新型倒锥形单元幕墙系统的施工技术_袁飞.pdf

202212Building Construction2912新型倒锥形单元幕墙系统的施工技术袁 飞苏州二建建筑集团有限公司 江苏 苏州 215122摘要：为进一步提升异形幕墙施工水平，依托某校区一期外装项目，针对其倒锥形单元体幕墙的设计形式，创新提出一种倒锥形单元幕墙系统施工工法，详细阐述了工法原理与操作技术要点。实践效果表明，通过应用倒锥形单元幕墙系统施工工法，既减少了劳动力投入，也提高了幕墙观感质量，同时节约了项目的综合成本，取得了良好的社会和经济效益，为同类异形幕墙的安装施工提供了有价值的经验与工艺思路。关键词：单元式幕墙；倒锥形；铝合金挂件；钢托板中图分类号：TU755 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2022)12-2912-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2022.12.030Construction Technology of New Inverted Cone Unit Curtain Wall SystemYUAN FeiSuzhou Erjian Construction Group Co.,Ltd.,Suzhou,Jiangsu 215122,ChinaAbstract:To further improve the construction level of the special-shaped curtain wall,relying on the Phase I exterior decoration project of a campus,and aiming at the design form of its inverted cone unit curtain wall,an innovative construction method of inverted cone unit curtain wall system is proposed,and the principle of the construction method and the key points of the operation technology are described in detail.The practice results show that the application of inverted cone unit curtain wall system construction method not only reduces labor input,but also improves the quality of curtain wall appearance,while at the same time,saves the comprehensive cost of the project,and achieves good social and economic benefits,which provides valuable experience and technological ideas for the installation and construction of similar special-shaped curtain walls.Keywords:unit curtain wall;inverted cone;aluminum alloy pendant;steel support plate设计的融合，通过项目实践运用，实现了比较完美的倒锥形单元幕墙曲面效果，并总结形成了“倒锥形单元幕墙系统施工工法”，获国家实用新型专利授权，并获得江苏省装饰装修行业科技创新成果奖等荣誉。1 工程概况某校区外装工程项目占地面积约577亩（约合384 700 m2），总建筑面积约30万 m2。一期土建约19万 m2，总造价9.66亿元，其中图书馆建筑面积26 007.32 m2，建筑总高度为23.4 m，地上5层。结构类型为钢筋混凝土框架结构，建筑结构安全等级二级。抗震设防类别为标准设防，等级为二级。图书馆幕墙结构形式为倒锥形单元体幕墙（图1、图2），从外面看要简约稳重，不失文化气息，整体呈现出摆放的书本形状，对整座建筑来说是点睛之笔。图1 倒锥形幕墙效果图 图2 图书馆幕墙实景图相比普通造型的建筑，异形建筑可以传达更强烈的精神情感，也常常被作为城市的名片。随着现代经济的飞速发展，各类建筑幕墙形式越来越趋向于造型工艺复杂多样，无论从工艺设计、结果分类还是功能用途都有了极大的发展和创新性提高。其中，单元体式结构幕墙是一种比较普遍和常用的幕墙类别，但是由于传统的单元式玻璃幕墙一般适用于造型少、结构在竖向空间不发生大的突然性平面变化的建筑，如一座建筑的塔楼，从下到上都是在一个平面内，而在造型比较丰富的外立面上却根本无法使用。如此就限制了幕墙结构的多样性，对于特殊结构，尤其是锥形等其他圆弧效果的幕墙形式，已经无法采用传统的幕墙结构进行建设，因而也影响了建筑的整体格局和幕墙的使用。目前，业内对于异形幕墙的安装工艺技术研究已取得一定的成果1-4，但关于倒锥形幕墙的应用报道较少5-6。对此，我公司展开技术攻关、进行技术革新，根据全新的形式理念，查阅资料，研究方案，在设计阶段就考虑施工与作者简介：袁 飞（1987），男，本科，工程师。通信地址：江苏省苏州工业园区唐庄路300号（215122）。电子邮箱：收稿日期：2022-07-27结构施工STRUCTURE CONSTRUCTION建筑施工第44卷第12期29132 创新工法特点倒锥形单元幕墙系统施工工法适用范围较宽，包括倒锥形、圆弧形以及倾斜面等单元幕墙均可采用。应用中的倒锥形单元幕墙系统一般由多个单元幕墙相互连接而形成立体造型。其中，单个单元幕墙组成部件除上下横梁和钢化玻璃外，还有铝合金挂件、挂件支座及托板等。托板通过不锈钢螺栓固定在建筑钢结构上。铝合金挂件沿挂件支座的表面向外延伸，同时在铝合金挂件上设置有调节螺栓，用于调节与挂件支座之间的相对位置。横梁设置上横梁和下横梁，上横梁与铝合金挂件相配合，用于承载单元幕墙质量；下横梁位于相邻一个单元幕墙的上横梁的一侧，且前面空腔向外延伸并向下拉长，以保证满足玻璃可以下悬。上下横梁之间设置有连接型材，连接型材内设置有排水槽，连通下横梁和连接型材，如图3所示。铝合金立柱铝合金下横梁铝合金上横梁铝合金托条单元幕墙铝合金挂件钢化玻璃单元幕墙连接型材铝合金下横梁装饰扣板排水槽调节螺栓铝合金挂件支座钢托板钢结构图3 倒锥形单元幕墙系统节点1）结构性、安全性能好。利用单元幕墙的结构进行局部定位，利用幕墙的外立面进行建筑造型，通过铝合金插件连接成整体锥面立体结构，满足幕墙立体结构的同时保证了幕墙强度。为了保证安全，防止玻璃自爆对室内人员的伤害，面材采用中空钢化夹胶玻璃。2）防水、排水功能好。相邻2个单元幕墙上下横梁之间设置有连接型材，连接型材上设置有排水槽，上横梁两端前面各铣出30 mm15 mm的泄水口，实现最优排水功能。同时，单元组件接缝靠上下相邻框对插组合完成接缝。通过对插完成接缝，可以有效地防止漏水。3）整体观感质量好。每个单元板块下横梁（母料）前面空腔向外延伸并向下拉长，以保证玻璃可以下悬，单元板块横梁后端增加盖板，满足横梁室内部分完整美观。同时，每根立柱的公料插翅设计了3的角度，使得立柱的插接更自然，更紧密，拼接更加圆滑。4）隔热性、密实性好。相邻2个单元板块横梁直接通过铝合金插件连接成整体，保证单元板块拼缝间的密实。单元板块的上横梁采用隔热型材，提高单元板块隔热 性能。5）采用拼装式的组合幕墙，施工便捷，所有幕墙系统构配件均为工厂集中化加工，加工及安装精度高，现场无需制作，直接拼装，安装工艺简单，施工高效，有效提高效率与观感质量。6）加工精度高：以虚拟参数化技术仿真实体建立分析模型，进行深化设计和消除土建误差，为施工全过提供准确数据；通过计算机下料细化加工图纸，控制加工及组装的精度。通过提供空间定位点坐标控制现场安装的精度，可确保幕墙效果达到理想状态。3 施工工艺流程及操作要点3.1 工艺流程测量放线预埋件安装找补立柱安装横梁安装钢托板和转接件安装单元板块组装单元板块现场吊装保洁清理3.2 操作要点3.2.1 测量放线根据建筑施工图提供的中心线及标高点，利用经纬仪、水准仪、线坠和卷尺对相应主体结构进行测量复核。依据幕墙施工图（板块定位图和大样图）确定预埋钢板的安装位置，如图4所示。钢结构立杆安装前期反复根据幕墙施工图以及现场实测尺寸调整幕墙分格尺寸，将误差最 小化。3.2.2 预埋件安装找补幕墙预埋件已经在前期随主体结构同步预埋完成，施工人员在现场进行预埋件清理，使之露出金属基质，同时复查周边楼层结构的平整性，按照图纸确认埋件的数量和位置，最后检查埋件下方混凝土是否填充密实。3.2.3 立柱安装根据幕墙立杆平面布置图及现场定位点，将立柱搬运至待安装部位，操作时保证立柱所标中心线与事先放线位置一致，且立柱顶标高符合控制要求。立柱结构安装节点如图5所示。图4 预埋件安装 图5 钢立柱下部节点3.2.4 横梁安装横梁按从上到下的顺序进行安装，每安装完成1层时即进行检查和调整，保证安装质量，如图6、图7所示。考虑玻璃幕墙为倒锥形，相邻主龙骨之间的上下横梁长度不一致，为缩小安装误差，均于现场进行横龙骨加工。通过水袁飞:新型倒锥形单元幕墙系统的施工技术202212Building Construction2914准仪将横梁分隔线引至立柱，以楼层标高作为基准，将横梁位置在立柱侧面标出。现场操作时，在本层内即将横梁分隔的误差消化，避免误差累积。图6 钢横梁安装 图7 相邻横梁连接插件每个单元板块的上下分别设置1根铝合金上横梁和下横梁，作为单元板块的支座。上横梁位于铝合金挂件的一侧，与铝合金挂件相配合；下横梁位于相邻单元幕墙的上横梁的一侧，与上横梁固定连接。相邻2个单元板块横梁直接通过铝合金插件连接成整体，保证单元板块拼缝间的密实（图8）。上横梁与下横梁之间设置有连接型材，连接型材上设置有30 mm15 mm的排水槽，排水槽位于连接型材内（图9）。图8 上下单元板块插接 图9 底层单元板块安装3.2.5 钢托板和转接件安装基层托板安装时，首先根据定位位置调整，然后固定，这样可以保持首层托板的统一性，以确保单元体板块能够顺利安装，并确保幕墙平整度。当托板与转接件安装好后，应以模板开展复核工作，保证模板与已安装托板及转接件匹配（图10、图11），从而确保后续板块的顺利安装，此相当于板块预安装工序，可使基层托板和转接件的100%匹配。3.2.6 单元板块组装1）单元板块铝合金副框加工。单元幕墙的独特之处就在于其施工方便、加工精细，车间加工后运输至施工现场直接挂在建筑外立面即可，倒锥形单元幕墙系统造型独特，对安装精度要求更高，如果每个工序累积误差过大就必然导致最后安装不能闭合。在加工方面，应用DG224 图10 托板安装 图11 不锈钢螺栓组件安装 225E电脑控制割据、UAS端铣机、多头钻孔、双斜准切割锯等先进设备高精度地完成了异形单元框料的加工。车间只将单元体板块铝合金附框加工完成，玻璃在现场安装，这样不仅减少了运输过程中的破损，也大量增加了单次运输的数量。2）玻璃净化。对玻璃基材进行净化能有效保证装配组件的可靠度，是重要的工序之一。在实施中，应针对油性或非油性等不同的污渍种类采取合理的净化措施，净化过程中严格按照流程操作，并在完成玻璃净化后的30 min内开展涂胶操作，否则放置过久将重新被环境污渍沾染，不利于后续施工效果。3）玻璃的定位。玻璃定位主要是将玻璃固定至铝框上，该操作在定位平台上开展。先在定位平台一组邻边处设置玻璃定位挡板，其高度为10 cm，再通过配备的定位夹具将铝框按设计位置固定于平台上，接着在铝框设计部位粘贴双面胶条，并使玻璃沿着定位挡板落至相应基准线处。需要注意的是，玻璃应当一次落位完成，出现定位偏差时不得移动玻璃，以免影响后续黏结效果。完成定位后，玻璃与铝框以及垫条间形成的空腹尺寸须与胶缝的宽度与厚度一致。4）注胶。注胶时应当保证环境无尘，可先将注胶区域旁边50 mm范围铝框以胶带粘贴保护，避免污染。注胶前复核结构胶型号与质量，过程中控制速度均匀，稳定地排出胶缝内空气，使成形饱满。单个组件注胶完成后即用刮刀压实收平。3.2.7 单元体板块现场吊装在进行单元板块吊装时，应配置2个小组，以提高吊装速度和精度。每个小组均配置相应数量的对讲机、移动式吊臂、起重葫芦以及起抛器等，并进行任务分工，包括起重机构的操作与平面移动、板块的平面运输与起吊、单元板块的安装等，同时设专人负责观察，确保板块下行时不触碰楼体，同时调整下挂点。4）单元幕墙的成品保护。为避免幕墙成品发生污染或破坏，应采取一定的措施进行成品保护，包括对型材与玻璃进行薄膜覆盖保护、张贴警示标志以及现场巡查等 袁飞:新型倒锥形单元幕墙系统的施工技术建筑施工第44卷第12期2915方式。3.2.8 保洁清理倒锥形单元板块安装完毕后，安排保洁人员对整个单元体幕墙外表面进行一次彻底的清洁，使幕墙有一个崭新的形象。4 效益分析1）倒锥形单元幕墙玻璃面板采用6Low-E12A61.14PVB6中空钢化夹胶玻璃，防爆性能好，安全系数高，同时兼顾环保与观感，具有综合的社会效益。2）倒锥形单元幕墙系统中单元玻璃板块可以离开支撑系统形成单独的体系，单元板块在工厂加工完成后运到现场直接挂到支撑结构的挂点上即可。该安装方式解决了上下单元板块进出错位、安装难度大的问题，施工便捷，工效较高。3）所有幕墙系统组件均在工厂进行标准化加工，现场直接组装，加工及安装精度高，一方面减少了材料的损耗，另一方面加快了施工进度，节约了工期成本。同时，每个单元板块下横梁前面空腔向外延伸并向下拉长，以保证玻璃可以下悬，单元板块横梁后端增加盖板，解决了传统框架式幕墙室内部分支撑杆件过密影响美观的缺点。4）倒锥形单元幕墙系统中各单元板块通过铝合金插件连接成整体锥面立体结构，整体结构受力均匀，强度好。同时，单元板块的上横梁采用隔热型材，提高单元板块隔热性能，相邻2个单元板块横梁直接通过铝合金插件连接成整体，保证了单元板块拼缝间的密实，绿色环保，节能减耗，环境效益好。5 结语本工程图书馆幕墙系统采用了倒锥形单元幕墙系统施工工法，具有外观装饰效果精致、防噪声性能优越、防火保温性好、防水排水好、承载能力突出等特点，通过运用此工法，保证了该校区一期外装项目的施工进度，减少了劳动力投入，提高了幕墙观感质量，节约了项目的综合成本，取得了良好的社会效益和经济效益，符合当下施工节能、节水、节材、环保的要求。1 王华平,林冲,何小东.桂林两江国际机场航站楼超大异形玻璃幕墙 板块安装技术J.施工技术,2017,46(19):139-141,148.2 冯凯旋,宗灵丽.不锈钢夹具点支式双曲面菱形玻璃幕墙安装技术 J.浙江建筑,2013,30(1):39-42.3 唐安,廖勇.蝴蝶形建筑空间异形幕墙施工技术J.建筑施工,2021,43(3):396-399.4 候雁红.BIM技术在悬臂构件式双层中空异形陶土板幕墙安装中 的应用J.安装,2021(3):63-64.5 吴精丹.上海协通二手机动车专卖店倒圆锥形玻璃幕墙施工技术 J.安装,2009(6):18,44.6 张立天.锥形玻璃幕墙施工工法J.现代装饰(理论),2014(5):192-193.袁飞:新型倒锥形单元幕墙系统的施工技术（上接第2899页）拱面A拱面B拱面B拱面C拱面B拱面E 拱面D图6 建筑联合防雷示意7 结语通过对拱形屋面上安装陶土板在项目推进过程中所遇到的技术问题进行研究，从屋面系统的选择到2种系统连接可靠性技术的分析、借助建筑信息技术控制现场实体与模型的一致性以及防雷措施在不导电屋面上的处理方式等方面，深入浅出地解析了该种屋面形式的技术要点，并在项目中积累了实际施工经验，可为后续其他类似项目的开展提供一定的参考。1 修亚光,郝国元,张文浩,等.南通大剧院异形曲面直立锁边金属屋 面施工J.上海建设科技,2020(4):62-64.2 杨泽宇.陶板幕墙的分类及其应用分析J.现代物业(中旬刊),2018,17(9):53.3 马毓昕,张江华,高玉,等.分析双曲面直立锁边铝镁锰板屋面设计 与施工J.建筑工人,2021,42(9):4-6.4 杨廷海,赵鹏,盛辉.铝镁锰直立锁边金属屋面系统浅析J.绿色环 保建材,2021(6):5-6.5 魏冬.异形建筑数字化建造的实施:哈尔滨大剧院J.建筑技艺,2017(11):112-118.6 陈慧.BIM在复杂异形金属屋面工程中的应用探究J.建材与装饰,2020(12):31-32.7 许占勇,郭永成.多曲面幕墙工艺创新与成本分析J.建筑结构,2020,50(增刊2):933-936.8 李超.建筑防雷设计与施工探讨J.居业,2020,12(11):98-99.