大规格ECP幕墙水泥板施工技术.pdf

高端数控机床研发与制造基地工程项目外形复杂，幕墙采用新型 水泥板进行竖向铺设，所选 板材规格较大，安装精度及装饰效果要求高。为保证成品效果，通过，软件对板材进行排布和拆分，研发阴阳角块成型技术，预制阴阳角块；通过有限元计算确定板材的连接方式，细化板材的安装节点设计。提出的设计和安装方案实现了预期效果，降低了施工难度，提高了施工效率。关键词 高层建筑；板；幕墙；外墙板；施工技术中图分类号 文献标识码 文章编号（），（，）：（），：；年陕西省住房城乡建设科技计划项目：新型 水泥板幕墙施工技术研究与应用（）作者简介 李列娟，高级工程师，国家一级注册建造师，国家一级注册造价工程师，：收稿日期 引言 随着建筑业的不断发展，多层、高层、超高层建筑幕墙从材料、工艺、设备等方面日趋变化，水泥板作为一种清水仿工业风格的新型幕墙材料，实现了标准化生产、一体化设计、装配式施工。水泥板是以硅质材料（如天然石粉、磷石膏、尾矿等）、水泥、纤维等为主要原料，通过真空高压挤出成型的中空型板材，进行高温高压蒸汽养护而成的新型建筑水泥墙板。不仅可用作建筑外墙装饰，提高外墙的耐久性及呈现出丰富多样的效果，也可直接用作建筑墙体，减少多道墙体的施工工序，实现墙体的结构围护、装饰、保温、隔声一体化。在墙板装饰性能上，其可塑性更强，除板材自身平板清水混凝土的简洁外饰效果外，还可实现各种条纹图案，并可通过铺贴瓷砖及覆合各种石材效果，减少现场铺贴及干挂的人工、材料费用等。工厂预涂装增加了墙板图案和颜色的多样性，提高了涂装质量和使用年限，可满足不同的装饰效果与需求，因此 水泥板可广泛用于框架结构和钢结构外围护结构施工。工程概况 高端数控机床研发与制造基地工程项目位于西安市高新产业开发区，是一座集研发、制造、生产为一体的综合性公共建筑，项目总投资 亿元。总建 筑 面 积 为 ，地 上 ，地 下，其中 座地上 层，建筑高度为 ；座地上 层，建筑高度为 。结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构，座在 层和 层有连 施工技术（中英文）第 卷廊相连，地下部分连为一体。本工程建筑幕墙采用新型 水泥板竖向铺设，最高铺设高度，面积约 ，单块板宽 ，长 ，厚，重 ，采用专用 形件四点支撑固定。外立面造型复杂，转角较多且角度不一，大面积幕墙铺设高度较高，板与板上、下错缝拼接，板缝防水为施工重点，板材自身较重，幕墙整体施工难度大。幕墙水泥板特点及施工重难点 幕墙水泥板特点 相较于一般板材，强度更高、表面吸水率更低和隔声效果更好，除了可用来装饰建筑物外墙，也可直接用作建筑外墙板材。针对板长 的 水泥板幕墙竖向铺设，且幕墙高度超过 的工程，国内尚无建筑物使用和施工。墙板作为外墙、内墙或直接作为建筑墙体而言，其强度、抗震性、耐候性、隔声等皆具有优势，板材性能、外形、规格均具有极强的可塑性，可广泛用于框架结构和钢结构外围护结构施工。水泥板幕墙应用前景广阔，可有效控制人、材、机投入，废弃物可再生利用，绿色环保，降低成本。本文将通过分析单板长 ，且施工高度超过 的 水泥板幕墙竖向安装施工（见图），及外窗洞口采用同材质同厚度板材收口，女儿墙顶部、转角处采用转角一体板施工中存在的问题，制订有针对性的技术措施，解决施工难题，有效控制施工质量和安全，满足图纸设计性能指标。形成包括观感效果确定、异形板材制作、转角部位固定和连接、防水节点施工等的一整套施工技术。对图纸优化设计、工艺原理优化创新，改进完善非常规建筑、非常规板型的技术措施，有效解决施工工艺安全隐患多、质量控制难的问题。图 水泥板 幕墙水泥板施工重难点 ）建筑外形复杂为追求建筑立面的外观效果，建筑外立面的设计越来越复杂多样，大多数建筑由传统的平面矩形构造、立面夹角，变换为平面梯形、三角形等，立面夹角为，等不同的复杂结构构造。针对变换多样的复杂建筑立面，使用 水泥板材装饰施工，最突出的问题是立面排布，建筑立面外窗较多，原图纸立面设计板材竖向安装，上、下层板材竖向缝隙需错开，不能通缝，且板材在外窗位置不能出现“刀把”缺口，板材尺寸受到限制，所需板材尺寸较多，给板材的加工、安装造成一定困难，为达到建筑立面装饰效果，结合设计效果、施工图纸及实体结构，需进行板材排布及拆分的技术研究。）建筑立面阴阳角拼接复杂复杂建筑立面阳角及突出的棱角数量较多，角度也各不相同（，），传统方法采用两块板材切割拼角，通过考察其他项目，因板材切割角度不好控制，存在板材拼角处板缝宽度不一致，垂直方向上顶点到底点阳角不垂直，严重影响整体外墙装饰效果，且施工过程中板材的切割造成损耗量增加、扬尘污染等影响工程成本和环境。）大规格板材安装难度大现行的幕墙根据材质不同分为玻璃幕墙、金属幕墙和石材幕墙，一般连接的方式有钢销式、通槽式、倒挂式、直接式等，针对平面尺寸为 的 水泥板连接，传统的连接方式不能满足安装要求，易导致板材竖向安装后，因自身的变形受限制，造成板面开裂、断裂现象。）水泥板节点复杂，精度要求高对于建筑幕墙工程，建筑外立面与幕墙交接位置较多，如外门、窗及其他突出物，交接处的拼缝、防水节点施工存在一定的质量隐患，影响幕墙的外观质量，因此需对 水泥板幕墙节点进行研究，制订可实施的节点做法，消除质量隐患。幕墙水泥板关键施工技术 复杂建筑外形板材排布及拆分技术 水泥板材装饰施工中，需结合设计效果、施工图纸和实体结构，进行板材排布及拆分研究。利用现有的，等系列软件，结合原图纸设计要求，对装饰外立面进行板材排布，原则上在满足设计要求的基础上，应尽量减少板材的尺寸种类。使用 对建筑每一个立面分层进行排布，由于立面的外窗较多，根据外窗位置及外窗与外窗、外窗与建筑阳角的距离尺寸进行排布，同时考虑上下层的 错缝关系。立面排布方法仅限于二维平面，板材安装距原结构立面，使用 软件排布未考虑到建筑转角处、外窗四周等突出位置的板材尺寸，需在三维模型中进行排布、拆分，确定板材的规 李列娟等：大规格 幕墙水泥板施工技术 格尺寸。在 排布图的基础上，基于原结构模型，使用 按照板材安装的空间尺寸进行建筑立面板材的排布。使用 软件进行板材排布和拆分，精准确定了板材的标准尺寸，分为外墙标准板、水平窗间墙板和竖向窗间墙板，基本实现了板块规格统一，有利于工厂定量定尺寸加工。排布如图 所示。图 排布 结合设计效果、施工图纸及实体结构，运用，相关技术和软件，进行板块排布和拆分，最大限度地实现板块规格统一，利于工厂化加工，实现设计效果。复杂建筑立面阴阳角块加工技术 为提高阳角部位的外墙装饰效果，减少现场的板材切割数量，需解决阳角的施工困扰，通过考察其他项目发现，阳角位置除了板材拼角外，可采用定型铝板护角安装，消除拼缝宽度不一致的问题，但铝板长度过长，垂直高度上易产生变形，影响外观。综合两种阳角拼角施工方法，在阳角拼缝宽度一致的情况下，为满足阳角垂直度的外观装饰要求，研发阴阳角块成型技术，根据现场多样的阳角尺寸，定制加工成品的阳角块，现场仅拼装即可。建筑立面阳角有，为避免阳角拼缝切割板材，委托工厂定制加工，转角板，如图 所示。生产工艺为：混合搅拌真空高压挤出成型高温高压蒸汽养护成品处理质检出货。图 定制转角板 建筑立面外形复杂，阴阳角尺寸不一致，与厂家合作，研发阴阳角块成型技术，实现工厂预制、现场拼装，消除板材厚度、裁边技术等的影响，提升整体观感效果。大规格板材连接技术研究与应用 为了满足板材的安装要求，保证幕墙的施工质量，采用，、汇宝幕墙计算软件进行荷载验算，确定满足要求的连接方式及构（配）件尺寸。结果如图 所示。图 板面受力 通过受力计算，最终确定了大规格板材的连接方式深化图纸。利用有限元计算软件（，等），模拟分析 水泥板幕墙整体及组成构（配）件受力特点，计算结果满足风荷载、抗震性能要求，确定了经济合理的连接方式、构（配）件规格。高层建筑 板幕墙安装技术 相较于低层、多层建筑，高层建筑应用 水泥板幕墙，因安装高度的差距，其施工过程的安全性、经济性及安装顺序不同，对于机械的选择、劳动力的投入相差较大，针对高层建筑安装高度、结构形式的不同，应该选用合理的安装顺序、机械和吊装方式，保证施工质量、进度和安全。根据施工图纸、板材性质及现场实测数据，利用 技术对安装过程进行多次模拟分析（见图），确定安装方法、顺序及机械、吊具的选用。图 板材安装模拟 安装顺序 从底层向上层依次安装，首先安装外窗洞口四周挑檐板、盖板、两侧板，随后安装窗间板材；转角部位先安装定制转角板，再安装两侧侧板，板材安装至顶层后，安装顶层女儿墙盖板，完成收口。机械选择 标准板材尺 寸 为 ，单块板材重约 ，单块板材竖向上、下两端需作业人员辅助机械安装，提供作业操作平台，主要机械设备选用如表 所示。吊装工具 板材尺寸过大，不能使用传统的吊带方式，吊 施工技术（中英文）第 卷 表 主要机械设备选用 名称型号用途吊篮作业操作平台汽车式起重机 水泥板吊装柴油直臂车作业操作平台手枪钻 板材挂点打孔内六丝扳手 形件安装带将板材吊到位置后，不便取出，吊装效率较低，根据 厚板材形状，中间为 空腔的特点，制作一种专用的竖向板材吊装工具，如图 所示。采用一根长 的 镀锌方管作通长垂直骨架，上下各一根横向水平长 的 镀锌方管，上端可自由活动，下端固定至底部；同时上、下水平镀锌方管间距 焊接长 镀锌扁铁，吊装时专用吊装工具插入板材孔洞中；通长垂直骨架上端，方管穿孔用以安装吊环，吊带可穿过吊环进行板材单点起吊，板材吊装就位后，撤出吊具。吊装方式简单、易操作，大大缩短了吊装时间。板材起吊安装如图 所示。图 吊具模型 图 板材起吊安装 安装方法 安装流程为：现场放线预埋件制作、安装龙骨安装 形件安装 标准板安装阳角板拼角安装。）现场放线利用水准仪、经纬仪等仪器，测放水平线和垂直线。）预埋件制作、安装根据图纸设计，预埋件采用 与 焊接组合的预埋镀锌钢板，同时增加 道 厚钢板加强肋，整体焊缝长度满足，采用 型焊条三级焊缝要求，焊接完成经检查无误后，敲除焊渣，在焊缝位置涂刷 次防锈漆，防止焊点锈蚀。组合预埋件采用 高强化学锚栓固定，后置埋件锚栓设计拉拔值为 。预埋件构造如图 所示。图 预埋件构造 ）龙骨安装建筑立面 水泥板竖向铺设，水平缝位于各楼层建筑正负零处，上下竖缝错缝不重合，龙骨采用水平方向安装。龙骨体系中主龙骨采用 镀锌方管；承托板采用 镀锌角钢；次龙骨采用 镀锌方管（主龙骨与预埋件连接）；连接板采用 镀锌角钢（长度，与 形件连接）。主次龙骨均采用焊接固定，焊接完成后涂刷防锈剂等，经检查合格后进行后续施工。龙骨现场安装如图 所示。图 龙骨现场安装 ）形件安装 水泥板安装采用 形件连接固定，形件材质为 镀锌钢板，厚，连接螺栓为 镀锌内六角螺栓。采用 钻头手枪钻，在单块 水泥板四角距板边缘 范围内进行钻孔，临时安装 形件。）标准板安装按照板材安装编号，利用水平运输车叉车，搬运至外墙垂直起吊区域等待吊装。采用 吊车进行垂直吊装，单根吊带穿过专用吊装工具上端预留吊环进行单点起吊。因板材竖向安装且长度过长，吊装过程中需上、下施工人员进行辅助安装，采用直臂车及吊篮 李列娟等：大规格 幕墙水泥板施工技术 为施工人员提供作业操作平台。板竖向安装，起吊至标高后，将板材下落至水平角钢表面，撤出专用吊具，通过扭动 形件螺栓调整板面进出，控制相邻板面平整度、垂直度；板缝设计水平缝为、竖缝为，通过橡胶锤敲击微调，控制板缝宽度，调整后固定 形件，拧紧螺栓。）阳角板拼角安装建筑物，阳角板均采用 形件连接固定。建筑立面 转角位置，采用 阳角板进行拼角安装，角度为锐角，单侧 阳角板进行切割，两侧阳角板进行拼角，形件四点连接固定，拼缝控制在 ，由转角位置向两侧进行安装。建筑立面 转角位置，采用 转角一体板（见图），待两侧平面板安装校正后进行转角安装，转角一体板单侧宽度为 ，上、下各安装一个 形件进行连接固定，通过扭动 形件螺栓调整板面进出，待与两侧板面平整后，拧紧螺栓。图 转角一体板 建筑立面 转角位置，采用 阳角板进行拼角安装，拼缝控制在 ，该板宽 ，形件四点连接固定，转角位置单侧 阳角板安装后，进行另一侧阳角板安装，由转角位置向两侧进行安装。水泥板节点做法研究与应用 水泥板为中空型板材，板材两侧为“子母槽”，板与板的拼接节点需考虑防水处理，设计竖向板缝为，水平板缝为，缝隙处传统的 道防水无法满足要求，应进行优化，增加防水构造，通过多次试验，对板缝节点进行深化设计，为防止板缝处出现渗水现象，板缝节点处、板面水平缝、竖缝采用 道防水施工，防止墙面雨水渗漏至室内。第 道防水水平缝 橡胶单面贴通长设置，竖缝 橡胶条；第 道防水 水平缝泡沫棒耐候密封胶（黑色），竖缝泡沫棒耐候密封胶（黑色）。板缝、节点防水施工 ）水平缝设置缝宽，上、下 板间镶嵌 橡胶贴压紧，通长安装，泡沫棒塞进板缝中，预留 进行耐候胶施工，水平黑色耐候胶应打胶顺直，表面凹进板表面，利用 圆钢压成弧形。）竖缝设置缝宽，板材拼接为公母槽，公母槽内竖向嵌入 橡胶条并挤压，板缝塞入泡沫棒，随后进行耐候胶施工，竖缝黑色耐候胶表面凹进板表面，利用 圆钢压成弧形，打胶须顺直。建筑立面的外窗、突出物对 水泥板的安装造成一定困难，节点施工的质量影响整体外观质量，进而需对节点进行深化设计。依据原建筑设计图纸及效果图要求，水泥板与外门、窗拼缝设置在内侧，板缝交圈。外门、窗处侧板及盖板、挑檐板采用 形件两点固定，外窗的挑檐板、盖板坡度要求满足。外窗侧板收口节点如图 所示。图 外窗侧板收口节点 外门、窗洞口节点安装 ）板材定制通过 技术进行外门、窗排版优化设计，结合外门、窗图纸设计尺寸，确定各不同规格外门、窗的批量统一尺寸，委托工厂定制加工侧板、挑檐板、盖板。）龙骨安装幕墙整体龙骨体系安装完成后，在外门、窗四周安装焊接承托板、连接板。）形件安装在侧板上、下两端主龙骨位置各安装一个 形件，盖板、挑檐板 形件安装在左、右两端，距板边缘 范围内。）侧板、挑檐板、盖板安装安装顺序为：盖板侧板挑檐板。安装底部盖板 由 名作业人员搬运至安装位置，根据已安装外墙板控制定位，盖板向外坡度达到，就位后拧紧螺栓；安装侧板盖板固定后，安装外窗两侧板，侧板压在盖板上，就位后拧紧螺栓；安装挑檐板 待侧板、盖板安装完成后，安装挑檐板，挑檐板向外坡度需达到。施工技术（中英文）第 卷 结语 ）墙板作为外墙、内墙或直接作为建筑墙体，其强度、韧性、抗震性、耐候性、隔声等均具有优势，板材性能、外形、规格均具有极强的可塑性，可广泛用于框架结构和钢结构外围护结构施工。水泥板幕墙应用前景广阔，可有效控制人、材、机投入，废弃物可再生利用、绿色环保、降低成本。）在常规 水泥板安装方式的基础上，针对大规格尺寸板材竖向安装，且安装高度 的情况，利用有限元计算软件模拟分析 水泥板幕墙整体及组成构（配）件受力特点，设置水平龙骨构造体系，自制专用吊具进行板材垂直吊装，采用专用 形件连接固定；对于造型复杂的外立面，阳角部位采用预制转角一体板安装，减少阳角板的拼接，提高外观质量效果。水泥板复杂节点部位及门窗、连廊等突出物处增加 道防水节点，有效控制渗漏情况发生。）在满足设计要求和工期的前提下，该研究技术实施的安全性、经济性、环保性等均达到一定效果，实施后的项目质量进一步得到提升。应用项目经济和社会效益显著，同时减少了现场的环境污染及材料消耗，降低了现场施工难度，提升了施工效率，缩短了施工工期。参考文献：龙飞，王丽娜，李阳，等真空挤出成型纤维水泥板应用现状研究混凝土世界，（）：，（）：姚振亚，张德财，杨升旗，等 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