨固件時施工放線實測調(diào)整一遍，安裝主龍骨時施工放線實測調(diào)整一遍，焊接地臺碼時施工放線實測調(diào)整一遍，最終完成GRC外墻板安裝。避免在安裝過程中發(fā)現(xiàn)連接件不能咬合，確保了外立面成形精準無誤，完美地展現(xiàn)設計意圖。

圖6 主龍骨模型

圖7 表皮模型

圖8 表皮模型分塊

圖9 鋼板掛鉤與地臺碼

3.3 主龍骨及連接件安裝

背景項目的主龍骨以鍍鋅矩形鋼通作為主材，規(guī)格包括120 mm×60 mm×4 mm/80 mm×60 mm×4 mm等；鍍鋅角鋼50 mm×4 mm、長140mm的M16不銹鋼螺栓組等作為輔材。以焊接、螺栓連接的連接方式，安裝一榀榀豎向主龍骨，豎向主龍骨吊裝完成后焊接橫向的主龍骨，完成主龍骨體系的安裝。最后按照模型給定的坐標位置對地臺碼位置進行放樣，確認無誤后進行地臺碼安裝焊接，以準備進行GRC外墻板的吊裝。所有焊縫焊接完成應清理焊渣[5]，經(jīng)驗收合格后，在焊縫處噴涂防銹劑。

3.4 GRC排號與吊裝

GRC外墻板在犀牛軟件中已經(jīng)形成完整的編號，在GRC外墻板進入安裝現(xiàn)場時，對照編號，嚴格按照設計要求核對該批GRC外墻板規(guī)格、型號、尺寸，確認編號與對應的實物無誤后方可卸車，將其按吊裝順序擺放在吊裝點附近，按照吊裝順序進行吊裝[6]。

3.5 GRC定位（精準定位裝置）

傳統(tǒng)干掛式GRC幕墻面板安裝工藝使用汽車吊進行垂直運輸（圖10），首先將面板從地面吊運至安裝區(qū)；然后人力勻速拉動鉸鏈調(diào)整幕墻面板位置，將面板的鋼板掛鉤與龍骨地臺碼調(diào)整至咬合（粗定位）；再反復緩慢拉動鉸鏈，不斷調(diào)整，直至安裝位置精準無誤，若始終難以將面板調(diào)整至合適位置，則使用吊車重新吊起面板，重新拉動鉸鏈進行掛鉤咬合步驟，再進行調(diào)整；最后焊接水平防滑移構件，噴涂防銹漆，完成安裝。

圖10 使用汽車吊垂直運輸GRC外墻板

此過程的難點在于人力拉動鉸鏈精準度低、調(diào)整難度大，需反復調(diào)整才可定位。因此增大了施工難度，使得進度難以保證，最終既占用了人工，也占用了吊車資源，且在反復調(diào)整過程中易造成GRC干掛幕墻面板邊緣破損[7]。

為解決這一難題，背景項目特別在幕墻面板上安裝了一種簡單有效的精準定位裝置（圖11、圖12）。這一裝置很大地縮減了人工和吊車調(diào)整定位的工作時間，加快了施工進度。經(jīng)過背景項目實踐與調(diào)查對比同類項目得出，采用優(yōu)化后的安裝工藝能形成良好的經(jīng)濟效益。

圖11 精準定位裝置實景

圖12 精準定位裝置示意

該精準定位裝置由廠家在GRC面板的每個鋼板掛鉤上焊接一個30 mm長螺母，配套安裝長100 mm的φ12 mm螺桿，并使用配套扳手旋擰螺桿，直至螺桿頭回收至螺母內(nèi)。在安裝GRC外墻板時，將GRC外墻板使用鉸鏈調(diào)整至粗定位后，使用扳手通過有規(guī)律地順時針、逆時針旋擰每個鋼板掛鉤上的螺桿。因為螺桿端頭有地臺碼限位，所以能使得螺母上下定量移動。螺母可以帶動鋼板掛鉤及整個面板上下移動，從而實現(xiàn)快速精準定位。經(jīng)與傳統(tǒng)安裝工效相比較，可縮短工期24.6%，從而節(jié)省大量的人工和機械費用。同時，精準定位裝置能嚴格控制GRC外墻板接縫間隙寬度，保證外立面效果完全達到設計效果。

3.6 GRC防蟲鳥處理

GRC構件安裝完畢后，構件之間的縫隙若不經(jīng)過處理可能會引來蟲鳥筑巢，蟲鳥糞便能腐蝕GRC表面，且難以清理干凈，長期下去會嚴重影響GRC外墻板的外觀質(zhì)量。因此外立面的縫隙應該做封堵嵌縫處理[8]。嵌縫時需選擇合適的天氣與環(huán)境，保證嵌縫施工質(zhì)量。嵌縫施工完成后應將GRC表面清理干凈，進行移交保護。

3.7 清理

產(chǎn)品安裝結(jié)束后，及時清理現(xiàn)場以及擦洗污染的工作面，做好成品保護。

4 背景項目形成的效益

背景項目使用成熟的安裝工藝，使用精準定位裝置快速安裝，縮短了31 d的安裝工期，相較于原計劃縮短了24.6%，減少了人工費用及機械費用。經(jīng)背景項目所屬公司財務部門核實，實際測算共計達成效益23.25萬元。施工質(zhì)量一次成優(yōu)，獲得業(yè)主高度評價。

5 結(jié)語

在施工過程中，背景項目不斷進行施工工藝改進、創(chuàng)新，不僅能帶給施工單位經(jīng)濟效益，更能夠為建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、綠色發(fā)展道路注入新的力量，為社會發(fā)展做出貢獻。