史多坤 （甘肅七建裝飾工程有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 引言

在建筑行業(yè)中，由于其美觀、采光、節(jié)能等特點(diǎn)，玻璃幕墻受到廣大建設(shè)者和設(shè)計(jì)者的喜愛[1]。雙曲型框架支撐玻璃幕墻是現(xiàn)代建筑中典型的外墻形式，它具有強(qiáng)烈的藝術(shù)表現(xiàn)力，充滿個(gè)性的空間構(gòu)造，具有強(qiáng)烈的視覺沖擊力。在世界各地的現(xiàn)代化建筑中都有著廣泛的應(yīng)用[2]。但是，由于具有優(yōu)美、多樣的曲面外形和玻璃薄片，使其在工程中的應(yīng)用更加困難，容易發(fā)生質(zhì)量問題，而且對(duì)工程的組織和管理提出了更高的要求。其中，以雙曲框架支撐式玻璃幕墻為代表的異型玻璃幕墻，在全球各地的地標(biāo)建筑中得到了廣泛的應(yīng)用[1]，與平板玻璃幕墻相比，雙曲面框架支撐式玻璃幕墻的施工技術(shù)更加復(fù)雜、技術(shù)含量也更高。首先，由于采用雙曲框架支撐的玻璃幕墻大部分的龍骨是彎曲的，在施工中難以進(jìn)行放線；其次，由于玻璃幕墻是一種雙曲型結(jié)構(gòu)，它需要高精度的加工和安裝，因此安裝質(zhì)量很難保證[3]；第三，建筑外形的外立面是凹凸不平的，使用雙層框架支撐的玻璃幕墻，可以更好的展示建筑的外觀，但是，不同的材質(zhì)大小存在著一定的差別，這就造成了材料的選擇、吊籃等豎向施工運(yùn)輸設(shè)備的安全使用等問題日益凸顯，這就要求施工方的工程管理人員進(jìn)行綜合的思考。所以，對(duì)雙曲型框架支撐玻璃幕墻的施工技術(shù)進(jìn)行深入的分析和研究，以解決傳統(tǒng)雙曲面支承玻璃窗的技術(shù)難題。

2 雙曲面框支承玻璃幕墻的特點(diǎn)

與平板玻璃幕墻相比，由雙曲邊框支撐的玻璃幕墻外形形狀多為弧形，使其受力區(qū)域更為均勻，能更好地抵御風(fēng)載荷，特別適合高層和超高層建筑。

由于支撐材料和玻璃板的多樣性，雙曲面框架支撐玻璃幕墻在外觀上的表現(xiàn)要優(yōu)于普通的平面玻璃幕墻，能夠更好的體現(xiàn)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造性。

采用雙曲面框架支撐的玻璃窗，其施工技術(shù)有較高的技術(shù)含量。雙曲面框架支撐的玻璃幕墻中，其龍骨和玻璃片多為弧形，相對(duì)于平面玻璃窗的平面形狀而言，定位、加工和安裝更為困難。

3 體育館建筑概況

本工程建筑面積2612.38m2，工程造價(jià)887 萬，工程地址為兩當(dāng)縣城關(guān)鎮(zhèn)，東至廣香爐路，西至顯龍路，南至西坡路，北至魚池路。地上兩層，建筑高度25.1m，建筑形狀為橢圓形。工程主要材料包括中空玻璃、保溫裝飾一體板、鋼材、硅酮結(jié)構(gòu)密封膠和硅酮結(jié)構(gòu)耐候膠等，工期緊張，工程難度大。體育館為橢圓形，造型獨(dú)特。由于玻璃的制造比較困難，所以加工部需要對(duì)其進(jìn)行精確的工藝操作，并對(duì)其進(jìn)行精確的裝配，從而保證工程的質(zhì)量?，F(xiàn)場(chǎng)施工如圖1 所示。

圖1 施工現(xiàn)場(chǎng)

為了建設(shè)兩當(dāng)縣城關(guān)鎮(zhèn)標(biāo)志性建筑，本工程具有別具一格的外形，外墻采用平面與雙曲線相融合的框架支撐，各立面呈現(xiàn)出兩個(gè)弧形。它的新設(shè)計(jì)和造型、新設(shè)備、新工藝、新技術(shù)的運(yùn)用，都是高技術(shù)的產(chǎn)物。由于該工程的工期和占地面積較窄，給整個(gè)工程的組織和管理帶來極大的困難。

4 施工工藝及質(zhì)量控制難點(diǎn)

在對(duì)有關(guān)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合以前類似的施工經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用BIM、CATIA、犀牛軟件等技術(shù)，構(gòu)建了三維建模模型，并對(duì)其進(jìn)行了歸納，得出了如下幾個(gè)問題。

①雙曲面框架支撐的玻璃幕墻采用不規(guī)則的拋物線（形狀像是“月牙”，不能用數(shù)學(xué)公式來界定），由于不同的間距、不同的方向，造成了工程的難度，因此，龍骨是幕墻工程的重中之重。如果出現(xiàn)龍骨偏移，會(huì)對(duì)后期玻璃安裝、百葉的安裝造成很大影響。

②雙曲面弧形框架支撐的玻璃窗幕墻，定制材料多（有雙向彎曲、扭轉(zhuǎn)），玻璃存在單曲、雙曲甚至多曲玻璃，加工安裝困難。盡管使用特殊材質(zhì)的異型，可以在某種意義上確保工程的質(zhì)量，但是大規(guī)模使用異型特制的材質(zhì)會(huì)造成大量的加工偏差，尤其是曲面玻璃在不可逆的工藝過程中，其作用的幅度會(huì)呈幾何倍數(shù)增加，如圖2所示。

圖2 曲面玻璃3D模型圖

③鋁單板裝飾百葉的形狀多、規(guī)格尺寸多、接口多，造成了許多質(zhì)量問題，在雙曲面轉(zhuǎn)折位置進(jìn)行材料的對(duì)接很困難（參見圖3）。百葉的外形非常繁多，它所用的材料非常多，它們的組合會(huì)產(chǎn)生許多不同的材質(zhì)，易使制品的品質(zhì)出現(xiàn)問題。同時(shí)在工地上裝配，使其生產(chǎn)過程的質(zhì)量更是難于保證。

圖3 鋁單板裝飾百葉示意圖

圖4 曲面玻璃優(yōu)化圖

④采用雙層弧形框架支撐的玻璃窗幕墻，其高（25m）左右，外形形狀參差不齊，采用吊籃進(jìn)行豎向操作和運(yùn)送不同材質(zhì)的物料非常麻煩。

5 制定控制措施

在明確了工程質(zhì)量控制的困難后，結(jié)合工程具體情況，制定了工程質(zhì)量管理的具體對(duì)策。

①針對(duì)雙曲幕墻采用不規(guī)則的拋物線曲線（難以用數(shù)學(xué)方法來界定），龍骨放線和安裝位置等問題。

制定對(duì)策。在幕墻工程中，龍骨的施工是最重要的。若發(fā)生龍骨位移，將極大地影響之后的玻璃安裝及百葉的安裝。為保證正確安裝龍骨，必須編制嚴(yán)格、實(shí)用的測(cè)量和放線方案，并強(qiáng)化操作人員的技術(shù)交流，嚴(yán)格落實(shí)驗(yàn)收制度。該項(xiàng)目的最大亮點(diǎn)是雙曲玻璃幕墻。在雙曲玻璃幕墻區(qū)域，龍骨為彎曲的龍骨（單彎、雙彎、彎曲、扭轉(zhuǎn)），玻璃為單曲玻璃、雙曲玻璃、多曲玻璃。異型零件的加工精度很難控制，特別是彎曲的玻璃，出現(xiàn)了很大的誤差（幾乎每一種都有），而且誤差是無法消除的。如果大量使用異型材料，不僅會(huì)對(duì)安裝造成很大的影響，而且會(huì)影響美觀，很難保證安裝的質(zhì)量。因此應(yīng)對(duì)玻璃片進(jìn)行優(yōu)化，降低玻璃的工藝參數(shù)，把不可控制的工藝誤差調(diào)節(jié)到人工控制的允許偏差范圍內(nèi)，以確保裝配質(zhì)量。

②鋁合金板材裝潢百葉的形狀多、界面多、品質(zhì)問題多。在兩個(gè)彎曲的部分，零件的加工難以進(jìn)行對(duì)接。

制定對(duì)策。百葉的形狀很復(fù)雜，需要大量的鋁板、鋼材、鋁型材等，這些不同的材質(zhì)結(jié)合在一起，會(huì)形成大量的界面，從而提高產(chǎn)品的品質(zhì)。在同一時(shí)間進(jìn)行裝配，很難確保產(chǎn)品的品質(zhì)。為此，對(duì)裝潢百葉的大小進(jìn)行了調(diào)整，使其達(dá)到了工廠一體化加工，整體進(jìn)場(chǎng)的整體裝潢百葉。加強(qiáng)對(duì)車間的質(zhì)量管理，降低物料的偏差，確保工程質(zhì)量，兩個(gè)彎頭的對(duì)接部分都是整體的一體成型。

③雙曲面幕墻具有較高的高度和較大的外觀出入（最大為2.7m，超過了傳統(tǒng)吊籃外懸臂的極限長(zhǎng)度1.7m），施工難度大，對(duì)工程質(zhì)量造成了一定影響。

制定對(duì)策。制定相應(yīng)的施工方案，增加吊籃的數(shù)量，縮短作業(yè)距離，保證安全。為確保工程技術(shù)水平和施工質(zhì)量，對(duì)部分吊車及橫向輸送設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)。

6 實(shí)施控制措施

6.1 放線質(zhì)量控制

結(jié)合實(shí)際工程，在風(fēng)速不大的條件下，合理確定施工時(shí)間。該項(xiàng)目通過對(duì)兩個(gè)曲線變化較大的區(qū)域進(jìn)行立體放樣，以達(dá)到整個(gè)幕墻的效果，確保了其測(cè)量的準(zhǔn)確性，以下是具體的步驟。

①利用三維實(shí)體建模技術(shù)、BIM 和犀牛三維立體模型，實(shí)現(xiàn)了三維立體投影，并構(gòu)建了三維虛擬場(chǎng)景建模。采用模擬驗(yàn)證方法，確保了測(cè)試和放樣的精確和可靠。

②為了給現(xiàn)場(chǎng)的施工提供準(zhǔn)確的定位，必須成立專門的測(cè)量組，配有GPS定位儀、全站儀、電子經(jīng)緯儀等專用的測(cè)量?jī)x，利用內(nèi)控和外引外控儀進(jìn)行放樣，并對(duì)放線的質(zhì)量進(jìn)行復(fù)查。

6.2 彎曲龍骨及雙曲面玻璃板材安裝質(zhì)量控制

通過對(duì)雙曲面玻璃幕墻面積的型材和玻璃片的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，將不能控制的物料處理體系偏差，調(diào)節(jié)到人工控制的調(diào)節(jié)類型。

①與玻璃生產(chǎn)單位商定，以玻璃翹足10mm 為界限，在此區(qū)間小曲率玻璃最佳化。利用同一原理，將多曲、雙曲玻璃加工成誤差可控的多曲玻璃進(jìn)行了優(yōu)化。對(duì)原有5000m2左右的雙層玻璃幕墻進(jìn)行優(yōu)化，使其達(dá)到了3000m2的實(shí)際效果。

②不考慮彎頭鋼的扭轉(zhuǎn)角度（最大扭矩為7°，最大為8mm），將兩個(gè)彎鋼龍骨改為單彎鋼。

③與玻璃生產(chǎn)企業(yè)多次磋商，制訂玻璃進(jìn)度表的統(tǒng)一形式，明確玻璃尺寸、角度、飛邊等，并按照標(biāo)準(zhǔn)的形式制作。

④對(duì)異形物料，由2 名以上的施工單位簽署確認(rèn)后再安裝，物料加工廠二次驗(yàn)收合格后，簽字確認(rèn)，上述工序結(jié)束后，可進(jìn)行處理。在雙曲型幕墻工程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)龍骨固定、玻璃安裝等工藝，并對(duì)誤差進(jìn)行控制。通過自定義長(zhǎng)度和角度可調(diào)整的玻璃框架，可以消除優(yōu)化引起的錯(cuò)誤容許。

6.3 遮陽百葉施工質(zhì)量控制

該工程采用一種新型的鋁薄木百葉，以減小光線的污染、減小透光量，達(dá)到良好的照明效果。裝飾百葉由2.5mm 的穿孔鋁片和8mm 的鋁片焊接（或固定）成一體，然后與幕墻的龍骨相連。在各玻璃幕墻的垂直上均設(shè)置了一個(gè)支撐。

月牙原是由兩個(gè)鋁片百葉組成的，由于拋物線鋼的龍骨有一定的傾角（最大垂直角度為60°，最大側(cè)向角度為38°）、扭轉(zhuǎn)等因素，使得整體式鋁片百葉加工安裝困難。因此，在不影響整體形狀的前提下，要對(duì)百葉進(jìn)行優(yōu)化，以減少界面數(shù)量，從而減少出現(xiàn)質(zhì)量問題的幾率。

6.4 垂直運(yùn)輸方案及設(shè)施改進(jìn)

立面最大出入量可達(dá)2.8m，而吊籃臂長(zhǎng)最大可達(dá)1.7m。建筑立面的出入間距增大了操作人員的工作難度，對(duì)工程的質(zhì)量造成了很大的影響。

施工措施。增加吊裝、拆除的次數(shù)，保證吊裝作業(yè)時(shí)的豎向作業(yè)，在幕墻工程中，使用吊籃進(jìn)行垂直運(yùn)輸是必不可少的，且該項(xiàng)目的外觀設(shè)計(jì)新穎，外觀的出入和變化很大。因此首先要解決起重機(jī)的豎向搬運(yùn)問題，即增加起重機(jī)的安裝數(shù)量，在標(biāo)高10.3m、13.7m、12.9m情況下，安裝了施工用的吊籃。此外，由于外形的改變，需要局部添加吊籃。

7 結(jié)論

本文結(jié)合工程實(shí)例，介紹了采用雙曲面弧形框架支撐的玻璃窗幕墻的施工技術(shù)和項(xiàng)目的管理方法，并對(duì)其質(zhì)量控制的困難進(jìn)行了剖析，提出了相應(yīng)的解決方案，通過實(shí)例進(jìn)行了總結(jié)，為以后同類工程的施工和項(xiàng)目管理工作提供了參考依據(jù)。